2019年湘教版数学选修2-3讲义+精练:7.4二项式定理(含解析)
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1、7.4 二项式定理第一课时 二项式定理及应用读教材填要点1杨辉三角的特点是两条斜边上的数字都是 1,其余的数都是它“肩上”的两个数的和2二项式定理对于正整数 n,(ab) nC anC an1 bC anr brC bn.0n 1n rn n3二项展开式的通项公式我们称 C anr br 是二项展开式的第 r1 项,其中 C 称作第 r1 项的二项式系rn rn数把 Tr1 C anr br(其中 0r n,rN,nN )叫做二项展开式的通项公式rn小问题大思维1二项展开式中的字母 a,b 能交换位置吗?提示:二项展开式中的字母 a,b 是不能交换的,即虽然(ab) n 与(ba) n 结果相
2、同,但(ab )n 与(b a)n 的展开式是有区别的,二者的展开式中的项的排列顺序是不同的,二者不能混淆,如(ab) 3 的展开式中第 2 项是 3a2b,而(ba) 3 的展开式中第 2 项是 3ab2,两者是不同的2二项式定理中,项的系数与二项式系数有什么区别?提示:二项式系数 C 与展开式中对应项的系数不一定相等,二项式系数仅与二项式rn的指数及项数有关,与二项式无关,项的系数与二项式、二项式的指数及项数均有关二项式定理的应用例 1 (1)求 4 的展开式;(3x 1x)(2)化简:(x1) 55( x1) 410( x1) 310(x1) 25( x1)解 (1)法一: 4(3x 1
3、x)C (3 )4C (3 )3 C (3 )2 2C (3 ) 3C 404 x 14 x1x 24 x (1x) 34 x (1x) 4(1x)81x 2108x54 .12x 1x2法二: 4(3x 1x) 3x 14x21x2C043x4 C143x3 C243x2 C343x1 C43x0 (81x4108x 354x 212x1)1x281x 2108x54 .12x 1x2(2)原式C (x1) 5C (x1) 4C (x1) 3C (x1) 2C (x1)C (x1) 0105 15 25 35 45 5(x1)1 51x 51.(1)记准、记熟二项式(ab) n 的展开式,是
4、解答好与二项式有关问题的前提条件,对于较复杂的二项式,有时先化简再展开更简捷(2)逆用二项式定理可将多项式化简,对于这类问题的求解,要熟悉公式的特点、项数、各项幂指数的规律及各项的系数1(1)求 5 的展开式;(2x 1x2)(2)化简:(2 x1) 55(2 x1) 410(2 x1) 310(2x1) 25(2 x1)1.解:(1)法一: 5(2x 1x2)C (2x)5C (2x)4 C (2x)3 2C (2x)2 3C (2x) 4C 505 151x2 25 (1x2) 35 (1x2) 45 (1x2) 5(1x2)32x 580x 2 .80x 40x4 10x7 1x10法二
5、: 5 5 (12x 3)5(2x 1x2) 1x22x3 1 1x10 1C (2x3)C (2x3)2C (2x3)3C (2x3)4C (2x3)51x10 15 25 35 45 5 80x 232x 5.1x10 10x7 40x4 80x(2)原式C (2x1) 5C (2x1) 4C (2x1) 3C (2x1) 2C (2x1)C (2x1)05 15 25 35 45 50(2x 11) 5(2x )532x 5.二项式系数与项的系数问题例 2 (1)求二项式 6 的展开式中第 6 项的二项式系数和第 6 项的系数;(2x 1x)(2)求 9 的展开式中 x3 的系数(x 1
6、x)解 (1)由已知得二项展开式的通项为Tr1 C (2 )6r rr6 x ( 1x)2 6r C (1) rx , r633r2 T612 x .92 第 6 项的二项式系数为 C 6,56第 6 项的系数为 C (1) 52 12.56(2)设展开式中的第 r1 项为含 x3 的项,则Tr1 C x9r r(1) rC x92r ,r9 ( 1x) r9令 92r3,得 r3,即展开式中第四项含 x3,其系数为(1) 3C 84.39本例问题(1)条件不变,问题改为“求第四项的二项式系数和第四项的系数 ”解:由通项 Tr 1( 1) rC 26r x ,r6332r 知第四项的二项式系数
7、为 C 20,36第四项的系数为 C (1) 323160.36求某项的二项式系数或展开式中含 xr 的项的系数,主要是利用通项公式求出相应的项,特别要注意某项二项式系数与系数两者的区别2已知 n 的展开式中,第 6 项为常数项(3x 123x)(1)求 n 的值;(2)求展开式中 x2 的系数解:(1) n 的展开式的通项为 Tr1 C ( )nr r rC x .(3x 123x) rn 3x ( 123x) ( 12) rn n2r3 又第 6 项为常数项,所以当 r5 时, 0,即 n2r10.n 2r3(2)由(1),得 Tr1 rC x ,( 12) r10102r3 令 2,得
8、r2,10 2r3所以展开式中 x2 的系数为 2C .( 12) 210 454与展开式中的特定项有关的问题例 3 (1) 6 的展开式中,常数项是( )(x2 12x)A B.54 54C D.1516 1516(2)若(x 2a) 10 的展开式中 x6 的系数为 30,则 a 等于( )(x 1x)A. B.13 12C1 D2解析 (1) 6 展开式的通项(x2 12x)Tr1 C (x2)6r r rC x123r ,r6 ( 12x) ( 12) r6令 123r0,解得 r4.所以常数项为 4C .( 12) 46 1516(2)依题意,注意到 10 的展开式的通项公式是 Tr
9、1 C x10r rC x102r ,(x 1x) r10 (1x) r1010 的展开式中含 x4(当 r3 时) 、x 6(当 r2 时)项的系数分别为 C 、C ,因此由题(x 1x) 310 210意得 C aC 12045a30,由此解得 a2.310 210答案 (1)D (2)D求展开式中特定项的方法求展开式特定项的关键是抓住其通项公式, 求解时先准确写出通项, 再把系数和字母分离, 根据题目中所指定的字母的指数所具有的特征, 列出方程或不等式即可求解有理项问题的解法,要保证字母的指数一定为整数3已知在 n 的展开式中,第 6 项为常数项(3x 33x)(1)求 n 的值;(2)
10、求含 x2 的项的系数;(3)求展开式中所有的有理项解:(1)通项为 Tr1 C x (3) rx C (3) rx .rnnr3 r3 rn n2r3 因为第 6 项为常数项,所以 r5 时,有 0,即 n10.n 2r3(2)令 2,得 r (n6)2.n 2r3 12所以所求的系数为 C (3) 2405.210(3)根据通项,由题意得Error!所以 r 可取 2,5,8.所以第 3 项,第 6 项与第 9 项为有理项,它们分别为 C (3) 2x2,C (3) 5,C (3) 8x2 ,210 510 810即 405x2,61 236,295 245x 2 .解题高手 妙解题若(2
11、x 3)3a 0a 1(x2)a 2(x2) 2a 3(x2) 3,求 a0a 12a 23a 3 的值尝试 巧思 因为展开式为 x 2 的多项式,因此可考虑将 2x3 变形为 2x32(x2)1,然后利用二项式定理展开即可妙解 由(2 x3) 32( x2)1 3C 2(x2) 3(1) 0C 2(x2) 2(1) 1C 2(x2) 1(1) 2C 2(x2) 0(1) 303 13 23 38(x 2)312(x 2) 26(x2) 1a 0a 1(x2)a 2(x2) 2a 3(x2) 3.则 a01,a 16,a 212,a 38.则 a0a 12a 23a 35.1( x1) 5 的
12、展开式中第 3 项的系数为( )2A20 B202C20 D20 2解析:选 D T r1 C ( x)5r (1) r,r5 2T 21 C ( x)3(1) 2( )3C x320 x3,25 2 2 25 2第 3 项的系数为 20 .2212C 4C 8C (2) nC ( )1n 2n 3n nA1 B1C(1) n D3 n解析:选 C 逆用公式,将 1 看作公式中的 a,2 看作公式中的 b,可得原式(12)n( 1) n.3. 9 展开式中的第四项是( )(x 1x)A56x 3 B84x 3C56x 4 D84x 4解析:选 B 由通项公式有 T4C x6 384x 3.39
13、 (1x)4. 9 的展开式中,常数项为_(2x 1x)解析:T r1 C (2x)9r r( 1) r29r C x ,r9 ( 1x) r9 32r 令 9 r0,得 r6.32T7 C 23672.69答案:6725若(x a) 10 的展开式中,x 7 的系数为 15,则 a_.(用数字填写答案)解析:二项展开式的通项公式为 Tr1 C x10r ar,当 10r7 时,r10r3,T 4C a3x7,则 C a315,故 a .310 31012答案:126已知 n(nN )的展开式中第五项的系数与第三项的系数的比是 101,求(x 2x2)展开式中含 x 的项32解:由题意知第五项
14、的系数为 C (2) 4,第三项的系数为 C (2) 2,则 4n 2nC4n 24C2n 22,101解得 n8(n3 舍去)所以通项为Tr1 C ( )8r rC (2) rx .r8 x ( 2x2) r8 85r2 令 ,得 r1.8 5r2 32展开式中含 x 的项为 T2 16x .32 32 一、选择题1(x )10 展开式中 x6 的系数是( )2A8C B8C410 410C4C D4C410 410解析:选 D T r1 C x10r ( )r,r10 2令 10r6,r4,T 5( )4C x64C x6,系数为 4C .2 410 410 4102若(12x) 5 的展
15、开式中,第 2 项小于第 1 项,且不小于第 3 项,则 x 的取值范围是( )A. B.( , 110) ( 110,0C. D. 14,110) 14,0解析:选 B T 1C 1,T 2C (2x )10x ,05 15T3C (2x) 240x 2.25根据题意可知Error!即Error!解得 x0.1103. n 的展开式中,常数项为 15,则 n 的值为( )(x2 1x)A3 B4C5 D6解析:选 D 由通项公式 Tr1 C (x2)nr (1) rxrrn(1) rC x2n3r .rn令 2n3r0,得(1) rC 15,由 r n,rN ,排除选项 B、C,再将选项 B
16、、Drn23代入验证 n6.4在 6 的二项展开式中, x2 的系数为( )(x2 2x)A B.154 154C D.38 38解析:选 C 在 6 的展开式中,第 r1 项为(x2 2x)Tr1 C 6r rC 6r x3r (2) r,r6(x2) ( 2x) r6(12)当 r1 时,为含 x2 的项,其系数是 C 5(2) .16(12) 38二、填空题5. 10 的展开式中含 x 的正整数指数幂的一共有_项(x 13x)解析:因为 Tr 1C ( )10 r rr10 x ( 13x)C rx ,r10( 13) 532r 由 5 rN 知 r0 或 r2,所以展开式中含 x 的正
17、整数指数幂的一共有 2 项32答案:26若(1 )4 ab ,则 ab_.2 2解析:(1 )4C ( )0C ( )1C ( )2C ( )3C ( )2 04 2 14 2 24 2 34 2 4 2414 128 41712 ,由已知,得 1712 ab ,2 2 2 2 2a 17,b12,故 ab17 125.答案:57. 5 的展开式中 x8 的系数是_(用数字作答) (x3 12x)解析:T r1 C (x3)5r rC x153r rx rC x (r0,1,2,3,4,5),r5 (12x) r5 (12) r2 (12) r5 307r2 由 8,得 r2,30 7r2 2
18、C .(12) 25 52答案:528(1xx 2) 6 的展开式中的常数项为 _(x 1x)解析: 6 的展开式中,T r1 C x6r r(1) rC x62r ,令 62r0,得(x 1x) r6 ( 1x) r6r3,T 4C (1) 3C ,令 62r1,得 r (舍去),令 62r2,得36 3672r4,T 5C (1) 4x2 ,所以 (1xx 2) 6 的展开式中的常数项为 1(C )46 (x 1x) 36C 20155.46答案:5三、解答题9已知在 n 的展开式中,第 5 项的系数与第 3 项的系数之比为 563,求展开(x 2x2)式中的常数项解:T 5C ( )n4
19、 24x8 16C x ,4n x 4nn20 T3C ( )n2 22x4 4C x2n x 2nn102 由题意知, ,16C4n4C2n 563解得 n10.Tr1 C ( )10r 2rx2r 2 rC x ,r10 x r10105r2 令 5 0,解得 r2,5r2展开式中常数项为 C 22180.21010已知( )n(其中 n15)的展开式中第 9 项,第 10 项,第 11 项的二项式系数成x 3x等差数列(1)求 n 的值;(2)写出它展开式中的所有有理项解:(1)( )n(其中 n15)的展开式中第 9 项,第 10 项,第 11 项的二项式系数分别x 3x是 C , C
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