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  • 2021-06-16 发布

【数学】2018届一轮复习北师大版二项式定理学案

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第 3 讲 二项式定理 ) 1.二项式定理 (1)定理 (a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+…+Cnnbn(n∈N*). (2)通项 第 k+1 项为:Tk+1=Cknan-kbk. (3)二项式系数 二项展开式中各项的二项式系数为:Ckn(k=0,1,2,…,n). 2.二项式系数的性质 1.辨明三个易误点 (1)通项 Tk+1=Cknan-kbk 是展开式的第 k+1 项,不是第 k 项. (2)(a+b)n 与(b+a)n 虽然相同,但具体到它们展开式的某一项时是不相同的,所以公 式中的第一个量 a 与第二个量 b 的位置不能颠倒. (3)易混淆二项式中的“项”“项的系数”“项的二项式系数”等概念,注意项的系数 是指非字母因数所有部分,包含符号,二项式系数仅指 Ckn(k=0,1,…,n). 2.二项展开式系数最大项的求法 如求(a+bx)n(a,b∈R)的展开式系数最大的项,一般是采用待定系数法,设展开式各 项系数分别为 A1,A2,…,An+1,且第 k 项系数最大,应用{Ak ≥ Ak-1, Ak ≥ Ak+1,从而解出 k 来,即 得. 1.已知(x- 1 x ) 7 展开式的第 4 项等于 5,则 x 等于(  ) A. 1 7         B.- 1 7 C.7 D.-7  B  由 T4=C37x4(- 1 x ) 3 =5 得 x=- 1 7,故选 B. 2.教材习题改编 二项式(2x+ 1 x2) 6 的展开式中,常数项的值是(  ) A.240   B.60 C.192 D.180  A  二项式(2x+ 1 x2) 6 展开式的通 项为 Tr+1=Cr6(2x)6-r( 1 x2 ) r =26-rCr6x6-3r,令 6-3r=0,得 r=2,所以常数项为 26-2C26=16× 6 × 5 2 × 1=240. 3.已知(2-x)10=a0+a1x+a2x2+…+a10x10,则 a8 等于(  ) A.180   B.-180 C.45 D.-45  A  由题意得 a8=C 81022(-1)8=180. 4.(2016·高考北京卷)在(1-2x)6 的展开式中,x2 的系数为________.(用数字作答) (1-2x)6 的展开式的通项 Tr+1=Cr6(-2)rxr,当 r=2 时,T3=C26(-2)2x2=60x2,所以 x2 的系数为 60. 60 5.在二项式(x2- a x) 5 的展开式中,x 的系数是-10,则实数 a 的值为________. Tr+1=Cr5(x2)5-r·(- a x ) r =(-a)rCr5·x10-3r. 当 10-3r=1 时,r=3,于是 x 的系数为(-a)3C35=-10a3,从而由已知得 a=1. 1  二项展开式中的特定项或特定项的系数(高频考点) 二项式定理是高中数学中的一个重要知识点,也是高考命题的热点,多以选择题、填空 题的形式呈现,试题多为容易题或中档题. 高考对二项式定理的考查主要有以下三个命题角度: (1)求展开式中的某一项; (2)求展开式中的项的系数或二项式系数; (3)由已知条件求 n 的值或参数的值.  (1)(x2+2)( 1 x2-1) 5 的展开式的常数项是________. (2)(2016·高考山东卷)若( ax2 + 1 x)5 的展开式中 x5 的系数是-80,则实数 a =________. 【 解 析 】   (1)(x2 + 2)( 1 x2-1) 5 = (x2 + 2)·(C· 1 x10-C· 1 x8+C· 1 x6-C· 1 x4+C· 1 x2-1),故它的展开式的常数项为 C45-2=3. (2)(ax2+ 1 x)5 的展开式的通项 Tr+1=Cr5(ax2)5-r·x- r 2=Cr5a5-r ·x10- 5r 2 ,令 10- 5 2 r=5,得 r=2,所以 C25a3=-80,解得 a=-2. 【答案】 (1)3 (2)-2 与二项展开式有关问题的解题策略 (1)求展开式中的第 n 项,可依据二项式的通项直接求出第 n 项. (2)求展开式中的特定项,可依据条件写出第 r+1 项,再由特定项的特点求出 r 值即 可. (3)已知展开式的某项,求特定项的系数,可由某项得出参数项,再由通项写出第 r+1 项,由特定项得出 r 值,最后求出其参数.  角度一 求展开式中的某一项 1.(x3- 2 x) 4 +(x+ 1 x ) 8 的展开式中的常数项为(  ) A.32     B.34     C.36   D.38  D  (x3- 2 x) 4 的展开式的通项为 Tk+1=Ck4(x3)4-k·(- 2 x ) k =Ck4(-2)kx12-4k, 令 12-4k=0,解得 k=3, (x+ 1 x ) 8 的展开式的通项为 Tr+1 =Cr8·x8-r·(1 x ) r =Cr8·x8-2r, 令 8-2r=0,得 r=4, 所以所求常数项为 C34(-2)3+C48=38. 角度二 求展开式中的项的系数或二项式系数 2.(2017·湖北枣阳第一中学模拟)(x2+x+y)5 的展开式中 x5y2 的系数为(  ) A.10   B.20 C.30 D.60  C  (x2+x+y)5 的展开式的通项为 Tr+1=Cr5(x2+x)5-r·yr,令 r=2,则 T3=C25(x2+ x)3y2,又(x2+x)3 的展开式的通项为 Ck3(x2)3-k·xk=Ck3x6-k,令 6-k=5,则 k=1,所以(x2 +x+y)5 的展开式中,x5y2 的系数为 C25C13=30,故选 C. 角度三 由已知条件求 n 的值或参数的值 3.若(ax+ 1 x)(2x+ 1 x) 5 展开式中的常数项为-40,则 a=________. (2x+ 1 x) 5 展开式的第 r+1 项为 Tr+1 =Cr5(2x)5- r·(1 x ) r =Cr525- rx5-2 r,因为 (ax+ 1 x)(2x+ 1 x) 5 的展开式中的常数项为-40,所以 axC3522x-1+ 1 xC2523x1=-40,所以 40a+ 80=-40,解得 a=-3. -3  二项式系数的性质或各项系数和  (1)在二项式(x2- 1 x)11 的展开式中,系数最大的项为第________项. (2)(2017·安徽省“江南十校”联考)若(x+2+m)9=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+ a9(x+1)9,且(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2=39,则实数 m 的值为________. 【解析】 (1)依题意可知 Tr+1=C r11(-1)rx22-3r,0≤r≤11,r∈Z,二项式系数最大 的是 C 511与 C 611.当 r=6 时,T7=C 611x4,故系数最大的是第七项. (2)令 x=0,得到 a0+a1+a2+…+a9=(2+m)9,令 x=-2,得到 a0-a1+a2-a3+…- a9=m9,所以有(2+m)9m9=39,即 m2+2m=3,解得 m=1 或-3. 【答案】 (1)七 (2)1 或-3 本例(2)变为:若(x+2+m)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+…+a9(x-1)9,且(a0+a2+… +a8)2-(a1+a3+…+a9)2=39,则实数 m 的值为________. 令 x=2,得到 a0+a1+a2+…+a9=(4+m)9,令 x=0,得到 a0-a1+a2-a3+…-a9= (m+2)9,所以有(4+m)9(m+2)9=39,即 m2+6m+5=0,解得 m=-1 或-5. -1 或-5 赋值法的应用 (1)形如(ax+b)n,(ax2+bx+c)m(a,b,c∈R)的式子求其展开式的各项系数之和,常 用赋值法,只需令 x=1 即可. (2)对形如(ax+by)n(a,b∈R)的式子求其展开式各项系数之和,只需令 x=y=1 即 可. (3)若 f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则 f(x)展开式中各项系数之和为 f(1),奇数项 系数之和为 a0+a2+a4+…= f(1)+f(-1) 2 ,偶数项系数之和为 a1+a3+a5+…= f(1)-f(-1) 2 .  1.(1-x-5y)5 的展开式中不含 x 的项的系数和为______(结果化成最简形 式). (1-x-5y)5 的展开式中不含 x 的项的系数和等于(1-5y)5 的展开式的各项系数和,在 (1-5y)5 中,令 y=1,得展开式的各项系数和为(-4)5=-1024,所以(1-x-5y)5 的展开 式中不含 x 的项的系数和为-1 024. -1 024 2.在(1-x)3(1+x)8 的展开式中,含 x2 项的系数是 n,若(8-nx)n=a0+a1x+a2x2+… +anxn,则 a0+a1+a2+…+an=________. (1-x)3 的展开式的前三项为 T1=C03,T2=-C13x,T3=C23x2,(1+x)8 展开式的前三项 为 P1=C08,P2=C18x,P3=C28x2,所以 x2 的系数为 C03×C28-C13×C18+C23×C08=7,所以 n=7. (8-7x)7=a0+a1x+a2x2+…+a7x7, 令 x=1 得(8-7)7=1. 1  二项式定理的应用  设 a∈Z,且 0≤a<13,若 512 018+a 能被 13 整除,则 a=(  ) A.0           B.1 C.11 D.12 【解析】 512 018+a=(52-1)2 018+a=C 02 018522 018-C 12 018522 017+…+C2 0172 018×52× (-1)2017+C2 0182 018×(-1)2018+a.因为 52 能被 13 整除,所以只需 C2 0182 018×(-1)2018+a 能被 13 整除,即 a+1 能被 13 整除,所以 a=12. 【答案】 D (1)利用二项式定理解决整除问题时,关键是进行合理地变形构造二项式,应注意:要 证明一个式子能被另一个式子整除,只要证明这个式子按二项式定理展开后的各项均能被另 一个式子整除即可. (2)求余数问题时,应明确被除式 f(x)与除式 g(x)(g(x)≠0),商式 q(x)与余式 的关系及余式的范围.   求证:3n>(n+2)·2n-1(n∈N*,n>2). 因为 n∈N*,且 n>2,所以 3n=(2+1)n 展开后至少有 4 项.(2+1)n=2n+C1n·2n-1+… +Cn-1n ·2+1≥2n+n·2n- 1+2n+1>2n+n·2n- 1=(n+2)·2n- 1,故 3n>(n+2)·2n- 1(n∈N*,n>2). ) ——与二项式定理有关的交汇问题  (2017·湖北省黄冈中学调研)设函数 f(x)= {(1 x-2x) 6 ,x<0, - x,x ≥ 0, 则 x>0 时,f 表达式的展开式中的常数项为________.(用数字作 答) 【解析】 根据题意得:当 x>0 时,f=(- 1 x+2 x) 6 ,所以其通项为 Tr+1=Cr6(- x- 1 2)6-r·(2x 1 2 )r=Cr6(-1)6-r2rxr-3,当 r=3 时,得到 f 表达式的展开式中的常数项为 C36×(-1)6-3×23=-160. 【答案】 -160  (1)本题为二项式定理与函数的交汇问题,解决本题的关键是当 x>0 时, 将 f 的表达式转化为二项式. (2)二项式定理作为一个工具,也常与其他知识交汇命题,如与数列、不等式、定积分 交汇等.因此在一些题目中不仅仅考查二项式定理,还要考查其他知识,其解题的关键点是 它们的交汇点,注意它们的联系.  (2017·东北三省三校一联)设二项式(x- 1 2 ) n (n∈N*)展开式的二项式 系数和与各项系数和分别为 an,bn,则 a1+a2+…+an b1+b2+…+bn=(  ) A.2n-1+3        B.2(2n-1+1) C.2n+1 D.1  C  二项式(x- 1 2 ) n (n∈N*)展开式的二项式系数和为 2n,各项系数和为(1- 1 2 ) n = (1 2 ) n ,所以 an=2n,bn=(1 2 ) n ,所以 a1+a2+…+an b1+b2+…+bn= 2 × (1-2n) 1-2 1 2 × [1-(1 2 ) n ] 1- 1 2 = 2n+1-2 1- 1 2n =2n+1,故选 C. 1.(2017·广东测试)(x2- 1 2x) 6 的展开式中,常数项是(  ) A.- 5 4         B. 5 4 C.- 15 16 D. 15 16  D  Tr+1=Cr6(x2)6-r(- 1 2x ) r =(- 1 2 ) r Cr6x12-3r ,令 12-3r=0,解得 r=4. 所以常数项为 (- 1 2 ) 4 C46= 15 16.故选 D. 2.(2017·兰州市诊断考试)(m+x)(x+1)3 的展开式中 x 的奇数次幂项的系数之和为 16,则 ∫1 -1 xmdx=(  ) A.1   B.-1 C.0 D. 1 4  C  (m+x)(x+1)3=(m+x)(C03x3+C13x2+C23x+C33),所以 x 的奇数次幂项的系数之和 为 mC03+mC23+C13+C33=16,解得 m=3,所以 ∫1 -1 xmdx=∫1 -1 x3dx= 1 4x4|1 -1 =0. 3.(2017·湖北省七市(州)协作体联考)二项式(9x- 1 33 x) 9 的展开式中 x 的系数等于 (  ) A.84   B.24 C.6 D.-24  A  根据二项式定理可知,Tr+1=Cr9(- 1 3 )r99-rx9-r- r 3 =Cr9(- 1 3 ) r 99-rx9- 4 r 3 , 令 9- 4 3r=1,得 r=6,所以 x 的系数为 C69(- 1 3 ) 6 ×93=84,故选 A. 4.若(1+x+x2)n=a0+a1x+a2x2+…+a2nx2n,则 a0+a2+a4+…+a2n 等于(  ) A.2n   B. 3n-1 2 C.2n+1 D. 3n+1 2  D  设 f(x)=(1+x+x2)n, 则 f(1)=3n=a0+a1+a2+…+a2n,① f(-1)=1=a0-a1+a2-a3+…+a2n,② 由① +②得 2(a0+a2+a4+…+a2n)=f(1)+f(-1), 所以 a0+a2+a4+…+a2n= f(1)+f(-1) 2 = 3n+1 2 . 5.(2017·海口市调研测试)若(x2-a)(x+ 1 x )10 的展开式中 x6 的系数为 30,则 a 等于 (  ) A. 1 3   B. 1 2 C.1 D.2  D  因为(x+ 1 x )10 展开式的通项为 Tr+1=C r10·x10-r(1 x ) r =C r10x10-2r,所以(x2- a)(x+ 1 x )10 的展开式中含 x6 的项为 x2·C 310x4-aC 210x6=(C 310-aC 210)·x6,则 C 310-aC 210=30, 解得 a=2,故选 D. 6.(2017·广东肇庆三模)(x+2y)7 的展开式中,系数最大的项是(  ) A.68y7   B.112x3y4 C.672x2y5 D.1 344x2y5  C  设第 r+1 项系数最大,则有{C·2r ≥ C·2r-1, C·2r ≥ C·2r+1, 即{ 7! r!(7-r)!·2r ≥ 7! (r-1)!(7-r+1)!·2r-1, 7! r!(7-r)!·2r ≥ 7! (r+1)!(7-r-1)!·2r+1, 即{2 r ≥ 1 8-r, 1 7-r ≥ 2 r+1 解得{r ≤ 16 3 , r ≥ 13 3 . 又因为 r∈Z,所以 r=5.所以系数最大的项为 T6=C57x2·25y5=672x2y5.故选 C. 7.(2016·高考天津卷)(x2- 1 x) 8 的展开式中 x7 的系数为________.(用数字作答) 二项展开式的通项 Tr+1=Cr8(x2)8-r(- 1 x ) r =(-1)rCr8x16-3r,令 16-3r=7,得 r= 3,故 x7 的系数为-C38=-56. -56 8.(2017·广州模拟)在(3 x- 2 x)15 的展开式中,x 的非负整数次幂的项的个 数为________. 展开式的通项为 Tr+1=(-1)rC r15·(3 x)15-r·( 2 x ) r =(-1)r2rC r15x 30-5r 6 ,由题 意 5- 5 6r 为非负整数,得 r=0 或 6,所以符合要求的项的个数为 2. 2 9.(2017·广州市综合测试(一))已知 (2x- 1 x) n 的展开式中的二项式系数和为 32, (x+ a x )(2x- 1 x) n 的展开式中的各项系数的和为 2,则该展开式中的常数项为________. (2x- 1 x) n 的展开式中的二项式系数和为 32,所以 2n=32,所以 n=5.令 x=1,则 (x+ a x )(2x- 1 x) n 的展开式中的各项系数的和为(1+a)(2-1)5=2,所以 a=1,所以(x+ 1 x ) (2x- 1 x) 5 的展开式中的常数项为 C35(-1)325-3+C25(-1)225-2=40. 40 10.若(2x+3)3=a0+a1(x+2)+a2(x+2)2+a3(x+2)3,则 a0+a1+2a2+3a3=________. 令 x=-2 得 a0=-1. 令 x=0 得 27=a0+2a1+4a2+8a3. 因此 a1+2a2+4a3=14. 因为 C03(2x)3·30=a3·x3. 所以 a3=8. 所以 a1+2a2+3a3=14-a3=6. 所以 a0+a1+2a2+3a3=-1+6=5. 5 11.已知二项式(3 x+ 1 x) n 的展开式中各项的系数和为 256. (1)求 n; (2)求展开式中的常数项. (1)由题意,得 C0n+C1n+C2n+…+Cnn=256, 即 2n=256,解得 n=8. (2)该二项展开式中的第 r+1 项为 Tr+1=Cr8(3 x)8-r·(1 x ) r =Cr8·x 8-4r 3 , 令 8-4r 3 =0,得 r=2, 此时,常数项为 T3=C28=28. 12.已知(a2+1)n 展开式中各项系数之和等于(16 5 x2+ 1 x) 5 的展开式的常数项,而(a2+ 1)n 展开式的二项式系数最大的项等于 54,求 a 的值. 由(16 5 x2+ 1 x) 5 ,得 Tr+1=Cr5(16 5 x2 )5-r ( 1 x ) r =(16 5 )5-r ·Cr5·x 20-5r 2 . 令 Tr+1 为常数项,则 20-5r=0, 所以 r=4,所以常数项 T5=C45× 16 5 =16. 又(a2+1)n 展开式的各项系数之和等于 2n. 由题意得 2n=16,所以 n=4. 由二项式系数的性质知,(a2+1)4 展开式中二项式系数最大的项是中间项 T3, 所以 C24a4=54,所以 a=± 3. 13.487 被 7 除的余数为 a(0≤a<7), 则(x- a x2) 6 展开式中 x-3 的系数为(  ) A.4 320   B.-4 320 C.20 D.-20  B  487=(49-1)7=C07·497-C17·496+…+C67·49-1, 因为 487 被 7 除的余数为 a(0≤a<7), 所以 a=6, 所以(x- 6 x2) 6 展开式的通项为 Tr+1=Cr6·(-6)r·x6-3r, 令 6-3r=-3,可得 r=3, 所以(x- 6 x2) 6 展开式中 x-3 的系数为 C36·(-6)3=-4 320. 14.已知(xtan θ+1)5 的展开式中 x2 的系数与(x+ 5 4 ) 4 的展开式中 x3 的系数相等, 则 tan θ=________. (x+ 5 4 ) 4 的通项为 Tr+1=Cr4·x4-r·(5 4 ) r ,令 4-r=3,则 r=1,所以(x+ 5 4 ) 4 的展开式中 x3 的系数是 C14· 5 4=5,(xtan θ+1)5 的通项为 TR+1=CR5·(xtan θ)5-R,令 5- R=2,得 R=3,所以(xtan θ+1)5 的展开式中 x2 的系数是 C35·tan2θ=5,所以 tan2θ= 1 2,所以 tan θ=± 2 2 . ± 2 2 15.设(3x-1)8=a8x8+a7x7+…+a1x+a0,求: (1)a8+a7+…+a1; (2)a8+a6+a4+a2+a0. 令 x=0 得 a0=1. (1)令 x=1 得(3-1)8=a8+a7+…+a1+a0,① 所以 a8+a7+…+a1=28-a0=256-1=255. (2)令 x=-1 得(-3-1)8=a8-a7+a6-…-a1+a0,② 由①+②得 28+48=2(a8+a6+a4+a2+a0), 所以 a8+a6+a4+a2+a0= 1 2(28+48)=32 896. 16.若( x+ 1 24 x) n 展开式中前三项的系数成等差数列,求: (1)展开式中 x 的所有有理项; (2)展开式中系数最大的项. 易求得展开式前三项的系数为 1, 1 2C1n, 1 4C2n. 据题意得 2× 1 2C1n=1+ 1 4C2n⇒n=8. (1)设展开式的通项为 Tr+1, 由 Tr+1=Cr8( x)8-r( 1 24 x ) r =(1 2 ) r Cr8x 16-3r 4 , 所以 r 为 4 的倍数, 又 0≤r≤8,所以 r=0,4,8. 故有理项为 T1=(1 2 ) 0 C08x 16-3 × 0 4 =x4, T5=(1 2 ) 4 C48x 16-3 × 4 4 = 35 8 x,T9=(1 2 ) 8 C88x 16-3 × 8 4 = 1 256x2. (2)设展开式中 Tr+1 项的系数最大,则:(1 2 ) r Cr8≥(1 2 )r+1 Cr+18 且 (1 2 ) r Cr8≥(1 2 )r-1 Cr-18 ⇒r=2 或 r=3. 故展开式中系数最大的项为 T3=(1 2 ) 2 C28x 16-3 × 2 4 =7x 5 2 , T4=(1 2 ) 3 C38x 16-3 × 3 4 =7x 7 4 .