- 499.00 KB
- 2021-06-16 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
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
.