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- 2021-05-14 发布
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高考数学考点归纳之 二项式定理
一、基础知识
1.二项式定理
(1)二项式定理:(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+…+Cnnbn(n∈N*)❶;
(2)通项公式:Tk+1=Cknan-kbk,它表示第 k+1 项;
(3)二项式系数:二项展开式中各项的系数为 C0n,C1n,…,Cnn
❷.
2.二项式系数的性质
(1)项数为 n+1.
(2)各项的次数都等于二项式的幂指数 n,即 a 与 b 的指数的和为 n.
(3)字母 a 按降幂排列,从第一项开始,次数由 n 逐项减 1 直到零;字母 b 按升幂排列,
从第一项起,次数由零逐项增 1 直到 n.
二项式系数与项的系数的区别
二项式系数是指 C0n,C1n,…,Cnn,它只与各项的项数有关,而与 a,b 的值无关;而项
的系数是指该项中除变量外的常数部分,它不仅与各项的项数有关,而且也与 a,b 的值有
关.如(a+bx)n 的二项展开式中,第 k+1 项的二项式系数是 Ckn,而该项的系数是 Cknan-kbk.当
然,在某些二项展开式中,各项的系数与二项式系数是相等的.
考点一 二项展开式中特定项或系数问题
考法(一) 求解形如(a+b)n(n∈N*)的展开式中与特定项相关的量
[例 1] (1)(2018·全国卷Ⅲ) x2+2
x 5 的展开式中 x4 的系数为( )
A.10 B.20
C.40 D.80
(2)(2019·合肥调研)若(2x-a)5 的二项展开式中 x3 的系数为 720,则 a=________.
(3)(2019·甘肃检测)已知 x- a
x 5 的展开式中 x5 的系数为 A,x2 的系数为 B,若 A+B=
11,则 a=________.
[解析] (1) x2+2
x 5 的展开式的通项公式为 Tr+1=Cr5·(x2)5-r·
2
x r=Cr5·2r·x10-3r,令 10-3r
=4,得 r=2.故展开式中 x4 的系数为 C25·22=40.
(2)(2x-a)5 的展开式的通项公式为 Tr+1=(-1)r·Cr5·(2x)5-r·ar=(-1)r·Cr5·25-r·ar·x5-r,令 5
-r=3,解得 r=2,由(-1)2·C25·25-2·a2=720,解得 a=±3.
(3) x- a
x 5 的展开式的通项公式为 Tr+1=Cr5x5-r·
- a
x r=Cr5(-a)rx5-3
2r.由 5-3
2r=5,
得 r=0,由 5-3
2r=2,得 r=2,所以 A=C05×(-a)0=1,B=C25×(-a)2=10a2,则由 1+10a2
=11,解得 a=±1.
[答案] (1)C (2)±3 (3)±1
[解题技法]
求形如(a+b)n(n∈N*)的展开式中与特定项相关的量(常数项、参数值、特定项等)的步骤
第一步,利用二项式定理写出二项展开式的通项公式 Tr+1=Crnan-rbr,常把字母和系数
分离开来(注意符号不要出错);
第二步,根据题目中的相关条件(如常数项要求指数为零,有理项要求指数为整数)先列
出相应方程(组)或不等式(组),解出 r;
第三步,把 r 代入通项公式中,即可求出 Tr+1,有时还需要先求 n,再求 r,才能求出
Tr+1 或者其他量.
考法(二) 求解形如(a+b)m(c+d)n(m,n∈N*)的展开式中与特定项相关的量
[例 2] (1)(1- x)6(1+ x)4 的展开式中 x 的系数是( )
A.-4 B.-3
C.3 D.4
(2)(2019·南昌模拟)已知(x-1)(ax+1)6 的展开式中含 x2 项的系数为 0,则正实数 a=
________.
[解析] (1)法一:(1- x)6 的展开式的通项为 Cm6 ·(- x)m=Cm6 (-1)mxm
2
,(1+ x)4 的展
开式的通项为 Cn4·( x)n=Cn4xn
2
,其中 m=0,1,2,…,6,n=0,1,2,3,4.
令m
2
+n
2
=1,得 m+n=2,
于是(1- x)6(1+ x)4的展开式中 x 的系数等于 C06·(-1)0·C24+C16·(-1)1·C14+C26·(-1)2·C04
=-3.
法二:(1- x)6(1+ x)4=[(1- x)(1+ x)]4(1- x)2=(1-x)4(1-2 x+x).于是(1- x)6(1
+ x)4 的展开式中 x 的系数为 C04·1+C14·(-1)1·1=-3.
(2)(ax+1)6 的展开式中含 x2 项的系数为 C46a2,含 x 项的系数为 C56a,由(x-1)(ax+1)6
的展开式中含 x2 项的系数为 0,可得-C46a2+C56a=0,因为 a 为正实数,所以 15a=6,所以
a=2
5.
[答案] (1)B (2)2
5
[解题技法]
求形如(a+b)m(c+d)n(m,n∈N*)的展开式中与特定项相关的量的步骤
第一步,根据二项式定理把(a+b)m 与(c+d)n 分别展开,并写出其通项公式;
第二步,根据特定项的次数,分析特定项可由(a+b)m 与(c+d)n 的展开式中的哪些项相
乘得到;
第三步,把相乘后的项合并即可得到所求特定项或相关量.
考法(三) 求形如(a+b+c)n(n∈N*)的展开式中与特定项相关的量
[例 3] (1)(x2+x+y)5 的展开式中 x5y2 的系数为( )
A.10 B.20
C.30 D.60
(2)将 x+4
x
-4 3 展开后,常数项是________.
[解析] (1)(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 Tk+1=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.
(2) x+4
x
-4 3= x- 2
x 6 展开式的通项是 Ck6( x)6-k·
- 2
x k=(-2)k·Ck6x3-k.
令 3-k=0,得 k=3.
所以常数项是 C36(-2)3=-160.
[解析] (1)C (2)-160
[解题技法]
求形如(a+b+c)n(n∈N*)的展开式中与特定项相关的量的步骤
第一步,把三项的和 a+b+c 看成是(a+b)与 c 两项的和;
第二步,根据二项式定理写出[(a+b)+c]n 的展开式的通项;
第三步,对特定项的次数进行分析,弄清特定项是由(a+b)n-r 的展开式中的哪些项和
cr 相乘得到的;
第四步,把相乘后的项合并即可得到所求特定项或相关量.
[题组训练]
1.(2018·洛阳第一次统考)若 a=∫π0 sin xdx,则二项式 a x-1
x 6 的展开式中的常数项为
( )
A.-15 B.15
C.-240 D.240
解析:选 D 由 a=∫π0 sin xdx=(-cos x)|π0=(-cos π)-(-cos 0)=1-(-1)=2,得
2 x-1
x 6 的展开式的通项公式为 Tr+1=Cr6(2 x)6-r
-1
x r=(-1)rCr6·26-r·x3-3
2r,令 3-3
2r=0,
得 r=2,故常数项为 C26·24=240.
2.(2019·福州四校联考)在(1-x3)(2+x)6 的展开式中,x5 的系数是________.(用数字作答)
解析:二项展开式中,含 x5 的项是 C562x5-x3C2624x2=-228x5,所以 x5 的系数是-228.
答案:-228
3.
x
2
+1
x
+ 2 5(x>0)的展开式中的常数项为________.
解析:
x
2
+1
x
+ 2 5(x>0)可化为
x
2
+ 1
x 10,因而 Tr+1=Cr10
1
2 10-r( x)10-2r,令 10-
2r=0,得 r=5,故展开式中的常数项为 C510·
1
2 5=63 2
2 .
答案:63 2
2
考点二 二项式系数的性质及各项系数和
[典例精析]
(1)若
x+
1
3 x n 的展开式中各项系数之和大于 8,但小于 32,则展开式中系数最大的项
是( )
A.63 x B. 4
x
C.4x6 x D. 4
x
或 4x6 x
(2)若 x2-1
x n 的展开式中含 x 的项为第 6 项,设(1-3x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则
a1+a2+…+an 的值为________.
(3)若(a+x)(1+x)4 的展开式中 x 的奇数次幂项的系数之和为 32,则 a=________.
[解析] (1)令 x=1,可得
x+
1
3 x n 的展开式中各项系数之和为 2n,即 8<2n<32,解
得 n=4,故第 3 项的系数最大,所以展开式中系数最大的项是 C24( x)2
1
3 x 2=63 x.
(2) x2-1
x n 的展开式的通项公式为 Tr+1=Crn(x2)n-r·
-1
x r=Crn(-1)rx2n-3r,
因为含 x 的项为第 6 项,所以 r=5,2n-3r=1,解得 n=8,
在(1-3x)n 中,令 x=1,得 a0+a1+…+a8=(1-3)8=28,
又 a0=1,所以 a1+…+a8=28-1=255.
(3)设(a+x)(1+x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,
令 x=1,得 16(a+1)=a0+a1+a2+a3+a4+a5,①
令 x=-1,得 0=a0-a1+a2-a3+a4-a5,②
①-②,得 16(a+1)=2(a1+a3+a5),
即展开式中 x 的奇数次幂项的系数之和为 a1+a3+a5=8(a+1),所以 8(a+1)=32,解
得 a=3.
[答案] (1)A (2)255 (3)3
[解题技法]
1.赋值法的应用
二项式定理给出的是一个恒等式,对于 x,y 的一切值都成立.因此,可将 x,y 设定为一
些特殊的值.在使用赋值法时,令 x,y 等于多少,应视具体情况而定,一般取“1,-1 或 0”,
有时也取其他值.如:
(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,只
需令 x=1 即可.
(2)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.
2.二项展开式各项系数和、奇数项系数和与偶数项系数和的求法
若 f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则 f(x)的展开式中
(1)各项系数之和为 f(1).
(2)奇数项系数之和为 a0+a2+a4+…=f1+f-1
2
.
(3)偶数项系数之和为 a1+a3+a5+…=f1-f-1
2
.
[题组训练]
1.(2019·包头模拟)已知(2x-1)5=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,则|a0|+|a1|+…+|a5|
=( )
A.1 B.243
C.121 D.122
解析:选 B 令 x=1,得 a5+a4+a3+a2+a1+a0=1,①
令 x=-1,得-a5+a4-a3+a2-a1+a0=-243,②
①+②,得 2(a4+a2+a0)=-242,
即 a4+a2+a0=-121.
①-②,得 2(a5+a3+a1)=244,
即 a5+a3+a1=122.
所以|a0|+|a1|+…+|a5|=122+121=243.
2.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:令 x=0,则(2+m)9=a0+a1+a2+…+a9,
令 x=-2,则 m9=a0-a1+a2-a3+…-a9,
又(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2
=(a0+a1+a2+…+a9)(a0-a1+a2-a3+…+a8-a9)=39,
∴(2+m)9·m9=39,∴m(2+m)=3,
∴m=-3 或 m=1.
答案:-3 或 1
3.已知(1+3x)n 的展开式中,后三项的二项式系数的和等于 121,则展开式中二项式系
数最大的项为________.
解析:由已知得 Cn-2n +Cn-1n +Cnn=121,则 1
2n·(n-1)+n+1=121,即 n2+n-240=0,
解得 n=15(舍去负值),所以展开式中二项式系数最大的项为 T8=C715(3x)7 和 T9=C815(3x)8.
答案:C715(3x)7 和 C815(3x)8
考点三 二项展开式的应用
[典例精析]
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] 由于 51=52-1,
512 018=(52-1)2 018=C02 018522 018-C12 018522 017+…-C2 0172 018521+1,
又 13 整除 52,
所以只需 13 整除 1+a,
又 0≤a<13,a∈Z,
所以 a=12.
[答案] D
[解题技法]
利用二项式定理解决整除问题的思路
(1)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.因此,一般要将被除式化为含相关除式的二项式,然后再展开.
(2)用二项式定理处理整除问题,通常把底数写成除数(或与除数密切关联的数)与某数的
和或差的形式,再用二项式定理展开.但要注意两点:
①余数的范围,a=cr+b,其中余数 b∈[0,r),r 是除数,若利用二项式定理展开变形
后,切记余数不能为负;
②二项式定理的逆用.
[题组训练]
1.使得多项式 81x4+108x3+54x2+12x+1 能被 5 整除的最小自然数 x 为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:选 C ∵81x4+108x3+54x2+12x+1=(3x+1)4,∴上式能被 5 整除的最小自然
数为 3.
2.1-90C110+902C210-903C310+…+(-1)k90kCk10+…+9010C 1010除以88 的余数为________.
解析:∵1-90C110+902C210+…+(-1)k90kCk10+…+9010C1010=(1-90)10=8910,
∴8910=(88+1)10=8810+C110889+…+C91088+1,
∵前 10 项均能被 88 整除,∴余数为 1.
答案:1
[课时跟踪检测]
A 级
1.(2019·河北“五个一名校联盟”模拟)
2
x2
-x4
3 的展开式中的常数项为( )
A.-3 2 B.3 2
C.6 D.-6
解析:选 D 通项 Tr+1=Cr3
2
x2 3-r·(-x4)r=Cr3( 2)3-r·(-1)rx-6+6r,当-6+6r=0,即 r
=1 时为常数项,T2=-6,故选 D.
2.设(2-x)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5,则a2+a4
a1+a3
的值为( )
A.-61
60 B.-122
121
C.-3
4 D.- 90
121
解析:选 C 由二项式定理,得 a1=-C1524=-80,a2=C2523=80,a3=-C3522=-40,
a4=C452=10,所以a2+a4
a1+a3
=-3
4.
3.若二项式 x2+a
x 7 的展开式的各项系数之和为-1,则含 x2 项的系数为( )
A.560 B.-560
C.280 D.-280
解析:选 A 取 x=1,得二项式 x2+a
x 7 的展开式的各项系数之和为(1+a)7,即(1+a)7
=-1,1+a=-1,a=-2.二项式 x2-2
x 7 的展开式的通项 Tr+1=Cr7·(x2)7-r·
-2
x r=Cr7·(-
2)r·x14-3r.令 14-3r=2,得 r=4.因此,二项式 x2-2
x 7 的展开式中含 x2 项的系数为 C47·(-2)4
=560.
4.(2018·山西八校第一次联考)已知(1+x)n 的展开式中第 5 项与第 7 项的二项式系数相等,
则奇数项的二项式系数和为( )
A.29 B.210
C.211 D.212
解析:选 A 由题意得 C4n=C6n,由组合数性质得 n=10,则奇数项的二项式系数和为
2n-1=29.
5.二项式
1
x
-2x2
9 的展开式中,除常数项外,各项系数的和为( )
A.-671 B.671
C.672 D.673
解析:选 B 令 x=1,可得该二项式各项系数之和为-1.因为该二项展开式的通项公式
为 Tr+1=Cr9
1
x 9-r·(-2x2)r=Cr9(-2)r·x3r-9,令 3r-9=0,得 r=3,所以该二项展开式中的常
数项为 C39(-2)3=-672,所以除常数项外,各项系数的和为-1-(-672)=671.
6.(2018·石家庄二模)在(1-x)5(2x+1)的展开式中,含 x4 项的系数为( )
A.-5 B.-15
C.-25 D.25
解析:选 B 由题意含 x4 项的系数为-2C35+C45=-15.
7.(2018·枣庄二模)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
解析:选 D x+1
x 10 的展开式的通项公式为 Tr+1=Cr10·x10-r·
1
x r=Cr10·x10-2r,令 10-2r
=4,解得 r=3,所以 x4 项的系数为 C310.令 10-2r=6,解得 r=2,所以 x6 项的系数为 C210.
所以(x2-a) x+1
x 10 的展开式中 x6 的系数为 C310-aC210=30,解得 a=2.
8.若(1+mx)6=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,且 a1+a2+…+a6=63,则实数 m 的值为( )
A.1 或 3 B.-3
C.1 D.1 或-3
解析:选 D 令 x=0,得 a0=(1+0)6=1.令 x=1,得(1+m)6=a0+a1+a2+…+a6.∵a1
+a2+a3+…+a6=63,∴(1+m)6=64=26,∴m=1 或 m=-3.
9.(2019·唐山模拟)(2x-1)6 的展开式中,二项式系数最大的项的系数是________.(用数字
作答)
解析:(2x-1)6 的展开式中,二项式系数最大的项是第四项,系数是 C3623(-1)3=-160.
答案:-160
10.(2019·贵阳模拟) x+a
x 9 的展开式中 x3 的系数为-84,则展开式的各项系数之和为
________.
解析:二项展开式的通项 Tr+1=Cr9x9-r
a
x r=arCr9x9-2r,令 9-2r=3,得 r=3,所以 a3C39
=-84,解得 a=-1,所以二项式为 x-1
x 9,令 x=1,则(1-1)9=0,所以展开式的各项
系数之和为 0.
答案:0
11. x+1
x
+1 5 展开式中的常数项为________.
解析: x+1
x
+1 5 展开式的通项公式为 Tr+1=Cr5· x+1
x 5-r.令 r=5,得常数项为 C55=1,
令 r=3,得常数项为 C35·2=20,令 r=1,得常数项为 C15·C24=30,所以展开式中的常数项为
1+20+30=51.
答案:51
12.已知
x+
1
24 x n 的展开式中,前三项的系数成等差数列.
(1)求 n;
(2)求展开式中的有理项;
(3)求展开式中系数最大的项.
解:(1)由二项展开式知,前三项的系数分别为 C0n,1
2C1n,1
4C2n,
由已知得 2×1
2C1n=C0n+1
4C2n,解得 n=8(n=1 舍去).
(2)
x+
1
24 x 8 的展开式的通项 Tr+1=Cr8( x)8-r·
1
24 x r=2-rCr8x4-3r
4 (r=0,1,…,8),
要求有理项,则 4-3r
4
必为整数,即 r=0,4,8,共 3 项,这 3 项分别是 T1=x4,T5=35
8 x,
T9= 1
256x2.
(3)设第 r+1 项的系数 ar+1 最大,则 ar+1=2-rCr8,
则ar+1
ar
= 2-rCr8
2-r-1Cr-18
=9-r
2r
≥1,
ar+1
ar+2
= 2-rCr8
2-r+1Cr+18
=2r+1
8-r
≥1,
解得 2≤r≤3.
当 r=2 时,a3=2-2C28=7,当 r=3 时,a4=2-3C38=7,
因此,第 3 项和第 4 项的系数最大,
B 级
1.在二项式 x-1
x n 的展开式中恰好第五项的二项式系数最大,则展开式中含有 x2 项的
系数是( )
A.35 B.-35
C.-56 D.56
解析:选 C 由于第五项的二项式系数最大,所以 n=8.所以二项式 x-1
x 8 展开式的通
项公式为 Tr+1=Cr8x8-r(-x-1)r=(-1)rCr8x8-2r,令 8-2r=2,得 r=3,故展开式中含有 x2 项
的系数是(-1)3C38=-56.
2.已知 C0n-4C1n+42C2n-43C3n+…+(-1)n4nCnn=729,则 C1n+C2n+…+C nn的值等于( )
A.64 B.32
C.63 D.31
解析:选 C 因为 C0n-4C1n+42C2n-43C3n+…+(-1)n4nCnn=729,所以(1-4)n=36,所以
n=6,因此 C1n+C2n+…+Cnn=2n-1=26-1=63.
3.(2019·济南模拟) x-a
x 2x-1
x 5 的展开式中各项系数的和为 2,则该展开式中含 x4 项
的系数为________.
解析:令 x=1,可得 x-a
x 2x-1
x 5 的展开式中各项系数的和为 1-a=2,得 a=-1,
则 x+1
x 2x-1
x 5 展开式中含 x4 项的系数即是 2x-1
x 5 展开式中的含 x3 项与含 x5 项系数的
和.又 2x-1
x 5 展开式的通项为 Tr+1=Cr5(-1)r·25-r·x5-2r,令 5-2r=3,得 r=1,令 5-2r=5,
得 r=0,将 r=1 与 r=0 分别代入通项,可得含 x3 项与含 x5 项的系数分别为-80 与 32,故
原展开式中含 x4 项的系数为-80+32=-48.
答案:-48
4.设复数 x= 2i
1-i(i 是虚数单位),则 C12 019x+C22 019x2+C32 019x3+…+C2 0192 019x2 019=( )
A.i B.-i
C.-1+i D.-i-1
解析:选 D 因为 x= 2i
1-i
= 2i1+i
1-i1+i
=-1+i,所以 C12 019x+C22 019x2+C32 019x3+…+
C2 0192 019x2 019=(1+x)2 019-1=(1-1+i)2 019-1=i2 019-1=-i-1.
5.已知(x+2)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9,则(a1+3a3+5a5+7a7+9a9)2-(2a2+4a4+6a6
+8a8)2 的值为( )
A.39 B.310
C.311 D.312
解析:选 D 对(x+2)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9 两边同时求导,得 9(x+2)8=a1+2a2x
+3a3x2+…+8a8x7+9a9x8,令 x=1,得 a1+2a2+3a3+…+8a8+9a9=310,令 x=-1,得
a1-2a2+3a3-…-8a8+9a9=32.所以(a1+3a3+5a5+7a7+9a9)2-(2a2+4a4+6a6+8a8)2=
(a1+2a2+3a3+…+8a8+9a9)(a1-2a2+3a3-…-8a8+9a9)=312.
6.设 a=错误!2xdx,则二项式 ax2-1
x 6 展开式中的常数项为________.
解析:a=错误! 2xdx=x2|
1
0
=1,则二项式 ax2-1
x 6= x2-1
x 6,其展开式的通项公式为
Tr+1=Cr6(x2)6-r·
-1
x r=(-1)rCr6x12-3r,令 12- 3r=0,解得 r=4.所以常数项为(-1)4C46=15.
答案:15