(共54张PPT)
第2课时 二项式系数的性质
第4章 4.4 二项式定理
学习目标
1.了解杨辉三角,会用杨辉三角求二项式乘方次数较小时的各项的二项式系数.
2.理解二项式系数的性质并灵活运用,提升逻辑推理、数学运算的核心素养.
3.掌握“赋值法”并会灵活应用,提升数学运算的核心素养.
任务一 二项式系数的性质
新知构建
2n
2n-1
典例1
(5)a1+a2+a3+a4+a5;
解:因为a0是(2x-1)5的展开式中x5的系数,
所以a0=25=32.
又a0+a1+a2+…+a5=1,
所以a1+a2+a3+a4+a5=-31.
(6)5a0+4a1+3a2+2a3+a4.
解:因为(2x-1)5=a0x5+a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a5,
所以两边求导数得
10(2x-1)4=5a0x4+4a1x3+3a2x2+2a3x+a4.
令x=1得5a0+4a1+3a2+2a3+a4=10.
规律方法
-1
32 022
(2)若(2x-3)5=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,则a1+2a2+3a3+4a4+5a5=____.
原等式两边求导,得10(2x-3)4=a1+2a2x1+3a3x2+4a4x3+5a5x4.
令x=1,得a1+2a2+3a3+4a4+5a5=10.
10
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任务二 二项式系数性质的应用
典例2
规律方法
返回
任务三 与杨辉三角有关的问题
典例3
规律方法
解决与杨辉三角有关的问题的一般思路
对点练3.如图数表满足:①第n行首尾两数均为n;②图中的递推关系类
似杨辉三角,则第n(n≥2)行的第2个数是__________.
对点练4.将杨辉三角中的奇数换成1,偶数换成0,得到如图所示的三角数表.从上往下数,第1次全行的数都为1的是第1行,第2次全行的数都为1的是第3行,…,第n次全行的数都为1的是第________行;第61行中1的个数是____.
2n-1
32
观察可得第1行,第3行,第7行,第15行,全行都为1,故第n次全行的数都为1的是第2n-1行;因为n=6 26-1=63,故第63行共有64个1,递推知第62行共有32个1,第61行共有32个1.
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随堂评价
1.如图所示的三角形数组是我国古代数学家杨辉发现的,
称为杨辉三角形,根据数组中的数构成的规律,其中的a
所表示的数是
A.2 B.4
C.6 D.8
√
从第三行起头尾两个数均为1,中间数等于上一行肩上两数之和,所以a=3+3=6.
故选C.
√
3.设(-3+2x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a1+a2+a3的值为_____.
-15
返回
课时测评
结合题意可得λ=3+3=6,μ=4+6=10,故选C.
√
√
3.设(x2+1)(2x+1)9=a0+a1(x+2)+a2(x+2)2+…+a11(x+2)11,则a0+a1+a2+…+a11的值为
A.-2 B.-1
C.1 D.2
√
令x=-1,则原式化为[(-1)2+1][2×(-1)+1]9=-2=a0+a1(2-1)+a2(2-1)2+…+a11(2-1)11,
所以a0+a1+a2+…+a11=-2.
√
√
√
√
6.二项式(2x+1)6的展开式中,第5项的系数等于_____.
60
7.设(1+x+x2)n=a0+a1x+a2x2+…+a2nx2n,则a0+a2+a4+…+a2n=______.
8.(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项的系数和为___.
要求(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项,
只需令y=0,所以(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项的系数和即为(4-3x)n展开式的系数和.
令x=1,得(4-3x)n展开式的各项系数和为(4-3)n=1.
1
(2)记(1-2x)2n+1=a0+a1x+a2x2+…+a2n+1x2n+1,n∈N+,
①求|a0|+|a1|+…+|a2n+1|;
解:由题意
(1+2x)2n+1=|a0|+|a1|x+…+|a2n+1|x2n+1,
令x=1,得|a0|+|a1|+…+|a2n+1|=32n+1.
√
11.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
令x=0,得a0=(1+0)6=1.令x=1,得(1+m)6=a0+a1+a2+…+a6.又a1+a2+a3+…+a6=63,
所以(1+m)6=64=26,所以m=1或m=-3.
√
√
12.(多选)关于(a-b)11的说法,正确的是
A.展开式中的二项式系数之和为2 048
B.展开式中只有第6项的二项式系数最大
C.展开式中第6项和第7项的二项式系数最大
D.展开式中第6项的系数最大
(a-b)11的展开式中的二项式系数之和为211=2 048,故A正确;
因为n=11为奇数,所以展开式中有12项,中间两项(第6项和第7项)的二项式系数相等且最大,故B不正确,C正确;展开式中第6项的系数为负数,不是最大值,故D不正确.故选AC.
13.已知(1+x)10=a1+a2x+a3x2+…+a11x10,若数列a1,a2,a3,…,ak(1≤k≤11,k∈Z)是一个单调递增数列,则k的最大值是____.
6
(1+x)n的展开式的各项的系数为其二项式系数,当n=10时,展开式的第六项的二项式系数最大,故k的最大值为6.
√
设(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B.
则A=a1+a3+a5+…,B=a0+a2+a4+a6+….
由已知可知:B-A=38.令x=-1,
得:a0-a1+a2-a3+…+an(-1)n=(-3)n,
返回第2课时 二项式系数的性质
学习目标 1.了解杨辉三角,会用杨辉三角求二项式乘方次数较小时的各项的二项式系数. 2.理解二项式系数的性质并灵活运用,提升逻辑推理、数学运算的核心素养. 3.掌握“赋值法”并会灵活应用,提升数学运算的核心素养.
任务一 二项式系数的性质
1.对称性:二项式系数f(r)关于直线r=对称,即f(r)=f(n-r).在二项展开式中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等,即=.
2.单调性和最大值:二项式系数f(r)从两端向中间逐渐增大,且当n是偶数时,展开式的项数n+1是奇数,中间一项的二项式系数取得最大值;当n是奇数时,展开式的项数n+1是偶数,中间两项的二项式系数,相等,且同时取得最大值.
3.各二项式系数的和:
(1)+++…+=2n;
(2)+++…=+++…=2n-1.
已知(2x-1)5=a0x5+a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a5.求下列各式的值:
(1)a0+a1+a2+…+a5;
(2)|a0|+|a1|+|a2|+…+|a5|;
(3)a1+a3+a5;
(4)a0+a2+a4;
(5)a1+a2+a3+a4+a5;
(6)5a0+4a1+3a2+2a3+a4.
解:(1)令x=1,得a0+a1+a2+…+a5=1.
(2)令x=-1,得-35=-a0+a1-a2+a3-a4+a5.
由(2x-1)5的通项Tk+1=(-1)k·25-k·x5-k,
知a1,a3,a5为负值,
所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a5|=a0-a1+a2-a3+a4-a5=35=243.
(3)由a0+a1+a2+…+a5=1,
-a0+a1-a2+…+a5=-35,
得2(a1+a3+a5)=1-35,
所以a1+a3+a5==-121.
(4)因为a0+a1+a2+…+a5=1,
-a0+a1-a2+…+a5=-35.
所以a0+a2+a4==122.
(5)因为a0是(2x-1)5的展开式中x5的系数,
所以a0=25=32.
又a0+a1+a2+…+a5=1,
所以a1+a2+a3+a4+a5=-31.
(6)因为(2x-1)5=a0x5+a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a5,
所以两边求导数得
10(2x-1)4=5a0x4+4a1x3+3a2x2+2a3x+a4.
令x=1得5a0+4a1+3a2+2a3+a4=10.
二项展开式中系数和的求法 1.对形如(ax+b)n,(ax2+bx+c)m(a,b,c∈R,m,n∈N+)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,对(ax+by)n(a,b∈R,n∈N+)的式子求其展开式的各项系数之和,只需令x=y=1即可. 2.一般地,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+…=, 偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.
对点练1.(1)若(1-2x)2 022=a0+a1x+a2x2+…+a2 022x2 022,则++…+= ;|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2 022|= .
(2)若(2x-3)5=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,则a1+2a2+3a3+4a4+5a5= .
答案:(1)-1 32 022 (2)10
解析:(1)令x=0,得a0=1.
令x=,得a0+++…+=0.所以++…+=-a0=-1.
因为|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2 022|=a0-a1+a2-a3+…+a2 022,
令x=-1,得a0-a1+a2-a3+…+a2 022=32 022,
所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2 022|=32 022.
(2)原等式两边求导,得10(2x-3)4=a1+2a2x1+3a3x2+4a4x3+5a5x4.
令x=1,得a1+2a2+3a3+4a4+5a5=10.
任务二 二项式系数性质的应用
已知f(x)=展开式中各项的系数和比各项的二项式系数和大992.
(1)求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求展开式中系数最大的项.
解:令x=1,则展开式各项系数的和为f(1)=(1+3)n=4n,又展开式中各项的二项式系数之和为2n.由题意知,4n-2n=992.
所以(2n)2-2n-992=0,
所以(2n+31)(2n-32)=0,
所以2n=-31(舍去),或2n=32,所以n=5.
(1)由于n=5为奇数,所以展开式中二项式系数最大的项为中间的项,它们分别为:T3=)3·(3x2)2=90x6,T4=)2·(3x2)3=270.
(2)展开式的通项公式为Tr+1=·3r·,
假设Tr+1项系数最大,
则有
所以
即
所以≤r≤,因为r∈N,
所以r=4,
所以展开式中系数最大的项为T5=(3x2)4=405.
展开式中系数的最大项的求法 求展开式中系数的最大项与求二项式系数最大项是不同的,需要根据各项系数的正、负变化情况进行分析.如求(a+bx)n(a,b∈R)的展开式中系数的最大项,一般采用待定系数法.设展开式中各项系数分别为A0,A1,A2,…,An,且第k+1项最大,应用解出k,即得出系数的最大项.
对点练2.(1)求(1+2x)7的展开式中二项式系数最大项及系数最大项.
(2)求(1-2x)7的展开式中二项式系数最大项及系数最大项.
解:(1)(1+2x)7的展开式中二项式系数最大项为第4项和第5项,
T4=(2x)3=280x3,T5=(2x)4=560x4.
设第r+1项的系数最大,由通项Tr+1=2rxr及题意知,
Tr+1的系数不小于Tr和Tr+2的系数,即
解得≤r≤,r=0,1,2,…,7,所以r=5,即第6项的系数最大,T6=(2x)5=672x5.
(2)(1-2x)7的展开式中二项式系数最大项为第4项和第5项,T4=(-2x)3=-280x3,T5==560x4.
设第r+1项的系数最大,由通项Tr+1=(-2)rxr,易知系数最大时,r必为偶数,即Tr+1=2rxr.
因为<=<<,22×<26×,所以系数最大项只能是T5或T7.
因为T5=(-2x)4=560x4,T7=(-2x)6=448x6,所以系数最大项是T5=560x4.
任务三 与杨辉三角有关的问题
如图所示,在“杨辉三角”中,从1开始箭头所指的数组成一个锯齿形数列:1,2,3,3,6,4,10,5,…,记其前n项和为Sn,求S16的值.
解:由题意及杨辉三角的特点可得
S16=(1+2)+(3+3)+(6+4)+(10+5)+…+(36+9)
=(+)+(+)+(+)+…+(+)
=(+++…+)+(2+3+…9)
=+
=164.
解决与杨辉三角有关的问题的一般思路
对点练3.如图数表满足:①第n行首尾两数均为n;②图中的递推关系类似杨辉三角,则第n(n≥2)行的第2个数是 .
答案:
解析:法一:由图中数字规律可知,第n行的第2个数是[1+2+3+…+(n-1)]+1=+1.
法二:设第n(n≥2)行的第2个数构成数列{},
则有a3-a2=2,a4-a3=3,a5-a4=4,…,an-an-1=n-1,
相加得an-a2=2+3+…+(n-1)
=×(n-2)=,
所以an=2+=.
对点练4.将杨辉三角中的奇数换成1,偶数换成0,得到如图所示的三角数表.从上往下数,第1次全行的数都为1的是第1行,第2次全行的数都为1的是第3行,…,第n次全行的数都为1的是第 行;第61行中1的个数是 .
答案:2n-1 32
解析:观察可得第1行,第3行,第7行,第15行,全行都为1,故第n次全行的数都为1的是第2n-1行;因为n=6 26-1=63,故第63行共有64个1,递推知第62行共有32个1,第61行共有32个1.
1.如图所示的三角形数组是我国古代数学家杨辉发现的,称为杨辉三角形,根据数组中的数构成的规律,其中的a所表示的数是( )
A.2 B.4
C.6 D.8
答案:C
解析:从第三行起头尾两个数均为1,中间数等于上一行肩上两数之和,所以a=3+3=6.
故选C.
2.已知二项式的展开式中,二项式系数之和等于64,则展开式中常数项等于( )
A.240 B.120
C.48 D.36
答案:A
解析:由题意2n=64,解得n=6,则=,
则二项式的展开式的通项公式为Tr+1=··=26-r··,
令3-r=0,即r=2,则26-r·=24·=240.
故选A.
3.设(-3+2x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a1+a2+a3的值为 .
答案:-15
解析:令x=1,得a0+a1+a2+a3+a4=1.①
又Tk+1=(-3)4-k(2x)k,所以当k=4时,x4的系数a4=16.②
由①-②得a0+a1+a2+a3=-15.
4.已知(1+m)n(m是正实数)的展开式的二项式系数之和为256,展开式中含x的项的系数为112.
(1)求m,n的值;
(2)求展开式中奇数项的二项式系数之和;
(3)求(1+m)n(1-x)的展开式中含x2的项的系数.
解:(1)由题意可得2n=256,解得n=8.Tk+1=mk,含x项的系数为m2=112,解得m=2或m=-2(舍去).故m,n的值分别为2,8.
(2)展开式中奇数项的二项式系数之和为++++=28-1=128.
(3)(1+2)8(1-x)=(1+2)8-x(1+2)8,
所以含x2的项的系数为24-22=1 008.
课时测评45 二项式系数的性质
(时间:60分钟 满分:110分)
(1—8小题,每小题5分,共40分)
1.下面是(a+b)n,当n=1,2,3,4,5,6时展开式的二项式系数表示形式.
借助上面的表示形式,判断λ与μ的值分别是( )
A.5,9 B.5,10
C.6,10 D.6,9
答案:C
解析:结合题意可得λ=3+3=6,μ=4+6=10,故选C.
2.设二项式的展开式中第5项是常数项,那么这个展开式中系数最大的项是( )
A.第9项 B.第8项
C.第9项和第10项 D.第8项和第9项
答案:A
解析:因为展开式的第5项为T5=,所以令-4=0,解得n=16,所以展开式中系数最大的项是第9项.
3.设(x2+1)(2x+1)9=a0+a1(x+2)+a2(x+2)2+…+a11(x+2)11,则a0+a1+a2+…+a11的值为( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
答案:A
解析:令x=-1,则原式化为[(-1)2+1][2×(-1)+1]9=-2=a0+a1(2-1)+a2(2-1)2+…+a11(2-1)11,
所以a0+a1+a2+…+a11=-2.
4.已知的展开式中各项系数的和为32,则该二项展开式中系数最大的项为( )
A.270x-1 B.270x
C.405x3 D.243x5
答案:B
解析:令x=1,得(a-1)5=32,解得a=3.
的展开式的通项为Tr+1=·(3x)5-r·=(-1)r·35-r··x5-2r.
当r=0时,35=243;
当r=2时,33·=270;
当r=4时,3·=15.
所以该二项展开式中第3项的系数最大,故该二项展开式中系数最大的项为270x.
5.(多选)已知(ax2+)n(a>0)的展开式中第5项与第7项的二项数系数相等,且展开式的各项系数之和为1 024,则下列说法正确的是( )
A.展开式中奇数项的二项式系数和为256
B.展开式中第6项的系数最大
C.展开式中存在常数项
D.展开式中含x15项的系数为45
答案:BCD
解析:由二项式的展开式中第5项与第7项的二项数系数相等,即=,可知n-4=6,即n=10,
又展开式的各项系数之和为1 024,即当x=1时,=1 024,所以a=1,
所以二项式为=,
则二项式系数和为210=1 024,则奇数项的二项式系数和为×1 024=512,故A错误;
由n=10可知展开式共有11项,中间项的二项式系数最大,即第6项的二项式系数最大,
因为x2与的系数均为1,则该二项式展开式的二项式系数与系数相同,所以第6项的系数最大,故B正确;
若展开式中存在常数项,由通项Tr+1=x2(10-r)可得2(10-r)-r=0,解得r=8,故C正确;
由通项Tr+1=x2(10-r)可得2(10-r)-r=15,解得r=2,所以系数为=45,故D正确,
故选BCD.
6.二项式(2x+1)6的展开式中,第5项的系数等于 .
答案:60
解析:因为二项式(2x+1)6展开式的通项公式Tr+1=·(2x)6-r·1r,
所以T5=(2x)2=60x2.
7.设(1+x+x2)n=a0+a1x+a2x2+…+a2nx2n,则a0+a2+a4+…+a2n= .
答案:
解析:令x=1,得3n=a0+a1+a2+…+a2n-1+a2n,①
令x=-1,得1=a0-a1+a2-…-a2n-1+a2n,②
①+②得3n+1=2(a0+a2+…+a2n),
所以a0+a2+…+a2n=.
8.(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项的系数和为 .
答案:1
解析:要求(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项,
只需令y=0,所以(4-3x+2y)n(n∈N+)展开式中不含y的项的系数和即为(4-3x)n展开式的系数和.
令x=1,得(4-3x)n展开式的各项系数和为(4-3)n=1.
9.(10分)已知(n∈N+)的展开式中第7项是常数项.
(1)求n的值;
(2)求展开式中二项式系数最大的项.
解:(1)展开式的通项为Tr+1=xn-r=,
因为第7项为常数项,所以第7项T7=
xn-9, 即n=9.
(2)因为n=9,所以二项式系数最大的项为T5与T6,
即T5=x3=x3,
T6==-.
10.(10分)(1)已知(1-2x)2n+1的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比为1∶4,求n的值.
(2)记(1-2x)2n+1=a0+a1x+a2x2+…+a2n+1x2n+1,n∈N+,
①求|a0|+|a1|+…+|a2n+1|;
②设ak=(-2)kbk,求和:1·b0+2·b1+3·b2+…+(k+1)·bk+…+(2n+2)·b2n+1.
解:(1)因为(1-2x)2n+1的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比为1∶4,
所以=,解得n=4.
(2)①由题意
(1+2x)2n+1=|a0|+|a1|x+…+|a2n+1|x2n+1,
令x=1,得|a0|+|a1|+…+|a2n+1|=32n+1.
②由题意ak=(-2)k,又ak=(-2)kbk,
所以bk=.
所以(k+1)bk=(k+1)=k+=k+=+
=(2n+1)+,k>0,
所以1·b0+2·b1+3·b2+…+(k+1)·bk+…+(2n+2)·b2n+1=1·+2·+3·+…+(k+1)·+…+(2n+2)·=+(2n+1)=22n+1+(2n+1)22n=(2n+3)·22n.
(11—13小题,每小题5分,共15分)
11.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
答案:D
解析:令x=0,得a0=(1+0)6=1.令x=1,得(1+m)6=a0+a1+a2+…+a6.又a1+a2+a3+…+a6=63,
所以(1+m)6=64=26,所以m=1或m=-3.
12.(多选)关于(a-b)11的说法,正确的是( )
A.展开式中的二项式系数之和为2 048
B.展开式中只有第6项的二项式系数最大
C.展开式中第6项和第7项的二项式系数最大
D.展开式中第6项的系数最大
答案:AC
解析:(a-b)11的展开式中的二项式系数之和为211=2 048,故A正确;
因为n=11为奇数,所以展开式中有12项,中间两项(第6项和第7项)的二项式系数相等且最大,故B不正确,C正确;展开式中第6项的系数为负数,不是最大值,故D不正确.故选AC.
13.已知(1+x)10=a1+a2x+a3x2+…+a11x10,若数列a1,a2,a3,…,ak(1≤k≤11,k∈Z)是一个单调递增数列,则k的最大值是 .
答案:6
解析:(1+x)n的展开式的各项的系数为其二项式系数,当n=10时,展开式的第六项的二项式系数最大,故k的最大值为6.
14.(13分)已知的展开式的二项式系数之和为256.
(1)求n的值;
(2)若展开式中常数项为,求m的值;
(3)若(x+m)n展开式中系数最大项只有第6项和第7项,求m的取值情况.
解:(1)由二项式系数之和为2n=256,可得n=8.
(2)设常数项为第r+1项,则
Tr+1=x8-r=mrx8-2r.
令8-2r=0,即r=4,则m4=,
解得m=±.
(3)易知m>0,设第r+1项系数最大.
则
化简可得≤r≤.
由于只有第6项和第7项系数最大,
所以
所以m只能等于2.
15.(5分)已知(2x-1)n二项展开式中,奇次项系数的和比偶次项系数的和小38,则+++…+的值为( )
A.28 B.28-1
C.27 D.27-1
答案:B
解析:设(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B.
则A=a1+a3+a5+…,B=a0+a2+a4+a6+….
由已知可知:B-A=38.令x=-1,
得:a0-a1+a2-a3+…+an(-1)n=(-3)n,
即:(a0+a2+a4+a6+…)-(a1+a3+a5+a7+…)=(-3)n,
即:B-A=(-3)n.所以(-3)n=38=(-3)8,
所以n=8.
由二项式系数的性质可得:
+++…+=2n-=28-1.
16.(17分)已知展开式的第5项的系数与第3项的系数的比值为30.求:
(1)展开式中的所有有理项;
(2)n+6+36+…+6n-1的值;
(3)系数的绝对值最大的项.
解:展开式的通项Tr+1=)n-r·=·(-2)r(r=0,1,…,n),
由于展开式的第5项的系数与第3项的系数的比值为30,则=30,化简,得n2-5n-84=0,解得n=12或n=-7(舍去).
(1)展开式的通项Tr+1=(-2)r·(r=0,1,2,…,12),当r=0,6,12时,为整数,则有理项为T1=x6,T7=26x=59 136x,
T13=212x-4=4 096x-4.
(2)n+6+36+…+6n-1
=+6+36+…+611
=(1+6+62+63+…+612)-
=×(1+6)12-
=.
(3)设第r+1项的系数的绝对值最大,
因为Tr+1=(-2)r·(r=0,1,2,…,12),
则
即
解得≤r≤,
所以r=8,
所以系数的绝对值最大的项为T9=28=126 720.
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