3.3 第2课时 二项式系数的性质与杨辉三角(教师版)

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名称 3.3 第2课时 二项式系数的性质与杨辉三角(教师版)
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文件大小 309.3KB
资源类型 试卷
版本资源 人教B版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-27 00:00:00

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文档简介

第2课时 二项式系数的性质与杨辉三角
1.了解杨辉三角各行数字的特点,归纳二项式系数间的关系. 2.掌握二项式系数的性质,并会简单应用. 3.理解和初步掌握赋值法及其应用.
INCLUDEPICTURE "新知学习探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\新知学习探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\新知学习探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "新课导学1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
(a+b)n展开式的二项式系数C,C,C,…,C可表示成如下形式,
思考1 上述数表最显著的特点是什么?
提示:(1)从第一项起至中间项,二项式系数逐渐增大,随后又逐渐减小.
(2)表中每行两端的数都是1,而且除1以外的每一个数都等于它肩上两个数的和.
思考2 每一行中,与首末等距离的二项式系数有怎样的关系?
提示:相等.
思考3 当n=6时,你能否写出展开式的二项式系数?
提示:分别是1,6,15,20,15,6,1.
1.对称性
与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等.事实上,这一性质可直接由________得到.直线______________将函数f(r)=C的图象分成对称的两部分,它是图象的对称轴.
2.增减性与最大值
(1)当k<时,C随k的增加而________.由对称性知,二项式系数的后半部分C随k的增加而________.
(2)当n是偶数时,中间的一项__________取得最大值;当n是奇数时,中间的两项________与________相等,且同时取得最大值.
3.各二项式系数的和
(1)C+C+C+…+C=________.
(2)C+C+C+…=C+C+C+…=2n-1.
eq \a\vs4\al([答案自填] \o(□,\s\up1(1))\x(C=C) \o(□,\s\up1(2))r=\f(n,2) \o(□,\s\up1(3))增大 \o(□,\s\up1(4))减小,\o(□,\s\up1(5))C\s\up6(\f(n,2))n \o(□,\s\up1(6))\a\vs4\al(C\s\up6(\f(n-1,2))n) \o(□,\s\up1(7))\a\vs4\al(C\s\up6(\f(n+1,2))n) \o(□,\s\up1(8))2n)
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (1)若(1-2x)n的展开式有且只有第5项的二项式系数最大,则展开式中x3项的系数为(  )
A.-960 B.960
C.448 D.-448
(2)展开式中所有奇数项的二项式系数和为32,则展开式中的常数项为__________________.(用数字作答)
【解析】 (1)依题意只有n=8时第5项的二项式系数最大,x3的系数为C(-2)3=-448.故选D.
(2)由题意及二项式系数的性质可得2n-1=32,解得n=6,所以其展开式的通项为Tr+1=Cx6-r=(-3)rCx6-2r,依题意令6-2r=0,解得r=3,所以展开式中的常数项为(-3)3C=-540.
【答案】 (1)D (2)-540
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
二项式系数性质的理解
(1)二项式系数的性质不是展开式中系数的性质.
(2)二项式系数的最大项与n的奇偶性有关.
(3)二项式系数和只与n有关. 
[跟踪训练1] (1)(1+2x)n的展开式中二项式系数最大为C,则n不可能为(  )
A.10 B.11
C.12 D.13
解析:选A.根据二项式系数的对称关系,当n=10时,所有二项式系数中,C最大;当n=11时,所有二项式系数中,C=C,且C,C均为最大;当n=12时,所有二项式系数中,C最大;当n=13时,所有二项式系数中,C=C,且C,C均为最大.故选A.
(2)在(2x3-)n的展开式中,各项的二项式系数之和为128,则展开式中x7的系数为________.(用数字作答)
解析:依题意可得2n=128,则n=7,
所以展开式的通项公式为Tr+1=C(2x3)7-r=C27-r·(-1)rx21-r(0≤r≤7且r∈N),令21-r=7,解得r=4,所以T5=C×23×(-1)4x7=280x7,所以展开式中x7的系数为280.
答案:280
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (2024·辽宁大连月考)在(ax+)n的展开式中,前三项的二项式系数之和等于79,常数项为.
(1)求n和a的值;
(2)求展开式中系数最大的项.
【解】 (1)由题意可知,展开式中前三项的二项式系数之和为C+C+C=1+n+==79,整理可得n2+n-156=0(n∈N+),解得n=12(负值已舍去),又的展开式的通项公式为Tr+1=C·(ax)12-r=C·a12-r·x12-r(r=0,1,2,…,12),令12-r=0,可得r=9,所以展开式中的常数项为T10=C·a3=220a3=,解得a=,故n=12,a=.
(2)由不等式组 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(12-k)≥C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(13-k),,C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(12-k)≥C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(11-k))) (k=0,1,2,…,12),解得≤k≤,所以k=8,所以展开式中系数最大的项为T9=C··x=x.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
求展开式中系数最大的项与求二项式系数最大的项是不同的,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)的展开式中系数最大的项,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项的系数最大,应用解出k,即得出系数最大的项. 
[跟踪训练2] 已知二项式(x-)6(a>0)的展开式中x3的系数为r,常数项为s,且r=s.
(1)求a的值;
(2)求展开式中系数最小的项.
解:(1)由题意根据二项展开式的通项,得Tk+1=C·x6-k·=(-a)k·C·x6-.令k=2,得展开式中x3的系数为r=C·a2=15a2,令k=4,得展开式中的常数项为s=C·a4=15a4,又因为r=s,所以15a2=15a4,解得a=0或a=-1或a=1,又a>0,故a=1.
(2)由(1)知a=1,故原二项式为,
则展开式中第k项、第k+1项、第k+2项的系数绝对值分别为C,C,C,若第k+1项的系数绝对值最大,则有 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C≥C,,C≥C,)) 解得≤k≤,又因为k∈N+,所以k=3,则展开式中系数的绝对值最大的项是第4项,所以T4=(-1)3·C·x,其系数为负数,此时该项的系数最小,故展开式中系数最小的项为T4=-20x.
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  已知(1-x)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9.
(1)求a1+a2+a3+…+a9的值;
(2)求a0+a2+a4+a6+a8的值.
【解】 (1)因为(1-x)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9.令x=0,则a0=1,令x=1,则a0+a1+a2+a3+…+a9=0, 所以a1+a2+a3+…+a9=-1.
(2)令x=-1,则a0-a1+a2-a3+…-a9=29=512,又由(1)知,a0+a1+a2+a3+…+a9=0,则两式相加得,2(a0+a2+a4+a6+a8)=512,所以a0+a2+a4+a6+a8=256.
【变式探究】
1.(设问变式)本例条件不变,求|a0|+|a1|+|a2|+…+|a9|的值.
解:由二项展开式定理可知,a1,a3,a5,a7,a9为负数,a0,a2,a4,a6,a8为正数,令x=-1,得a0-a1+a2-a3+…-a9=29=512,则|a0|+|a1|+|a2|+…+|a9|=a0-a1+a2-…-a9=29=512.
2.(设问变式)本例条件不变,求a0++++…+的值.
解:令x=,则a0++++…+=9=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
赋值法求二项展开式中的系数和
(1)对于形如(ax+b)n(a,b∈R,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;求形如(ax+by)n(a,b∈R,n∈N+)的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+…= .
(3)处理二项展开式的系数和问题,要结合代数式特点灵活赋值.
[跟踪训练3] 已知x7=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a7(x+1)7.求:
(1)a1+a2+a3+…+a7;
(2)a1+a3+a5+a7.
解:(1)由x7=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a7(x+1)7,令x=-1,则a0=-1,令x=0,则a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7=0,所以a1+a2+a3+…+a7=(a0+a1+a2+a3+…+a7)-a0=1.
(2)令x=-2,则a0-a1+a2-a3+a4-a5+a6-a7=(-2)7=-128,因为a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7=0,两式相减,可得2(a1+a3+a5+a7)=128,所以a1+a3+a5+a7=64.
(1)每一行都是________的,且两端的数都是________;
(2)从第三行起,不在两端的任意一个数,都等于上一行中与这个数相邻的两数之__________.
[答案自填] 对称 1 和
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  “杨辉三角”又称“贾宪三角”,“帕斯卡三角”(如图所示),它揭示了(a+b)n(n为非负数)展开式的各项系数的规律.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\SXTBA22.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\SXTBA22.tif" \* MERGEFORMATINET
根据上述规律,完成下列问题:
(1)直接写出(a+b)5=______________________________________;
(2)(a+1)8的展开式中a项的系数是___________________________;
(3)利用上述规律求115的值,写出过程.
【解】 (1)(a+b)5=a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5.
(2)由(a+1)8的展开式的二项式系数可知展开式中a项的系数为C=8.
(3)115=(10+1)5=105×10+5×104×11+10×103×12+10×102×13+5×101×14+100×15=100 000+50 000+10 000+1 000+50+1=161 051.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
解决与杨辉三角有关的问题的一般方法是:观察——分析——实验——猜想结论——证明,要得出杨辉三角中的数字的诸多排列规律,取决于我们的观察能力,注意观察方法:横看、竖看、斜看、连续看、隔行看,从多角度观察(横看成岭侧成峰,远近高低各不同). 
[跟踪训练4] (2024·贵州兴义八中月考)杨辉是我国南宋的一位杰出的数学家,在他所著的《详解九章算术》一书中,画的一张表示二项式展开后的系数构成的三角图形,称为“开方做法本源”.现在简称为“杨辉三角”.下面是(a+b)n(n∈N),当n=0,1,2,3,4,5时展开式的二项式系数表示形式.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\SXTBA23.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\SXTBA23.tif" \* MERGEFORMATINET
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.6,9 D.6,10
解析:选D.由“杨辉三角”的性质可得,
从第三行起,不在两端的任意一个数,都等于上一行中与这个数相邻的两数之和,
所以λ=3+3=6,μ=4+λ=10.
INCLUDEPICTURE "课堂巩固自测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.已知C+2C+22C+23C+…+2nC=243,则C+C+C+…+C=(  )
A.31 B.32
C.15 D.16
解析:选A.逆用二项式定理得C+2C+22C+23C+…+2nC=(1+2)n=243,即3n=35,所以n=5,所以C+C+C+…+C=25-1=31.故选A.
2.(多选)下列关于(1-)10的说法,正确的是(  )
A.展开式的各二项式系数之和是1 024
B.展开式各项系数之和是1 024
C.展开式的第5项的二项式系数最大
D.展开式的第3项为45x
解析:选AD.对于A,(1-)10的展开式的各二项式系数之和是210=1 024,A正确;对于B,令=1,得(1-)10的展开式的各项系数之和为0,B错误;对于C,(1-)10的展开式的第6项的二项式系数最大,C错误;对于D,(1-)10的展开式的第3项为C(-)2=45x,D正确.故选AD.
3.二项式(x-1)7的展开式中,系数最大的项为________.
解析:(x-1)7展开式的通项公式为Tr+1=Cx7-r·(-1)r,0≤r≤7且r为整数.若项的系数最大,则r为偶数,其中T1=Cx7(-1)0=x7,T3=Cx5·(-1)2=21x5,T5=Cx3(-1)4=35x3,T7=Cx·(-1)6=7x,显然系数最大项为T5=35x3.
答案:35x3
4.(教材P35习题3-3CT2改编)已知对任意给定的实数x,都有(1-2x)100=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a100(x+1)100.求:
(1)a0+a1+a2+…+a100;
(2)a1+a3+a5+…+a99.
解:(1)因为(1-2x)100=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a100(x+1)100,令x=0,则a0+a1+a2+…+a100=1.
(2)令x=-2,则a0-a1+a2-…+a100=5100,由(1)知a0+a1+a2+…+a100=1,两式相减,化简可得a1+a3+a5+…+a99=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "课堂小结.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\课堂小结.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\课堂小结.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1.已学习:(1)二项式系数的性质;(2)二项展开式中系数最大问题;(3)二项展开式中系数和问题.
2.须贯通:(1)赋值法解决二项展开式系数和问题;
(2)求展开式中系数最大的项,应用
解出k,即得出系数最大的项.
3.应注意:(1)易混淆系数与二项式系数的区别;
(2)不能正确判断中间项的个数.