3.3 第2课时二项式系数的性质、杨辉三角(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)

2025-02-27
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版选择性必修第二册
年级 高二
章节 3.3 二项式定理与杨辉三角
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 936 KB
发布时间 2025-02-27
更新时间 2025-02-27
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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来源 学科网

内容正文:

所以9 -3r2 =3,r =1, 所以第二项为含x3的项: T2 = -2C 1 9x 3 = -18x3 .     对点训练3:(1)A  (x -槡x)4 的二项展开式为Tr +1 = Cr4x4 - r (-槡x)r =Cr4(-1)rx4 - r 2,(r =0,1,2,3,4),令4 - r2 =3,解得r =2, 故所求即为C24(-1)2 =6.故选A. (2)①由题意,二项式(x +2槡x)n的展开式的各项系数和比二 项式系数和大211,可得3n -2n =211,解得n =5. ②展开式的通项为Tr +1 = Cr5x5 - r(2槡x)r =Cr52 rx5 - r 2(r =0,1,…,5), 当r =0,2,4时5 - r2是整数. 故展开式中所有有理项为:T1 = x5,T3 =40x4,T5 =80x3 .     例4:由题设,得T2 = C1nxn -1(槡- 2) 槡= - 2nxn -1,T4 = C3nxn -3, (槡- 2)3 槡= -2 2C3nxn -3,于是有槡- 2n槡-2 2C3n = 12 ,化简得n 2 - 3n -4 = 0,解得n =4或n = -1(舍去). 所以(x 槡- 2)4的展开式的通项为Tk +1 =(槡- 2)kCk4x4 - k,令4 - k =2,则k =2,所以含x2的项为(槡- 2)2C24x2 =12x2 . 课堂检测·固双基 1. D  2x - 1( )x 5 的展开式的通项为Tr + 1 = Cr5 2( )x 5 - r - 1( )x r ( )= - 1 r25 - rCr5x 5 - 2r 令5 - 2r = 1得r = 2 所以2x - 1( )x 5 的展开式中x的系数为 (- 1)225 - 2C25 = 80,故选D. 2. A  由通项公式得T7 = C610·(- i)6 = - C610 = - 210. 3. D  x - 2( )x 4 的展开式中通项公式Tr + 1 = Cr4x4 - r·- 2( )x r =(- 2)rCr4x4 - 2r,当4 - 2r = 0时,展开式为常数,此时r = 2,展 开式的常数项为:T3 = 4C24 = 24. 4. 20  因为3x3 + x3( )3 6 的展开式的通项为Tr + 1 = Cr6 3x( )3 6 - r x3( )3 r = 36 -2rCr6x 6(r - 3),r = 0,1,…,6,令6(r - 3)= 0,可得r = 3,所以常数项为30C36 = 20. 5. 32  x5 = a0 + a1(x - 2)+ a2(x - 2)2 +…+ a5(x - 2)5, 令x - 2 = 0,即x = 2,可得a0 = 25 = 32. 第2课时  二项式系数的性质、杨辉三角 必备知识·探新知     知识点1  (1)1  相等  (2)和     思考1:①直观地看出或探究二项式系数的性质;②当二项 式系数不大时,可借助它直接写出各项的二项式系数.     知识点2   (1)首末两端“等距离”  (2)增大  减小  C n - 1 2n ,C n + 1 2n     知识点3  (1)2n   (2)2n - 1 思考2:先判断n是奇数还是偶数,若是奇数则中间两项系 数是最大项,若是偶数则中间项系数是最大项. 关键能力·攻重难     例1:由杨辉三角可知,数列中的首项是C22,第2项是C12,第 3项是C23;第4项是C13…第17项是C210,第18项是C110,第19项 是C211 . 故S19 =(C12 + C22)+(C13 + C23)+(C14 + C24)+…+(C110 + C210)+ C211 =(C12 + C13 + C14 +…+ C110)+(C22 + C23 +…+ C211) =(2 + 10)× 92 + C 3 12 = 274.     对点训练1:62  若第n行中含有三个连续项之比为345, 则存在正整数k使得 3 4 = Ck - 1n Ckn = k!(n - k)!(k - 1)!(n - k + 1)!= k n - k + 1, 4 5 = Ckn Ck + 1n =(k + 1)!(n - k - 1)!k!(n - k)! = k + 1 n - k, 由此得3n - 7k = - 3, 4n - 9k = 5{ , 解之,得k = 27, n = 62{ .     例2:令x = 1,则二项式各项系数的和为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. ∴ (2n)2 - 2n - 992 = 0, ∴ (2n + 31)(2n - 32)= 0, ∴ 2n = - 31(舍去)或2n = 32, ∴ 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 为中间两项,它们分别是 T3 = C 2 5(x 2 3)3(3x2)2 = 90x6, T4 = C 3 5(x 2 3)2(3x2)3 = 270x223 . (2)展开式的通项公式为Tr + 1 = Cr53 r·x 2 3(5 + 2r). 假设Tr + 1项系数最大, 则有C r 53 r≥Cr - 15 ·3 r - 1, Cr53 r≥Cr + 15 ·3 r + 1{ , ∴ 5! (5 - r)!r!× 3≥ 5! (6 - r)!(r - 1)!, 5! (5 - r)!r!≥ 5! (4 - r)!(r + 1)!× 3{ , ∴ 3 r ≥ 1 6 - r, 1 5 - r≥ 3 r + 1 { . ∴ 72 ≤r≤ 9 2 ,∵ r∈N,∴ r = 4. ∴展开式中系数最大的项为 T5 = C 4 5x 2 3(3x2)4 = 405x263 .     对点训练2:5  由题展开式通项公式为Tr +1 = Cr10 ( )13 10 - r xr, 0≤r≤10且r∈Z, 设展开式中第r + 1项系数最大, 则 Cr10 ( )13 10 - r ≥Cr + 110 ( )13 9 - r Cr10 ( )13 10 - r ≥Cr - 110 ( )13 11 -{ r,  r≥294 r≤33{ 4 ,即294 ≤r≤334 ,又r∈Z,故r = 8, 所以展开式中系数最大的项是第9项,且该项系数为 C810 ( )13 2 = 5                                                                       . —132— 故答案为5.     例3:(1)由( 槡2 - 3x)100展开式中的常数项为C0100·2100,即 a0 = 2 100(或令x = 0,则展开式可化为a0 = 2100). (2)令x =1,可得a0 + a1 + a2 +…+ a100 =( 槡2 - 3)100,① ∴ a1 + a2 +…+ a100 =( 槡2 - 3)100 - 2100 . (3)令x = - 1, 可得a0 - a1 + a2 - a3 +…+ a100 =( 槡2 + 3)100,② 与①联立相减可得 a1 + a3 +…+ a99 =( 槡2 - 3) 100 -( 槡2 + 3)100 2 . (4)原式=[(a0 + a2 +…+ a100)+(a1 + a3 +…+ a99)]· [(a0 + a2 +…+ a100)-(a1 + a3 +…+ a99)] =(a0 + a1 + a2 +…+ a100)(a0 - a1 + a2 - a3 +…+ a98 - a99 + a100) =( 槡2 - 3)100 ×( 槡2 + 3)100 = 1.     对点训练3:令x = 1,则 a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 = - 1 ① 令x = - 1,则 a0 - a1 + a2 - a3 + a4 - a5 + a6 - a7 = 3 7 ② (1)∵ a0 = C07 = 1, ∴ a1 + a2 + a3 +…+ a7 = - 2. (2)由(① -②)÷ 2,得 a1 + a3 + a5 + a7 - 1 - 37 2 = - 1 094. (3)由(① +②)÷ 2,得 a0 + a2 + a4 + a6 - 1 + 37 2 = 1 093. (4)解法一:(1 - 2x)7的展开式中,a0,a2,a4,a6 大于零,而 a1,a3,a5,a7小于零, ∴ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 | =(a0 + a2 + a4 + a6)- (a1 + a3 + a5 + a7)亦可令x = - 1得, = 1 093 + 1 094 = 2 187. 解法二:∵ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 |是(1 + 2x)7 展开 式中各项的系数和. ∴ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 | = 37 = 2 187.     例4:(320 - 1)(320 + 1)  设x的奇次项系数的和为A,x 的偶次项系数的和为B,则令x = 1,得A + B = 320,令x = - 1,得 B - A = 1, ∴ 2B = 320 + 1,∴ B = 3 20 + 1 2 ,A = 320 - 1 2 . 即奇次项系数的和为3 20 - 1 2 ,偶次项系数的和为 320 + 1 2 . ∴所求之比(320 - 1)(320 + 1). 课堂检测·固双基 1. C  二项式(a + b)n的展开式中, 奇数项的二项式系数和等于偶数项的二项式系数和, ∴ 2n - 1 = 64,∴ n = 7.故选C. 2. B  由条件知(1 + 2)n = 729,∴ n = 6,∴展开式的通项为Tr + 1 = Cr6(2x)r = 2 rCr6xr,令r = 3得23C36 = 160. 3. C  该展开式共2n + 2项,中间两项为第n + 1项与第n + 2 项,所以第n + 1项与第n + 2项为二项式系数最大的项. 4. B  令x =1,得M =4n,又N =2n,故4n -2n =240.解得n =4.展开 式中的通项为Tr +1 = Cr4(5x)4 - r - 1槡( )x r =(-1)r54 - rCr4x4 - 3 2 r, 令4 - 32 r = 1得r = 2,∴当r = 2时,展开式中x的系数为 C245 2 = 150.故选B. 5. 364  令x = 1,则a0 + a1 + a2 +…+ a12 = 36, 令x = - 1,则a0 - a1 + a2 -…+ a12 = 1,∴ a0 + a2 + a4 +…+ a12 = 36 + 1 2 . 令x = 0,则a0 = 1,∴ a2 + a4 +…+ a12 = 3 6 + 1 2 - 1 = 364. 章末知识梳理 要点专项突破     例1:C  从数字1,2,3,4,5中取出3个数字(允许重复), 组成三位数,各位数字之和等于6, 可分为三类情况:(1)当三个数为1,1,4时,共有C13 = 3 (种)排法;(2)当三个数为1,2,3时,具有A33 = 6(种)排法;(3) 当三个数为2,2,2时,只有1种排法.由分类加法计数原理可 得,共有3 + 6 + 1 = 10(种)不同排法,即这样的数共有10个.     例2:A  设另外两人为戊、己.可以分步完成,①甲、丁捆绑 后排序有A22种方法,②捆绑后的甲、丁与戊己排序,有A33 种方 法,③将乙、丙插空,四个空位中与甲相邻的空位不能选择,故有 A23种方法,根据分步乘法计数原理,共有2 × 6 × 6 = 72 (种) 方法.     例3:(1)第一步,先将4个舞蹈节目捆绑起来,看成1个节 目,与6个演唱节目一起排,有A77 = 5 040(种)方法;第二步,再 松绑,给4个节目排序,有A44 = 24种方法. 根据分步乘法计算原理,一共有5 040 × 24 = 120 960(种) (2)第一步,将6个演唱节目排成一列(如下图中的“□”), 一共有A66 = 720(种)方法. ×□ ×□ ×□ ×□ ×□ ×□ × 第二步,再将4个舞蹈节目排在一头一尾或两个节目中间 (即图中“×”的位置),这样相当于7个“×”选4个来排,一共 有A47 = 840(种). 根据分步乘法计数原理,一共有720 × 840 = 604 800(种). (3)若所有节目没有顺序要求,全部排列,则有A1212种排法, 但原来的节目已定好顺序,需要消除,所以节目演出的方式有 A1212 A1010 = A212 = 132(种)排法.     例4:563   第7项:T7 = C 6 n(3槡2)n - 6 13槡( )3 6 , 倒数第7项:Tn - 5 = Cn - 6n (3槡2)6 13槡( )3 n - 6 , 由 C6n(3槡2)n - 6 13槡( )3 6 Cn - 6n (3槡2)6 13槡( )3 n - 6 = 1 6 , ∴ n = 9. 故T7 = C69(3槡2)9 - 6 13槡( )3 6 = C39·2·19 = 56 3 .     例5:(1)已知展开式中倒数第三项的系数为45,则Cn - 2n = 45,即C2n = 45,得n2 - n = 90,解得n = - 9(不合题意,舍去)或n = 10. 通项Tk + 1 = Ck10(x - 1 4)10 - k(x 23)k = Ck10x - 10 - k 4 + 2k 3(0≤k≤10,k ∈N),令- 10 - k4 + 2k 3 = 3,解得k = 6. 故含有x3的项是第七项,T7 = C610x3 = 210x3 . (2)∵ 4 1槡x + 3 x槡( )2 10 的展开式中共有11项                                                                       , —133— ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 第2课时  二项式系数的性质、杨辉三角 !"#$%&'( 课程标准 1.掌握二项式系数的性质及其应用. 2.了解杨辉三角,并结合二项式系数的性质加以说明. 3.掌握二项式定理的应用. 学法解读 1.通过学习二项式系数的性质,培养逻辑推理的素养. 2.借助杨辉三角的学习,提升数学抽象的素养.加强文化自信. )*+,%-.+ 杨辉三角的特点     (1)在同一行中,每行两端都是        ,与 这两个1等距离的项的系数        . (2)在相邻的两行中,除1以外的每一个数都 等于它“肩上”两个数的        ,即Crn + 1 = Cr - 1n + C r n . 思考1:杨辉三角的作用是什么? 二项式系数的性质     (1)对称性:在(a + b)n的展开式中,与首末 两端“等距离”  的两个二项式系数相等,即C0n = Cnn,C1n = Cn - 1n ,…,Crn = Cn - rn . (2)增减性与最大值:当k < n +12 时,二项式系 数是逐渐增大  的,由对称性可知它的后半部分是 逐渐增大  的,且在中间取到最大值.当n是偶数 时,中间一项的二项式系数C n2n取得最大值;当n 是奇数时,中间两项的二项式系数Cn - 12n ,C n + 1 2n   相 等,且同时取到最大值. 各二项式系数的和     (1)C0n + C1n + C2n +…+ Cnn =         . (2)C0n + C2n + C4n +…= C1n + C3n + C5n +…= 2n - 1  . 思考2:如何求展开式中二项式系数最大项                            ? /012%345 题型探究 题型一 与“杨辉三角”有关的问题                                    1.如图所示,在“杨辉三角”中斜线AB的上 方,从1开始箭头所示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S19 的值. [分析]  由图知,数列中的首项是C22,第2 项是C12,第3项是C23,第4项是C13,…,第17            项是 !#" # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # C210,第18项是C110,第19项是C211 .     [尝试作答     ]     [规律方法]  解决与杨辉三角有关的问题 的一般思路 对点训练? 在“杨辉三角”中,从第2行 开始,每一个数都是它“肩上”两个数的和,它开 头几行如图所示.则在“杨辉三角”中第        行会出现三个相邻的数,其比为345. 题型二 二项式系数的性质及应用 2.已知f(x)=(3 x槡2 + 3x2)n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. [分析]  求二项式系数最大的项,利用性质 知展开式中中间项(或中间两项)是二项式系数 最大的项;求展开式中系数最大的项,必须将x,y 的系数均考虑进去,包括“+”“-”号.     [尝试作答     ]     [规律方法]  1.求二项式系数最大的项,根 据二项式系数的性质,当n为奇数时,中间两项的 二项式系数最大;当n为偶数时,中间一项的二项 式系数最大. 2.求展开式中系数最大项与求二项式系数最 大项是不同的,需根据各项系数的正、负变化情 况,一般采用列不等式组,解不等式的方法求得. 对点训练? (2024·全国甲卷理科) 1 3 +( )x 10 的展开式中,各项系数中的最大值为         . 题型三有关二项式系数和、展开式的系数和的问题 3.设(2 -槡3x)100 = a0 + a1x + a2x2 +…+ a100 x100,求下列各式的值. (1)a0; (2)a1 + a2 +…+ a100; (3)a1 + a3 + a5 +…+ a99; (4)(a0 + a2 +…+ a100)2 - (a1 + a3 +…+ a99)2 . [分析]  用赋值法求各系数的和.     [尝试作答      ]     [规律方法]  1.各项的系数和 一般地,二项展开式f(x)中的各项系数和为 f(1),奇数项系数和为12[f(1)+ f(- 1)],偶数项 系数和为12[f(1)- f(-1)]. 2.赋值法 “赋值法”是求二项展开式系数问题的常用 方法,赋值就是对展开式中的字母用具体数值代 替,注意赋的值要有利于问题的解决,赋值时可以 取一个值或几个值,也可以取几组值,解决问题时 要避免漏项等情况. 对点训练?已知(1 -2x)7 = a0 + a1x + a2x2 +…+ a7x7. 求:(1)a1 + a2 +…+ a7; (2)a1 + a3 + a5 + a7; (3)a0 + a2 + a4 + a6; (4)| a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 |                                                                        . ! # ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 易错警示     错用二项式系数的性质致误 4.(1 + 2x)20的展开式中,x的奇次项系数的 和与x的偶次项系数的和之比为                                            . [错解一]  ∵二项展开式中奇次项系数的 和与偶次项系数的和相同,∴奇次项系数的和与 偶次项系数的和均为219 . ∴所求比为1∶ 1. [错解二]  由二项展开式中知x的奇次项系 数的和为C120·2 + C320·23 + C520·25 +…+ C1920· 219,x的偶次项系数的和为C020 + C220·22 + C420·24 +…+ C2020·220 .     ∴所求比为(C120·2 + C320·23 +…+ C1920· 219)∶ (C020 + C220·22 +…+ C2020·220). [辨析]  错解一是将系数和与二项式系数 和混淆了;错解二解法欠妥,很难求出数值,其原 因在于没有把握住求系数和的根本方法.对于求 系数和的问题,要注意用赋值法解决.奇、偶次项 是针对x的指数而言,奇、偶数项是针对第几项 而言. [正解]                      6789%:;<                                    1.二项式(x - 1)n的奇数项二项式系数和是64, 则n等于 (C ) A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 2.已知(1 + 2x)n 的展开式中所有系数之和等于 729,那么这个展开式中x3项的系数是(B ) A. 56 B. 160 C. 80 D. 180 3.(1 + x)2n + 1的展开式中,二项式系数最大的项所 在项数是 (C ) A. n,n +1 B. n -1,n C. n +1,n +2 D. n +2,n +3 4.设5x - 1槡( )x n 的展开式中各项系数之和为M,二 项式系数之和为N,若M - N =240,则展开式中 x的系数为 (B ) A. - 150 B. 150 C. 300 D. - 300 5.若(1 + x + x2)6 = a0 + a1x + a2x2 +…+ a12x12,则 a2 + a4 +…+ a12 =         . 请同学们认真完成练案[7                  ] 章末知识梳理 + , = > ? @ !#$

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3.3 第2课时二项式系数的性质、杨辉三角(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)
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