内容正文:
高考总复习 数学
第九章 计数原理、概率、随机变量及其分布
第三节 二项式定理
课标解读 1.能用多项式运算法则和计数原理证明二项式定理.
2.会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.
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√
×
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知识点 二项式定理
1.二项式定理
(1)定理:(a+b)n=Can+Can-1b1+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*).
(2)通项:第k+1项为Tk+1=________.
(3)二项式系数:二项展开式中各项的二项式系数为______ (k=0,1,2,…,n).
Can-kbk
C
2.二项式系数的性质
(1)二项式的通项易误认为是第k项,实质上是第k+1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部分,包含符号等,二项式系数仅指C(k=0,1,…,n).
一、辨析正误(在括号内画“√”或“×”)
(1)Can-kbk是(a+b)n的展开式的第k项.( )
(2)(a+b)n的展开式中某一项的二项式系数与a,b无关.( )
(3)二项展开式中,系数最大的项为中间一项或中间两项.( )
(4)(a+b)n某项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等,与该项的二项式系数不同.( )
二、版本互鉴
1.(人教A版选择性必修第三册P31 T4改编)(2x-1)10的展开式的第6项的系数是( )
A.26C B.-24C
C.25C D.-25C
2.(苏教版选择性必修第二册P77例3改编)(x-)6的展开式中的常数项为( )
A.-150 B.150
C.-240 D.240
3.(湘教版选择性必修第一册P192例5改编)已知(1-2x)7=a0+a1x+a2x2+…+a7x7,则a1+a2+a3+…+a7=________.
答案:-2
4.(人教A版选择性必修第三册P38 T3(5)改编)在(1-2x)10的展开式中,各项系数的和是________.
答案:1
解析:令x=1可得各项系数的和为(1-2)10=1.
5.(人教A版选择性必修第三册P34习题T2改编)(x+2y)·(x-y)5的展开式中x3y3的系数是______.
答案:10
考点 求二项展开式的特定项或特定项系数(自悟通)
1.(x-)4的展开式中常数项为( )
A.-24 B.-4
C.4 D.24
解析:(x-)4的展开式的通项公式为Tr+1=Cx4-r(-2)rx-r=C(-2)rx4-2r,令4-2r=0,解得r=2,故T3=C(-2)2=24,即常数项为24.
2.(2024·北京卷)在(x-)4的展开式中,x3的系数为( )
A.6 B.-6
C.12 D.-12
解析:方法一(公式法) (x-)4的展开式的通项公式Tr+1=Cx4-r(-)r=(-1)rCx4-(r=0,1,2,3,4).由4-=3,得r=2,所以(x-)4的展开式中x3的系数为(-1)2C=6.
方法二(组合数法) (x-)4的展开式中含x3的项是由(x-)(x-)(x-)(x-)中任意取2个括号内的x与剩余的2个括号内的(-)相乘得到的,所以(x-)4的展开式中含x3的项为Cx2·C(-)2=6x3,所以(x-)4的展开式中x3的系数为6.
3.若a>1,则(2x-)6的展开式中x4的系数的取值范围为( )
A.(192,+∞)
B.(-∞,192)
C.(-192,+∞)
D.(-∞,-192)
解析:(2x-)6的展开式中x4的系数为C×25×(-a)=-192a.因为a>1,所以-192a<-192.
求二项展开式中特定项的步骤
第一步,利用二项式定理写出二项展开式的通项公式Tk+1=Can-kbk,把字母和系数分离开(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k;
第三步,把k代入通项公式中,即可求出Tk+1,有时还需要先求n,再求k,才能求出Tk+1或其他量.
考点 二项式系数的性质及各项系数和(精研通)
【例1】(1)若(x2-)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________.
(2)(2024·全国甲卷)(+x)10的展开式中,各项系数中的最大值为________.
(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=________.
答案:(1)255 (2)5 (3)3
解析:(1)(x2-)n的展开式的通项公式为Tk+1=C(x2)n-k·(-)k=C(-1)kx2n-3k.因为含x的项为第6项,所以k=5,2n-3k=1,解得n=8.在(1-3x)n中,令x=1,得a0+a1+a2+…+a8=(1-3)8=28.又a0=1,所以a1+a2+…+a8=28-1=255.
(2)(+x)10的展开式的通项公式为Tr+1=C()10-rxr,则各项的系数分别为C()10,C()9,C()8,C()7,C()6,C()5,C()4,C()3,C()2,C()1,C()0,观察发现二项式系数先增大后减小,且前后对称,指数式递增,分别计算C()5,C
()4,C()3,C()2,C()1,C()0,比较可得,C()2=5最大.
(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.
1.赋值法的应用
(1)形如(ax+b)n,(ax2+bx+c)m(a,b∈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+…=.
(3)偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.
提醒:注意区分二项式系数与二项展开式的各项系数.
1.(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项的系数最小
解析:由二项式系数的性质知,(a-b)11的二项式系数之和为211=2 048,故A正确;因为(a-b)11的展开式共有12项,中间两项的二项式系数最大,即第6项和第7项的二项式系数最大,故B错误,C正确;因为展开式中第6项的系数是负数,且绝对值最大,所以展开式中第6项的系数最小,故D正确.
2.(多选)(a-x)(1+x)6的展开式中x的奇数次幂项的系数之和为64,则下列结论正确的是( )
A.a=3
B.展开式中常数项为3
C.展开式中x4的系数为30
D.展开式中x的偶数次幂项的系数之和为64
解析:设(a-x)(1+x)6=a0+a1x+a2x2+…+a7x7,
令x=1,得a0+a1+a2+…+a7=64(a-1);①
令x=-1,得a0-a1+a2-…-a7=0.②
①-②,得2(a1+a3+a5+a7)=64(a-1),所以2×64=64(a-1),解得a=3,故A正确.
故二项式为(3-x)(1+x)6=a0+a1x+a2x2+…+a7x7,令x=0,得a0=3,即展开式中常数项为3,故B正确.
①+②,得2(a0+a2+a4+a6)=64×2,所以a0+a2+a4+a6=64,即展开式中x的偶数次幂项的系数之和为64,故D正确.
由(3-x)(1+x)6=3(1+x)6-x(1+x)6,得其展开式中x4的系数为3×C-1×C=25,故C错误.
①+②,得2(a0+a2+a4+a6)=64×2,所以a0+a2+a4+a6=64,即展开式中x的偶数次幂项的系数之和为64,故D正确.
由(3-x)(1+x)6=3(1+x)6-x(1+x)6,得其展开式中x4的系数为3×C-1×C=25,故C错误.
考点 求多项展开式中的特定项或特定项系数(精研通)
命题点1 几个多项式的和的展开式问题
【例2】(1)已知(1+ax)3+(1-x)5的展开式中x3的系数为-2,则a=( )
A.2 B.2
C.-2 D.-1
(2)(1-)(x+y)8的展开式中x2y6的系数为________.(用数字作答)
解析:(1)(1+ax)3,(1-x)5的展开式中x3的系数分别为a3,C(-1)3,由题得a3-10=-2,即a3=8,解得a=2.
(2)因为(1-)(x+y)8=(x+y)8-(x+y)8,所以(1-)(x+y)8的展开式中含x2y6的项为Cx2y6-Cx3y5=-28x2y6,故(1-)·(x+y)8的展开式中x2y6的系数为-28.
求形如(a+b)n(c+d)m(m,n∈N*)的展开式问题的思路
(1)若n,m中一个比较小,可考虑把它先行展开,如(a+b)2(c+d)m=(a2+2ab+b2)(c+d)m,然后展开分别求解.
(2)观察(a+b)(c+d)是否可以合并,如(1+x)5(1-x)7=[(1+x)(1-x)]5(1-x)2=(1-x2)5(1-x)2.
(3)分别得到(a+b)n,(c+d)m的通项公式,综合考虑.
命题点2 求形如(a+b+c)n(n∈N*)的展开式与特定项相关的量
【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)(x--1)4的展开式中,常数项为________.
解析:(1)(x2+x+y)5的展开式的通项为Tk+1=C(x2+x)5-k·yk,令k=2,则T3=C(x2+x)3y2.又(x2+x)3的展开式的通项为T′k+1=C(x2)3-k·xk=Cx6-k.令6-k=5,则k=1,所以(x2+x+y)5的展开式中,x5y2的系数为CC=30.
(2)(x--1)4=[-1+(x-)]4,∴Tk+1=C(-1)4-k(x-)k(k=0,1,2,3,4),当k=0时,T1=1;当k≠0时,(x-)k的展开式的通项为Cxk-r·(-)r=(-1)rCxk-2r(r≤k),令k=2r,得或∴常数项为1+C(-1)2C(-1)1+C(-1)0C(-1)2=1-12+6=-5.
为Cxk-r·(-)r=(-1)rCxk-2r(r≤k),令k=2r,得或∴常数项为1+C(-1)2C(-1)1+C(-1)0C(-1)2=1-12+6=-5.
解决三项式问题常用的方法
(1)先把三项式中的某两项看作一项,然后利用二项式定理展开求解;
(2)三项式可利用完全平方公式转化为二项式,然后用二项式定理求解;
(3)三项式可通过分解因式转化为两个二项式的积的形式,然后用二项式定理求解.
1.在(x2-2x+y)6的展开式中,含x5y2项的系数为( )
A.-480 B.480
C.-240 D.240
解析:(x2-2x+y)6是6个(x2-2x+y)相乘,要得到x5y2,则6个因式中,2个因式取y,1个因式取x2,3个因式取-2x,因此含x5y2的系数为CCC·(-2)3=-480.
2.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=________.
答案:
解析:(ax+1)6的展开式中含x2项的系数为Ca2,含x项的系数为Ca,由(x-1)·(ax+1)6的展开式中含x2项的系数为0,可得-Ca2+Ca=0.又a为正实数,所以15a=6,所以a=.
$$