内容正文:
10.2 二项式定理
课标要求
考情分析
1.理解二项式定理、掌握二项式系数的性质.
2.会利用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.
◎考点考法:高考命题常以选择题、填空题的形式考查应用二项式定理求特定项(系数)、与二项式系数的性质及二项展开式有关的简单问题,试题难度中档.
◎核心素养:逻辑推理、数学运算.
[对应学生用书P247]
1.若二项展开式的通项为Tk+1=g(k)·xh(k)(k=0,1,2,…,n),g(k)≠0,则有以下常见结论:
(1)h(k)=0⇔Tk+1是常数项.
(2)h(k)是非负整数⇔Tk+1是整式项.
(3)h(k)是负整数⇔Tk+1是分式项.
(4)h(k)是整数⇔Tk+1是有理项.
2.常用公式
(1)C+C+…+C=2n.
(2)C+C+C+…=C+C+C+…=2n-1.
1.(1+x)10的展开式中x2的系数为( )
A.1 B.10
C.45 D.120
解析 (1+x)10的展开式的通项公式为Tk+1=Cxk,令k=2得x2的系数为C=45,故选C.
答案 C
2.若(2x-1)4=a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,则a0+a2+a4=( )
A.40 B.41
C.-40 D.-41
解析 方法一(赋值法) 依题意,令x=1,可得1=a4+a3+a2+a1+a0,令x=-1,可得81=a4-a3+a2-a1+a0,以上两式相加可得82=2(a4+a2+a0),所以a0+a2+a4=41,故选B.
方法二(通项公式法) 二项式(2x-1)4的通项为Tk+1=C(2x)4-k(-1)k,分别令k=4,2,0,可分别得a0=1,a2=24,a4=16,所以a0+a2+a4=41,故选B.
答案 B
3.在二项式的展开式中,二项式系数的和是32,则展开式中各项系数的和为( )
A.-32 B.-1
C.1 D.32
解析 ∵二项式系数的和是32,则2n=32,∴n=5,令x=1,则展开式中各项系数的和为(-1)5=-1,故选B.
答案 B
4.已知C+2C+22C+23C+…+2nC=243,则C+C+C+…+C=( )
A.31 B.32
C.15 D.16
解析 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.
答案 A
5.的展开式中常数项为________.(用数字作答)
解析 根据通项公式Tk+1=C(-)k=(-1)kCx,令=0,
解得k=6,所以T7=(-1)6C=84.
答案 84
[对应学生用书P248]
考点一 展开式中的通项问题 多维探究 发散思维
角度1 (a+b)n(n∈N*)型
(1)二项式的展开式的常数项是( )
A.4 B.5
C.6 D.7
(2)在6的展开式中,x2项的系数是________.
[解析] (1)二项式=展开式的通项为C××=×C×x-k,令-k=0得k=2,所以常数项为×C=×=7.故选D.
(2)展开式的通项公式Tk+1=C(2x3)6-kk=(-1)k×26-k×C×x18-4k,
令18-4k=2,可得k=4,则x2项的系数为(-1)4×26-4×C=4×15=60.
故答案为60.
[答案] (1)D (2)60
求(a+b)n(n∈N*)型展开式中特定项问题的步骤
角度2 (a+b)m(c+d)n(m,n∈N*)型
(1)(2025·济南模拟)(1-x)6展开式中x2的系数为( )
A.-5 B.5
C.15 D.35
(2)在(x-1)2(1+x)6的展开式中,x4的系数是( )
A.20 B.-20
C.10 D.-10
[解析] (1)若要产生x2这一项,当在中取1时,再在(1-x)6中取2个(-x)、取4个1,
当在中取时,再在(1-x)6中取3个(-x)、取3个1,
所以(1-x)6展开式中x2的系数为1·C16-2(-1)2+1·C16-3(-1)3=15-20=-5.
故选A.
(2)因为(x-1)2(1+x)6=x2(1+x)6-2x(1+x)6+(1+x)6,展开式中含x4的项是x2Cx2×14-2xCx3×13+Cx4×12,
则展开式中x4的系数是C-2C+C=15-2×20+15=-10.故选D.
[答案] (1)A (2)D
求两个因式之积的特定项(或系数)的两种常用方法
角度3 (a+b+c)n(n∈N*)型
(x>0)的展开式中的常数项为________.
[解析] (x>0)可化为,因而Tk+1=C··()10-2k,令10-2k=0,解得k=5,故展开式中的常数项为C·=.
[答案]
求三项展开式中某些特定项(或系数)的三种方法
1.已知二项式7的展开式中x2的系数是280,则实数a的值等于( )
A.1 B.2
C.±1 D.±2
解析 由二项式7展开式的通项为
Tk+1=C(2x2)7-kk=27-k·(-a)k·Cx14-3k,
令14-3k=2,解得k=4,所以23·(-a)4·C=280,解得a=±1.故选C.
答案 C
2.在(x+3)的展开式中,常数项为( )
A.- B.
C.- D.
解析 原式=x+3①,
而的通项为Tk+1=Cx6-2k,当6-2k=-1时,k=∉Z,故①式中的前一项不会出现常数项.当6-2k=0,即k=3时,可得①式中的后一项的常数项乘以3即为所求,此时原式常数项为3C=-.故选A.
答案 A
3.的展开式中,x3y3的系数是________(用数字作答).
解析 表示6个因式x2-+y的乘积,在这6个因式中,有3个因式选y,其余的3个因式中有2个选x2,剩下一个选-,即可得到x3y3的系数,即x3y3的系数是CC×(-2)=20×3×(-2)=-120.
答案 -120
考点二 二项式系数的和与各项系数的和问题 多维探究 发散思维
(1)在的展开式中,各项系数和与二项式系数和之和为128,则( )
A.二项式系数和为32 B.各项系数和为128
C.常数项为-135 D.常数项为135
(2)已知(x+1)10=a0+a1(1-x)+a2(1-x)2+…+a10(1-x)10,则a1+a2+…+a10=________.
[解析] (1)令x=1,得各项系数和为2n,又二项式系数和为2n,则2n+2n=128,得n=6,即二项式系数和为64,各项系数和也为64,故A,B不正确;
的展开式的通项为Tk+1=C(3x)6-k·=36-k·(-1)kCx,令6-=0,得k=4,因此展开式中的常数项为32×(-1)4C=135,故C不正确,D正确.故选D.
(2)当x=0时,a0+a1+a2+…+a10=110=1①,
当x=1时,得a0=1024,
所以a1+a2+…+a10=-1023.
[答案] (1)D (2)-1023
1.(变结论)本例(2)条件不变,则a0+a2+a4+…+a10=________.
解析 当x=2时,a0-a1+a2-a3+…+a10=310②,
由①②可得a0+a2+a4+…+a10=.
答案
2.(变结论)本例(2)条件不变,则a0+++…+=________.
解析 令x=,则=a0+a1+a2+…+a10,
所以=a0+a1·+a2·+…+a10·,则a0+++…+=.
答案
3.(变结论)本例(2)条件不变,则a1+2a2+3a3+…+10a10=________.
解析 对(x+1)10=a0+a1(1-x)+a2(1-x)2+…+a10(1-x)10两边求导可得:
10(x+1)9=-a1-2a2(1-x)-3a3(1-x)2-…-10a10(1-x)9,
当x=0时,-a1-2a2-3a3-…-10a10=10,
即a1+2a2+3a3+…+10a10=-10.
答案 -10
赋值法的应用
求展开式中各项系数的和,在使用赋值法时,令a,b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,求其展开式的各项系数之和,只需令x=y=1即可.
1.在的展开式中,各项系数和与二项式系数和之比为32∶1,则x2的系数为( )
A.50 B.70
C.90 D.120
解析 令x=1,则=4n,所以在的展开式中,各项系数和为4n,又二项式系数和为2n,所以=2n=32,解得n=5.展开式的通项为Tk+1=Cx5-k·=C3kx,令5-k=2,得k=2,所以x2的系数为C32=90.
答案 C
2.已知(2x-1)5=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,则|a0|+|a1|+…+|a5|等于( )
A.1 B.243
C.121 D.122
解析 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|=-a0+a1-a2+a3-a4+a5=121+122=243.
答案 B
3.设(+x)10=a0+a1x+a2x2+…+a10x10,则(a0+a2+a4+…+a10)2-(a1+a3+a5+…+a9)2的值为________.
解析 令x=1有a0+a1+…+a10=(+1)10,
令x=-1有a0-a1+a2-…+a10=(-1)10,
故(a0+a2+a4+…+a10)2-(a1+a3+a5+…+a9)2=(a0+a1+a2+…+a10)·(a0-a1+a2-…+a10)=(+1)10(-1)10=1.
答案 1
考点三 二项式系数、项的系数的最值 重难考点 师生共研
已知(+x2)2n的展开式的二项式系数和比(3x-1)n的展开式的二项式系数和大992,则
(1)的二项式系数最大的项为________;
(2)的展开式系数最大的项为________.
[解析] 由题意知,22n-2n=992,
即(2n-32)(2n+31)=0,
∴2n=32(负值舍去),解得n=5.
(1)由二项式系数的性质知,的展开式中第6项的二项式系数最大,即C=252.
∴T6=C(2x)5=C25=8064.
(2)设第k+1项的系数最大.
∵Tk+1=C(2x)10-k=C210-kx10-2k,
∴
得即
解得≤k≤.
∵k∈N,∴k=3.
故系数最大的项是第4项,第4项为
T4=C27x4=15 360x4.
[答案] (1)8064 (2)15 360x4
1.二项式系数最大项的确定方法:当n为偶数时,展开式中第+1项的二项式系数最大,最大值为;当n为奇数时,展开式中第项和第项的二项式系数最大,最大值为或.
2.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,设展开式各项系数分别为A1,A2,…,An+1,且第k项系数最大,应用解出k即可.
(多选)下列关于(a-b)11的说法,正确的是( )
A.展开式中的二项式系数之和为2048
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=2048,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C正确,B错误;
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.
答案 ACD
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