内容正文:
教材梳理 夯基础
考点突破 强技能
第60讲 二项式定理
复习目标
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.
返回
教材梳理 夯基础
返回
主干知识
知识点1 二项式定理
(1)二项式定理:(a+b)n=(n∈N*).
(2)二项展开式的通项:Tk+1=,它表示通项为展开式的第_____项.
(3)二项式系数:(k=0,1,…,n).
[注意点]二项式系数是指,,…,,这只与各项的系数有关,而与a,b的值无关;项的系数是指该项中除变量外的常数部分,它不仅与各项的项数有关,而且与a,b值的有关.
an+an-1b1+…+an-kbk+…+bn
an-kbk
k+1
返回
知识点2 二项式系数的性质
(1)对称性:与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等.
(2)最大值: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+++…+=___,
②+++…=+++….
2n
返回
[注意点]二项展开式的三个重要特征
(1)字母a的指数按降幂排列由n到0.
(2)字母b的指数按升幂排列由0到n.
(3)每一项字母a的指数与字母b的指数的和等于n.
返回
常用结论
赋值法的应用
(1)在二项式定理中,令a=1,b=x,得(1+x)n=+x+x2+…+xk+…+xn.
(2)若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则
①a0+a1+a2+…+an=f(1).
②奇数项系数之和a0+a2+a4+…=.
③偶数项系数之和a1+a3+a5+…=.
返回
基础自测
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)an-kbk是(a+b)n的展开式中的第k项. ( )
(2)(a+b)n的展开式中每一项的二项式系数与a,b无关. ( )
(3)通项Tk+1=an-kbk中的a和b不能互换. ( )
(4)二项式的展开式中系数最大的项与二项式系数最大的项是相同的. ( )
类型 回源教材 澄清盲点 结论应用
题号 2,3 1 4
×
√
√
×
返回
2.(选择性必修第三册P31T4变式)(x-y)n的二项展开式中,第m项的系数是( )
A. B.
C. D.(-1)m-1
【解析】选D.(x-y)n的展开式中,第m项为Tm=xn-m+1·(-y)m-1=(-1)m-1·xn-m+1·ym-1,
所以第m项的系数为(-1)m-1.
返回
3.(选择性必修第三册P31T1变式)的值为 ( )
A.1 B.2
C.2 025 D.2 025×2 026
【解析】选A.原式===1.
返回
4.在二项式(x2-)n的展开式中二项式系数之和是32,则展开式中各项系数的和为
________.
【解析】因为二项式系数之和为2n=32,所以n=5.令x=1,可得各项系数的和为
(1-2)5=-1.
答案:-1
返回
考点突破 强技能
返回
考点一通项的应用
角度1 形如(a+b)n(n∈N*)的展开式
1. (x+)5的展开式中x的系数为 ( )
A.10 B.40 C.30 D.20
【解析】选B. (x+)5展开式的通项为Tk+1=x5-k()k=2kx5-2k,k=0,1,…,5,令5-2k=1,得k=2,则x的系数为22=40.
返回
2.(2025·杭州模拟)(2x-y)5的展开式中,x2y3的系数为 ( )
A.-10 B.10
C.-40 D.40
【解析】选C.(2x-y)5展开式的通项为Tk+1=·(2x)5-k·(-y)k,0≤k≤5,k∈N,所以x2y3的系数为×22×(-1)3=-40.
返回
3.已知(x-)5的展开式中x5的系数为A,x2的系数为B,若A+B=11,则a=________.
【解析】(x-)5的展开式的通项为Tk+1=x5-k(-)k=(-a)k.由5-k=5,得k=0,由5-k=2,得k=2,所以A=×(-a)0=1,B=×(-a)2=10a2,则由1+10a2=11,解得a=±1.
答案:±1
返回
解题技法
求形如(a+b)n(n∈N*)的展开式中与
特定项相关的量的步骤
第一步,写出二项展开式的通项Tk+1=an-kbk,常把字母和系数分离开来(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或者其他量.
返回
角度2 形如(a+b)m(c+d)n(m,n∈N*)的展开式
【例1】(1)(2022·新高考Ⅰ卷) (1-)(x+y)8的展开式中x2y6的系数为________(用数字作答).
【解析】(x+y)8展开式的通项为Tk+1=x8-kyk,k=0,1,…,7,8.
令k=6,得T6+1=x2y6,令k=5,得T5+1=x3y5,所以(1-)(x+y)8的展开式中x2y6的系数为-=-28.
答案:-28
返回
(2)若(x2+a) (x+)8的展开式中x8的系数为9,则a的值为________.
【解析】因为(x2+a) (x+)8=x2(x+)8+a·(x+)8,
且(x+)8展开式的通项为Tk+1=x8-k()k=x8-2k,
当8-2k=6时,k=1,此时x6的系数为.
当8-2k=8时,k=0,此时x8的系数为.
所以展开式中x8的系数为+a=8+a=9,解得a=1.
答案:1
返回
解题技法
求解形如(a+b)m(c+d)n(m,n∈N*)的展开式中与特定项相关的量的步骤
第一步,根据二项式定理把(a+b)m与(c+d)n分别展开,并写出其通项;
第二步,根据特定项的次数,分析特定项可由(a+b)m与(c+d)n的展开式中的哪些项相乘得到;
第三步,把相乘后的项合并即可得到所求特定项或相关量.
返回
【训练1】 (1) (+2)(x2-)6的展开式中的常数项为 ( )
A.-20 B.20 C.-10 D.10
【解析】选D.因为(+2)(x2-)6=(x2-)6+2(x2-)6, (x2-)6的展开式的通项为
Tk+1=(x2)6-k(-) )k=(-1)kx12-3k,令12-3k=0,得k=4,令12-3k=3,得k=3,即(+2)(x2-)6
的展开式中的常数项为×(-1)3×x3+(-1)4×x0×2=-20+30=10.
返回
(2)(2025·攀枝花模拟)(1-ax2)(1+x)4的展开式中x3的系数为12,则a=________.
【解析】由(1+x)4的展开式的通项为=xk,
所以含x3的项为x3+(-ax2)x=(-a)x3,
故-a=4-4a=12,可得a=-2.
答案:-2
返回
微拓展 形如(a+b+c)n(n∈N*)的展开式
求三项展开式中某些指定的项的方法
(1)两项看成一项,利用二项式定理展开.
(2)因式分解,转化为两个二项式再求解.
(3)看作多个因式的乘积,用组合的知识解答.
返回
[典例1](2025·衡水模拟) (x3+-1)5的展开式中x3的系数为 ( )
A.5 B.-5 C.15 D.-15
【解析】选C. (x3+-1)5可看作5个(x3+-1)相乘,展开式中x3可由2种情况获得:从5个式子中取2个式子提供x3,余下3个式子提供,则可得到(x3)2()3=10x3;从5个式子中取1个式子提供x3,余下4个式子提供-1,则可得到(x3)1(-1)4=5x3,所以(x3+-1)5的展开式中x3的系数为10+5=15.
返回
[典例2](1+2x-3x2)5的展开式中含x5的项的系数为________.
【解析】将(1+2x-3x2)5看作5个因式(1+2x-3x2)的乘积,这5个因式乘积的展开式中形成x5的来源有:
①5个因式各出一个2x,这样的方式有种,对应的项为(2x)5;
②有3个因式各出一个2x,有1个因式出一个-3x2,剩余1个因式出一个1,这样的方式有种,对应的项为(2x)3(-3x2);
③有1个因式出一个2x,2个因式各出一个-3x2,剩余2个因式各出一个1,这样的方式有种,对应的项为·2x··(-3x2)2;
所以含x5的项的系数为·25+·23··(-3)+·2··(-3)2=92.
答案:92
返回
考点二二项式系数及最值问题
【例2】(1)(多选题)(2025·广东梅州模拟)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
返回
【解析】选ACD.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,故选项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,故选项B错误,选项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,故选项D正确.
返回
(2)(2024·全国甲卷) (+x)10的展开式中,各项系数中的最大值为________.
【解析】(+x)10的展开式的通项为Tr+1=()10-rxr,则各项的系数分别为()10,
()9,()8,()7,()6,()5,()4,()3,()2,()1,()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()5,()4,()3,()2,()1,()0,比较可得,()2=5最大.
答案:5
返回
解题技法
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.求展开式系数最大项的方法
如求(a+bx)n(a,b∈R)的展开式系数最大的项,一般是采用待定系数法,设展开式各
项系数分别为A1,A2,…,,且第k项系数最大,应用从而解出k来即
可.
返回
【训练2】 已知(2x+)n的二项展开式中二项式系数之和为64,则下列结论正确的是 ( )
A.二项展开式中各项系数之和为37
B.二项展开式中二项式系数最大的项为90
C.二项展开式中无常数项
D.二项展开式中系数最大的项为240x3
返回
【解析】选D.因为(2x+)n的二项展开式中二项式系数之和为64,
所以2n=64,则n=6,
所以二项式为(2x+)6,
则二项展开式的通项为Tk+1=(2x)6-k()k=26-k,
令x=1,可得二项展开式中各项系数之和为36,故A错误;
第4项的二项式系数最大,此时k=3,则二项展开式中二项式系数最大的项为T4=26-3=160,故B错误;
令6-k=0,则k=4,
返回
所以二项展开式中的常数项为26-4=60,故C错误;
令第k+1项的系数最大,
则
解得≤k≤,
因为k∈N,所以k=2.
所以二项展开式中系数最大的项为T3=24x3=240x3.
返回
考点三展开式中各项系数和
【例3】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|.
返回
【解析】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=37.②
(1)因为a0==1,所以a1+a2+a3+…+a7=-2.
(2)(①-②)÷2,
得a1+a3+a5+a7==-1 094.
(3)(①+②)÷2,
得a0+a2+a4+a6==1 093.
返回
(4)因为(1-2x)7的展开式中,a0,a2,a4,a6大于零,而a1,a3,a5,a7小于零,
所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a7|
=(a0+a2+a4+a6)-(a1+a3+a5+a7).
所以由(2)(3)即可得其值为2 187.
返回
解题技法
本题采用的是“赋值法”,它普遍适用于恒等式,是一种重要的方法,在解有关问题
时,经常要用到这种方法.
(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.
(2)对(ax+by)n(a,b∈R,n∈N*)的式子求其展开式各项系数之和,只需令x=y=1即可.
(3)一般地,若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则f(x)的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+…=.
返回
【训练3】 (1)(多选题)已知(3x-1)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则 ( )
A.a1+a2+a3+a4=17
B.a1+a3=-120
C.a1+2a2+3a3+4a4=96
D.|a1|+|a2|+|a3|+|a4|=256
【解析】选BC.A选项,令x=1,则a0+a1+a2+a3+a4=24=16①,
令x=0,则a0=1,
因此a1+a2+a3+a4=15,故A错误;
B选项,令x=-1,则a0-a1+a2-a3+a4=256②,
①-②,得2a1+2a3=-240,
返回
所以a1+a3=-120,故B正确;
C选项,对式子(3x-1)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4两边求导,
得出12(3x-1)3=a1+2a2x+3a3x2+4a4x3,
令x=1,得a1+2a2+3a3+4a4=12×(3×1-1)3=96,故C正确;
D选项,由展开式知a0,a2,a4为正,a1,a3为负,
由①+②得2(a0+a2+a4)=272,即a0+a2+a4=136,
所以|a1|+|a2|+|a3|+|a4|=-a1+a2-a3+a4=(a0+a2+a4)-(a1+a3)-a0=136+120-1=255,故D错误.
返回
(2)(2024·南昌调研)若(1+x)10=a0+a1x+a2x2+…+a10x10,则a2+a6+a8=________;
a1+2a2+3a3+…+10a10=________.
【解析】由已知得(1+x)10展开式的通项为=xk,所以展开式中每一项的系数即为其二项式系数.
故a2+a6+a8=++=300.
对原式两边求导得,10(1+x)9=a1+2a2x+3a3x2+…+10a10x9.令x=1,得a1+2a2+3a3+…+10a10=10×29=5 120.
答案:300 5 120
返回
【加练备选】
(多选题)已知(1-x)2 025=a0+a1x+a2x2+…+a2 025x2 025,则 ( )
A.展开式的各二项式系数的和为0
B.a1+a2+…+a2 025=-1
C.22 025a0+22 024a1+22 023a2+…+a2 025=1
D.++…+=-1
返回
【解析】选BCD.
A选项,展开式中各二项式系数的和为22 025,故A错误;
B选项,令x=0,得a0=1,
令x=1,得a0+a1+a2+…+a2 025=0,
所以a1+a2+…+a2 025=-1,故B正确;
C选项,22 025a0+22 024a1+22 023a2+…+a2 025
=22 025(a0+2-1a1+2-2a2+…+2-2 025a2 025)=22 025·(1-2-1)2 025=22 025·()2 025=1,故C正确;
返回
D选项,因为+=+=·(-1)k
+·(-1)2 025-k=[(-1)k+(-1)2 025-k] ()=0,
所以++…+=(+)+(+)+…+=0+=-=-1,故D正确.
返回
考点四二项式定理的综合应用
【例4】(1)设a∈Z,且0≤a≤13,若512 025+a能被13整除,则a等于 ( )
A.0 B.1 C.11 D.12
【解析】选B.因为a∈Z,且0≤a≤13,
所以512 025+a=(52-1)2 025+a
=·522 025-·522 024+·522 023-…+·52-+a,
因为512 025+a能被13整除,所以-+a=-1+a能被13整除,又0≤a≤13,所以a=1.
返回
(2)利用二项式定理计算1.056,则其结果精确到0.01的近似值是 ( )
A.1.23 B.1.24
C.1.33 D.1.34
【解析】选D.1.056=(1+0.05)6=+×0.05+×0.052+×0.053+…+×0.056=
1+0.3+0.037 5+0.002 5+…+0.056≈1.34.
返回
解题技法
二项式定理应用的题型及解法
(1)在证明整除问题或求余数问题时要进行合理的变形,使被除式(数)展开后的每一项都含有除式的因式.
(2)二项式定理的一个重要用途是做近似计算.
返回
【训练4】 (1)设n为奇数,那么11n+·11n-1+·11n-2+…+·11-1除以13的余
数是 ( )
A.-3 B.2 C.10 D.11
【解析】选C.11n+·11n-1+·11n-2+…+·11-1=·11n+·11n-1+·11n-2
+…+·11+-2=(11+1)n-2
=12n-2=(13-1)n-2
=·13n-·13n-1+…+(-1)n-1··13+(-1)n·-2,
因为n为奇数,则上式=·13n-·13n-1+…+(-1)n-1··13-3=[·13n-·13n-1
+…+(-1)n-1··13-13]+10,
所以11n+·11n-1+·11n-2+…+·11-1除以13的余数是10.
返回
(2)利用二项式定理计算0.996,则其结果精确到0.001的近似值是 ( )
A.0.940 B.0.941
C.0.942 D.0.943
【解析】选B.0.996=(1-0.01)6=×1-×0.01+×0.012-×0.013+…+×0.016
=1-0.06+0.001 5-0.000 02+…+0.016
≈0.941.
返回
$