内容正文:
6.3 二项式定理
目录
知识点一:二项式定理 2
题型1:求二项展开式中的特定项 2
题型2: 求多项式展开式中的特定项 4
几个多项式和的展开式的特定项问题 4
几个多项式积的展开式的特定项问题 4
三项展开式中的特定项问题 5
知识点二:杨辉三角与二项式系数的性质 5
题型3:求展开式的系数和 7
题型4:求展开式系数最大值 8
题型5:二项式定理的应用 9
进行近似运算 9
证明某些整除性问题或求余数 10
证明有关不等式 11
证明有关恒等式 11
题型6: 杨辉三角的探究问题 12
知识点一:二项式定理
1.
二项式定理:
(1)二项展开式: 叫做的二项展开式,展开式中一共有项.
(2)二项系数:各项的系数,叫做二项式系数.
(3)通项:,表示展开式的第项.
2. 二项式定理的证明:
由于是个相乘,每个相乘时有两种选择,选或,而且每个中的或选定后,才能得到展开式的一项.因此,由分步乘法计数原理,在合并同类项之前,的展开式共有项,每一项都是的形式,它是由个中选了,个中选了得到.由于选定之后,的选法也随之确定,因此出现的次数相当于从个中选了个的组合数.这样,的展开式中,共有个,将它们合并同类项即可得到二项式定理.
题型1:求二项展开式中的特定项
方法提炼
二项展开式中特定项是指展开式中的某一项,如第项(表示展开式中的第项) 、常数项(字母的指数为0)、有理项(字母的指数为整数)、字母指数为某些值等特殊的项.
【例1.1.】
的展开式中的系数为
A.10 B.20 C.40 D.80
【例1.2.】
在的二项展开式中,第项的二项式系数是( )
A. B. C. D.
【例1.3.】
若二项式展开式中存在常数项,则正整数n可以是( )
A.3 B.5 C.6 D.7
【例1.4.】
在的展开式中,常数项为 .
【例1.5.】
已知的展开式中,第2项和第6项的二项式系数相等,则展开式中的系数为( )
A.60 B. C.448 D.
【例1.6.】
若,则( )
A.180 B. C. D.90
题型2: 求多项式展开式中的特定项
· 几个多项式和的展开式的特定项问题
【例2.1.】
在的展开式中,含的项的系数为 (用数字表示).
【例2.2.】
已知是正整数,的展开式中的系数为17.当展开式中的系数最小时,的系数为 .
【例2.3.】
已知多项式,则 , .
· 几个多项式积的展开式的特定项问题
方法提炼
求两个(或多个)二项式乘积的展开式常用方法:
方法一:先对每一个二项式分别展开,将问题转化为求多项式与多项式乘积的展开式,并利用多项式乘法法则将其展开.其具体步骤为:
第1步:根据二项式定理将每一个二项式分别展开,并写出其通项公式;
第2步:根据特定项的次数,分析特定项可由展开式中哪些项相乘得到;
第3步:把相乘后的项相加即可得到特定项.
方法二:先利用运算性质对其进行化简,再利用二项式定理进行展开.
【例2.4.】
展开式中的系数为( )
A. B.5 C.15 D.35
【例2.5.】
的展开式中,的系数为( )
A. B. C. D.
【例2.6.】
的展开式中常数项为 .(用数字作答)
【例2.7.】
的展开式中的系数为 (用数字作答).
【例2.8.】
的展开式中的系数是,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【例2.9.】
已知,则的值为( )
A. B.1 C.4 D.
· 三项展开式中的特定项问题
方法提炼
求三项展开式常用方法:
方法一:反复利用二项式定理,即先把三项中的某两项视为一项,用二项式定理展开,然后利用二项式定理求解.
方法二:先利用运算性质对其进行化简,化三项为两项,再利用二项式定理进行展开.
【例2.10.】
的展开式中的系数为( )
A.6 B.8 C.27 D.33
【例2.11.】
的展开式中,的系数为
A.10 B.20
C.30 D.60
【例2.12.】
已知的展开式中常数项为20,则( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【例2.13.】
的展开式中的常数项为 (用数字作答).
知识点二:杨辉三角与二项式系数的性质
1. 杨辉三角
,的展开式的二项式系数可以表示成如下形式:
我们称上面的形式为杨辉三角.
观察杨辉三角,可以发现:
(1)
每个数都是组合数,第行的第个数是.
(2)
杨辉三角具有对称性,在同一行中,与两端等距离的数相等,即.
(3)
每行的两端都是数字1,而其余的数都等于它“肩上”两个数字之和,也就是.
(4)
第行的个数之和:.
(5)
杨辉三角第斜列相应各数构成新的数列,这个数列为阶等差数列,且每一斜列的数满足.
(6)
杨辉三角的第行,即第(正整数)行的各个数字均为奇数.
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.事实上,这一性质可直接由得到.
(2) 增减性与最大值
因为,即,所以当,即 时,随着的增大而增大;当时,即时,随着的增大而减小,因此二项式系数在中间取得最大值.当是偶数时,中间的一项的二次项系数取得最大值;当是奇数时,中间的两项与的二次项系数与相等,且同时取得最大值.
(3) 各二项式系数的和
1
已知,令,得.这就是说,的展开式的各二项式系数的和等于.
2
在二项式定理中,令,得,即.也就是说,奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和,且都等于.
3
.
题型3:求展开式的系数和
方法提炼
(1) 赋值法:我们可以通过令字母的因式的值为特殊值,一般取1,0,或-1,从而求得展开式的所有项的系数和或某几项的系数和.
(2)
已知,令,则,即展开式中的所有项的系数和为.
1
当为偶数,奇数项系数和为;偶数项系数和为.
2
当为奇数,奇数项系数和为;偶数项系数和为.
【例3.1.】
(多选)若,则下列正确的是( )
A. B.
C. D.
【例3.2.】
已知的二项展开式中,第项与第项的二项式系数相等,则所有项的系数之和为( )
A. B. C. D.
【例3.3.】
设,则 ; .
【例3.4.】
若,则 .
【例3.5.】
在展开式中,的奇数次幂的项的系数和为( )
A. B.64 C. D.32
【例3.6.】
设,,已知
(1)求实数的值;
(2)求的值;
(3)求的值.
【例3.7.】
已知.
(1)求的值
(2)求的值.
题型4:求展开式系数最大值
方法提炼
(1) 要注意区分“展开式系数最大”“二项式系数最大”以及“最大项”.
(2)
在保证系数均为正的前提下,要求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,不妨设第项系数最大,则,从而解出来.
【例4.1.】
的展开式中,各项系数中的最大值为 .
【例4.2.】
已知的展开式中唯有第5项的系数最大,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例4.3.】
在的展开式中,仅第项的二项式系数最大,则展开式中系数最大的项是 .
【例4.4.】
已知的二项式系数之和为4096.
(1)求展开式中的常数项;
(2)求展开式中系数最大项.
【例4.5.】
在的展开式中,
(1)求二项式系数最大的项;
(2)若第项是有理项,求的取值集合.
(3)系数的绝对值最大的项是第几项;
题型5:二项式定理的应用
· 进行近似运算
方法提炼
近似计算的处理方法:
当的绝对值远小于1且不大时,
1
;.
2
当精度要求较高时,.
要求选取展开式保留的项,最后一位小数位符合精度要求即可.
【例5.1.】
最接近下列哪个数字( )
A.1.20 B.1.21 C.1.22 D.1.23
【例5.2.】
的第一位小数为,第二位小数为,第三位小数为,则分别为( )
A. B. C. D.
【例5.3.】
(精确到0.01)
· 证明某些整除性问题或求余数
方法提炼
(1) 用二项式定理处理整除性问题,通常把被除数除数(或与除数密切关联的数)与某数的和与差的形式,再用二项式定理展开,只考虑后面(或前面)一、二项即可.
(2)
要注意余数的范围(为除数,为余数,),利用二项式定理展开变形后,若剩余部分是负数,要注意转换.
【例5.4.】
证明:能被整除;
【例5.5.】
已知能被9整除,则整数的值可以是( )
A. B. C.9 D.13
【例5.6.】
若正整数a,b满足等式,且,则( )
A.1 B.2 C.2022 D.2023
【例5.7.】
若,则的值被4除的余数为 .
【例5.8.】
已知,则被10除所得的余数为( )
A.9 B.3 C.1 D.0 E.均不是
【例5.9.】
若,则被8整除的余数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【例5.10.】
已知在的展开式中,第3项的二项式系数与第2项的二项式系数的比为5∶2.
(1)求n的值;
(2)求展开式中含的项的系数;
(3)设,则当时,求a除以15所得余数.
· 证明有关不等式
方法提炼
(1) 应用时应注意巧妙地构造二项式.
(2) 用二项式定理证明组合数不等式时,通常表现为二项式定理的正用与逆用,再结合不等式证明方法进行论证.
(3) 证明不等式时,应注意运用放缩法.即对结论不构成影响的若干选项可以去掉或增加.
【例5.11.】
请利用二项式定理证明:.
【例5.12.】
证明:;
【例5.13.】
(1)当,时,证明:.
(2)当,时,证明:.
【例5.14.】
求证:.
· 证明有关恒等式
【例5.15.】
求证:(1).
(2);
(3).;
(4);
(5);
(6);
题型6: 杨辉三角的探究问题
方法提炼
解决与“杨辉三角”有关问题的一般步骤:观察——分析——实验——猜想结论——证明.
观察方法:横看、竖看、斜看、连续看、隔行看,从多角度观察.
猜想结论:归纳思想,即由前面几行所得的结果猜想出一般结论.
证明:利用二项式系数的性质,证明所猜想的结论是正确的.
【例6.1.】
我国南宋时期数学家杨辉于1261年写下的《详解九章算法》,书中记载的图表给出了展开式的系数规律.
当代数式的值为1时,则x的值为( )
A.2或4 B.2或 C.2 D.
【例6.2.】 “杨辉三角”是中国古代数学杰出的研究成果之一.如图所示,由杨辉三角的左腰上的各数出发引一组平行线,从上往下每条线上各数之和依次为:1,1,2,3,5,8,13,…,则第10条斜线上,各数之和为 .
【例6.3.】 “杨辉三角”是中国古代数学文化的瑰宝之一,最早出现在中国南宋数学家杨辉于1261年所著的《详解九章算法》一书中,法国数学家帕斯卡在1654年才发现这一规律.“杨辉三角”揭示了二项式系数在三角形数表中的一种几何排列规律,如图所示.则下列关于“杨辉三角”的结论正确的是( )
A.
B.在第2022行中第1011个数最大
C.第6行的第7个数、第7行的第7个数及第8行的第7个数之和等于9行的第8个数
D.第34行中第15个数与第16个数之比为2:3
【例6.4.】
“杨辉三角”是中国古代重要的数学成就,如图是由“杨辉三角”拓展而成的三角形数阵,记为图中所选数1,构成的数列的第项,则的值为( )
A.252 B.426 C.462 D.924
【例6.5.】 “杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列,如图所示,在“杨辉三角”中,除每行两边的数都是1外,其余每个数都是其“肩上”的两个数之和,例如第4行的6为第3行中两个3的和.若在“杨辉三角”中从第二行右边的1开始按“锯齿形”排列的箭头所指的数依次构成一个数列:1,2,3,3,6,4,10,5,…,则在该数列中,第35项是 .
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1
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6.3 二项式定理
目录
知识点一:二项式定理 2
题型1:求二项展开式中的特定项 2
题型2: 求多项式展开式中的特定项 5
几个多项式和的展开式的特定项问题 5
几个多项式积的展开式的特定项问题 6
三项展开式中的特定项问题 9
知识点二:杨辉三角与二项式系数的性质 11
题型3:求展开式的系数和 13
题型4:求展开式系数最大值 16
题型5:二项式定理的应用 19
进行近似运算 19
证明某些整除性问题或求余数 21
证明有关不等式 24
证明有关恒等式 26
题型6: 杨辉三角的探究问题 28
知识点一:二项式定理
1.
二项式定理:
(1)二项展开式: 叫做的二项展开式,展开式中一共有项.
(2)二项系数:各项的系数,叫做二项式系数.
(3)通项:,表示展开式的第项.
2. 二项式定理的证明:
由于是个相乘,每个相乘时有两种选择,选或,而且每个中的或选定后,才能得到展开式的一项.因此,由分步乘法计数原理,在合并同类项之前,的展开式共有项,每一项都是的形式,它是由个中选了,个中选了得到.由于选定之后,的选法也随之确定,因此出现的次数相当于从个中选了个的组合数.这样,的展开式中,共有个,将它们合并同类项即可得到二项式定理.
题型1:求二项展开式中的特定项
方法提炼
二项展开式中特定项是指展开式中的某一项,如第项(表示展开式中的第项) 、常数项(字母的指数为0)、有理项(字母的指数为整数)、字母指数为某些值等特殊的项.
【例1.1.】
的展开式中的系数为
A.10 B.20 C.40 D.80
【答案】C
【详解】分析:写出,然后可得结果
详解:由题可得
令,则
所以
故选C.
【例1.2.】
在的二项展开式中,第项的二项式系数是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】第项的二项式系数为,
故选:A.
【例1.3.】
若二项式展开式中存在常数项,则正整数n可以是( )
A.3 B.5 C.6 D.7
【答案】C
【详解】二项式展开式的通项为,
令,解得:,又因为且为整数,所以为的倍数,
所以,
故选:.
【例1.4.】
在的展开式中,常数项为 .
【答案】20
【详解】因为的展开式的通项为,
令,可得,
所以常数项为.
故答案为:20.
【例1.5.】
已知的展开式中,第2项和第6项的二项式系数相等,则展开式中的系数为( )
A.60 B. C.448 D.
【答案】A
【详解】∵第2项和第6项的二项式系数相等,∴,则,
则展开式通项公式是,
令,得,∴的系数为,
故选:A.
【例1.6.】
若,则( )
A.180 B. C. D.90
【答案】A
【详解】因,其二项展开式的通项为:
,
而是的系数,故只需取,得,
即.
故选:A.
题型2: 求多项式展开式中的特定项
· 几个多项式和的展开式的特定项问题
【例2.1.】
在的展开式中,含的项的系数为 (用数字表示).
【答案】1330
【详解】当时,
展开式的通项为,
当时,展开式含的项,
所以,在的展开式中,含的项的系数为
.
故答案为:1330.
【例2.2.】
已知是正整数,的展开式中的系数为17.当展开式中的系数最小时,的系数为 .
【答案】140
【详解】根据二项式定理知,的展开式通项为,
根据题意得,即,所以,
所以展开式中的的系数为
,
故当或时,的系数的最小值为64,
此时,的系数为.
【例2.3.】
已知多项式,则 , .
【答案】 ; .
【详解】,
,
所以,
,
所以.
故答案为:.
· 几个多项式积的展开式的特定项问题
方法提炼
求两个(或多个)二项式乘积的展开式常用方法:
方法一:先对每一个二项式分别展开,将问题转化为求多项式与多项式乘积的展开式,并利用多项式乘法法则将其展开.其具体步骤为:
第1步:根据二项式定理将每一个二项式分别展开,并写出其通项公式;
第2步:根据特定项的次数,分析特定项可由展开式中哪些项相乘得到;
第3步:把相乘后的项相加即可得到特定项.
方法二:先利用运算性质对其进行化简,再利用二项式定理进行展开.
【例2.4.】
展开式中的系数为( )
A. B.5 C.15 D.35
【答案】A
【详解】若要产生这一项,则
当在中取1时,再在中取2个、取4个1,
当在中取时,再在中取3个、取3个1,
所以展开式中的系数为.
故选:A.
【例2.5.】
的展开式中,的系数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为.
的二项展开式的通项公式为.
而,
所以的系数为为.
故选:C.
【例2.6.】
的展开式中常数项为 .(用数字作答)
【答案】
【详解】解:因为,
其中展开式的通项为,
令得的常数项为,
令,即得展开式中的系数为.
所以的常数项为.
故答案为:
【例2.7.】
的展开式中的系数为 (用数字作答).
【答案】-28
【分析】可化为,结合二项式展开式的通项公式求解.
【详解】因为,
所以的展开式中含的项为,
的展开式中的系数为-28
故答案为:-28
【例2.8.】
的展开式中的系数是,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】对,有,
故的展开式中的系数为:
,即.
故选:D.
【例2.9.】
已知,则的值为( )
A. B.1 C.4 D.
【答案】C
【详解】在中,
而,
由二项式定理知展开式的通项为,
令,解得,令,,
故,
同理令,解得,令,解得,
故,故.
故选:C
· 三项展开式中的特定项问题
方法提炼
求三项展开式常用方法:
方法一:反复利用二项式定理,即先把三项中的某两项视为一项,用二项式定理展开,然后利用二项式定理求解.
方法二:先利用运算性质对其进行化简,化三项为两项,再利用二项式定理进行展开.
【例2.10.】
的展开式中的系数为( )
A.6 B.8 C.27 D.33
【答案】D
【详解】解法一:
因为,即原展开式可以看作两个二项式展开式各项的乘积.
展开式的通项为,
则,展开式中含的项为,含的项为,含的项为;
展开式的通项为,
则,展开式中含的项为,含的项为,含的项为.
综上所述,的展开式中的项为,系数为.
解法二:
因为,展开式的通项为.
要使展开式中含,则可取或.
当时,,展开式的通项为,
显然时,展开式含,该项为;
当时,,展开式的通项为,
显然时,展开式含,该项为.
综上所述,的展开式中的项为,系数为.
故选:D.
【例2.11.】
的展开式中,的系数为
A.10 B.20
C.30 D.60
【答案】C
【详解】在的5个因式中,2个取因式中剩余的3个因式中1个取,其余因式取y,故的系数为=30,故选 C.
【例2.12.】
已知的展开式中常数项为20,则( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】A
【详解】,
其通项公式为:,
当时,,解得:.
故选:A.
【例2.13.】
的展开式中的常数项为 (用数字作答).
【答案】
【详解】方法一 不妨设,则可化为,其展开式的通项为,令,得,故所求常数项为.
方法二 原式=,所以求的展开式中的常数项,可转化为求的展开式中含项的系数,即.故所求的常数项为.
方法三 的展开式的第项为,的展开式的第项为.令,则,可得,或,或,.当,时,;当,时,;当,时,.综上,的展开式中的常数项为.
故答案为:
知识点二:杨辉三角与二项式系数的性质
1. 杨辉三角
,的展开式的二项式系数可以表示成如下形式:
我们称上面的形式为杨辉三角.
观察杨辉三角,可以发现:
(1)
每个数都是组合数,第行的第个数是.
(2)
杨辉三角具有对称性,在同一行中,与两端等距离的数相等,即.
(3)
每行的两端都是数字1,而其余的数都等于它“肩上”两个数字之和,也就是.
(4)
第行的个数之和:.
(5)
杨辉三角第斜列相应各数构成新的数列,这个数列为阶等差数列,且每一斜列的数满足.
(6)
杨辉三角的第行,即第(正整数)行的各个数字均为奇数.
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.事实上,这一性质可直接由得到.
(2) 增减性与最大值
因为,即,所以当,即 时,随着的增大而增大;当时,即时,随着的增大而减小,因此二项式系数在中间取得最大值.当是偶数时,中间的一项的二次项系数取得最大值;当是奇数时,中间的两项与的二次项系数与相等,且同时取得最大值.
(3) 各二项式系数的和
1
已知,令,得.这就是说,的展开式的各二项式系数的和等于.
2
在二项式定理中,令,得,即.也就是说,奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和,且都等于.
3
.
题型3:求展开式的系数和
方法提炼
(1) 赋值法:我们可以通过令字母的因式的值为特殊值,一般取1,0,或-1,从而求得展开式的所有项的系数和或某几项的系数和.
(2)
已知,令,则,即展开式中的所有项的系数和为.
1
当为偶数,奇数项系数和为;偶数项系数和为.
2
当为奇数,奇数项系数和为;偶数项系数和为.
【例3.1.】
(多选)若,则下列正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【详解】对于A:令,则,故A错误;
对于B:令,则,故B正确;
对于C:令,则,故C正确;
对于D,由,
两边同时求导得,
令,则,故D错误.
故选:BC.
【例3.2.】
已知的二项展开式中,第项与第项的二项式系数相等,则所有项的系数之和为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】解:因为,且第项与第项的二项式系数相等,
所以,解得,取,所以所有项的系数之和为:.
故选:C
【例3.3.】
设,则 ; .
【答案】
【详解】的通项为,
令,则,故;
.
故答案为:;.
【例3.4.】
若,则 .
【答案】
【详解】因为,
取得,
取得,
两式子相加得,即.
故答案为:.
【例3.5.】
在展开式中,的奇数次幂的项的系数和为( )
A. B.64 C. D.32
【答案】A
【分析】设,利用赋值法计算可得.
【详解】设,
令可得,
令可得,
所以,
即在展开式中,的奇数次幂的项的系数和为.
故选:A
【例3.6.】
设,,已知
(1)求实数的值;
(2)求的值;
(3)求的值.
【答案】(1)-2;
(2)-2;
(3)128.
【详解】(1)根据二项式定理可得,
,解得;
(2)由(1)知,,令得
再令得
所以;
(3)在式子中,
令可得
【例3.7.】
已知.
(1)求的值
(2)求的值.
【答案】(1);(2).
【详解】(1),
所以;
(2)依题意,,
因为
所以
,
所以的值为.
题型4:求展开式系数最大值
方法提炼
(1) 要注意区分“展开式系数最大”“二项式系数最大”以及“最大项”.
(2)
在保证系数均为正的前提下,要求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,不妨设第项系数最大,则,从而解出来.
【例4.1.】
的展开式中,各项系数中的最大值为 .
【答案】5
【详解】由题展开式通项公式为,且,
设展开式中第项系数最大,则,
,即,又,故,
所以展开式中系数最大的项是第9项,且该项系数为.
故答案为:5.
【例4.2.】
已知的展开式中唯有第5项的系数最大,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】的展开式的通项为,
由题可知,解得.
故选:A
【例4.3.】
在的展开式中,仅第项的二项式系数最大,则展开式中系数最大的项是 .
【答案】
【详解】由的展开式中,仅第项的二项式系数最大,得展开式共项,则,
所以的展开式的通项公式,
设展开式中系数最大项是,则,即
解得,而,所以,,
所以展开式中系数最大的项是,
故答案为:.
【例4.4.】
已知的二项式系数之和为4096.
(1)求展开式中的常数项;
(2)求展开式中系数最大项.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)因为的二项式系数之和为4096.
所以,解得,
所以二项式展开式的通项为,
令,解得,所以展开式的常数项为.
(2)设展开式中第项的系数最大,
则,可得,解得,
因为,所以,所以系数最大的项为.
【例4.5.】
在的展开式中,
(1)求二项式系数最大的项;
(2)若第项是有理项,求的取值集合.
(3)系数的绝对值最大的项是第几项;
【答案】(1)
(2)
(3)第项和第项
【详解】(1),,
二项式系数最大的项为中间项,即第项,
所以;
(2),,
当为整数时为有理项,即,
则的取值集合为;
(3)设第项的系数的绝对值最大,
则,所以,解得,
故系数的绝对值最大的项为第项和第项.
题型5:二项式定理的应用
· 进行近似运算
方法提炼
近似计算的处理方法:
当的绝对值远小于1且不大时,
1
;.
2
当精度要求较高时,.
要求选取展开式保留的项,最后一位小数位符合精度要求即可.
【例5.1.】
最接近下列哪个数字( )
A.1.20 B.1.21 C.1.22 D.1.23
【答案】C
【详解】由题意得,
由二项式定理得,
而从第3项以后,后面的项非常小,我们进行忽略即可,
所以我们得到,
则其与1.22更接近,故C正确.
故选:C
【例5.2.】
的第一位小数为,第二位小数为,第三位小数为,则分别为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】,
故分别为.
故选:A.
【例5.3.】
(精确到0.01)
【答案】30.84
【详解】原式
故答案为:30.84.
· 证明某些整除性问题或求余数
方法提炼
(1) 用二项式定理处理整除性问题,通常把被除数除数(或与除数密切关联的数)与某数的和与差的形式,再用二项式定理展开,只考虑后面(或前面)一、二项即可.
(2)
要注意余数的范围(为除数,为余数,),利用二项式定理展开变形后,若剩余部分是负数,要注意转换.
【例5.4.】
证明:能被整除;
【详解】证明:因为
所以能被整除;
【例5.5.】
已知能被9整除,则整数的值可以是( )
A. B. C.9 D.13
【答案】B
【详解】因为
,
又能被整除,
所以能被整除,
由选项知当时符合,当,或时均不符合.
故选:B.
【例5.6.】
若正整数a,b满足等式,且,则( )
A.1 B.2 C.2022 D.2023
【答案】D
【分析】由,再根据二项式定理展开后可求的值.
【详解】∵
,
∴.
故选:D.
【例5.7.】
若,则的值被4除的余数为 .
【答案】3
【详解】令,得,
因为,
所以当为奇数时,展开式中偶数项的系数为负,即,
当为偶数时,展开式中奇数项的系数为正,即,
所以,
又,
故被4除余3.
故答案为:.
【例5.8.】
已知,则被10除所得的余数为( )
A.9 B.3 C.1 D.0 E.均不是
【答案】C
【详解】,
由,
故被10除所得的余数为.
故选:C.
【例5.9.】
若,则被8整除的余数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】B
【详解】在已知等式中,取得,
取得,
两式相减得,
即,
因为
因为能被8整除,
所以被8整除的余数为5,
即被8整除的余数为5,
故选:B.
【例5.10.】
已知在的展开式中,第3项的二项式系数与第2项的二项式系数的比为5∶2.
(1)求n的值;
(2)求展开式中含的项的系数;
(3)设,则当时,求a除以15所得余数.
【答案】(1);
(2);
(3).
【详解】(1)根据题意,,即,又,故.
(2),
其展开式的通项公式,,
令,解得,则,
故展开式中含的项的系数为:.
(3)当时,,
,
而能够被整除,
故a除以15所得余数为.
· 证明有关不等式
方法提炼
(1) 应用时应注意巧妙地构造二项式.
(2) 用二项式定理证明组合数不等式时,通常表现为二项式定理的正用与逆用,再结合不等式证明方法进行论证.
(3) 证明不等式时,应注意运用放缩法.即对结论不构成影响的若干选项可以去掉或增加.
【例5.11.】
请利用二项式定理证明:.
【分析】由于,利用二项式定理将展开,然后利用放缩法可证得结果.
【详解】证:当,时,
,
所以结论成立.
【例5.12.】
证明:;
【分析】根据二项式定理可得,即可利用放缩法求解,
【详解】当时,符合;
当时,由二项式定理,
,
由,知;
另一方面,,,
则
,
综上,.
【例5.13.】
(1)当,时,证明:.
(2)当,时,证明:.
【详解】(1)由二项式定理可得,
若,则有
,
所以成立.
(2)由二项式定理得,
若,则有,
则,
所以成立.
【例5.14.】
求证:.
【分析】当时显然成立,当时,利用二项式定理展开后倒序相加法证明即可.
【详解】当时,不等式显然成立;
当时,有:
设,
则
所以
即
· 证明有关恒等式
【例5.15.】
求证:(1).
(2);
(3).;
(4);
(5);
(6);
【详解】(1)由二项式定理:,
令得:
,
化简得:.
(2)证明:令,则;
两式相加可得,
所以;
可得.
(3)证明:,
当时,展开式中的系数为,
又,
当时,展开式中的系数为,
,
.
(4)因为,
所以,所以
(5)考虑恒等式:,
有
.
左边展开式中的系数为:
,
而右边展开式中项的系数为零.
所以.
即得所证等式.
(6)令,则
,
因为,
所以,
所以.
题型6: 杨辉三角的探究问题
方法提炼
解决与“杨辉三角”有关问题的一般步骤:观察——分析——实验——猜想结论——证明.
观察方法:横看、竖看、斜看、连续看、隔行看,从多角度观察.
猜想结论:归纳思想,即由前面几行所得的结果猜想出一般结论.
证明:利用二项式系数的性质,证明所猜想的结论是正确的.
【例6.1.】
我国南宋时期数学家杨辉于1261年写下的《详解九章算法》,书中记载的图表给出了展开式的系数规律.
当代数式的值为1时,则x的值为( )
A.2或4 B.2或 C.2 D.
【答案】A
【详解】由规律可得:,
令,,∴,
∵,∴,∴,∴或,
故选:A
【例6.2.】 “杨辉三角”是中国古代数学杰出的研究成果之一.如图所示,由杨辉三角的左腰上的各数出发引一组平行线,从上往下每条线上各数之和依次为:1,1,2,3,5,8,13,…,则第10条斜线上,各数之和为 .
【答案】
【详解】因为从上往下每条线上各数之和依次为:1,1,2,3,5,8,13,…,
所以可以判断从第三个数开始,每个数是它前两个数的和,
所以可得:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…,
因此第10条斜线上,各数之和为,
故答案为:
【例6.3.】 “杨辉三角”是中国古代数学文化的瑰宝之一,最早出现在中国南宋数学家杨辉于1261年所著的《详解九章算法》一书中,法国数学家帕斯卡在1654年才发现这一规律.“杨辉三角”揭示了二项式系数在三角形数表中的一种几何排列规律,如图所示.则下列关于“杨辉三角”的结论正确的是( )
A.
B.在第2022行中第1011个数最大
C.第6行的第7个数、第7行的第7个数及第8行的第7个数之和等于9行的第8个数
D.第34行中第15个数与第16个数之比为2:3
【答案】C
【详解】由可得
,故A错误;
第2022行中第1011个数为,故B错误;
,故C正确;
第34行中第15个数与第16个数之比为
,故D错误.
故选:C.
【例6.4.】
“杨辉三角”是中国古代重要的数学成就,如图是由“杨辉三角”拓展而成的三角形数阵,记为图中所选数1,构成的数列的第项,则的值为( )
A.252 B.426 C.462 D.924
【答案】C
【详解】由“杨辉三角”拓展而成的三角形数阵,记为图中所选数,构成的数列的第项,
根据数字的构成规律,可得数列的奇数项为每行数列的项,偶数项为每行的第项,
则即第11行的第项,
结合二项展开式的二项式系数的性质,可得.
故选:C.
【例6.5.】 “杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列,如图所示,在“杨辉三角”中,除每行两边的数都是1外,其余每个数都是其“肩上”的两个数之和,例如第4行的6为第3行中两个3的和.若在“杨辉三角”中从第二行右边的1开始按“锯齿形”排列的箭头所指的数依次构成一个数列:1,2,3,3,6,4,10,5,…,则在该数列中,第35项是 .
【答案】171
【详解】由杨辉三角可得,第2行的第三个数为1;
第3行的第三个数为 ;
第4行的第三个数为 ;
第5行的第三个数为 ;
……
因此第行的第三个数为 ;
而该数列的第35项是第19行的第三个数,所以第35项是
故答案为:171
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