内容正文:
第07讲 二项式定理
知识清单
知识点01:二次项展开式与通项
知识点02:二项式系数与项的系数
知识点03:赋值法在求各项系数和中的应用
知识点04:求解二项式系数或展开式系数的最值问题的一般步骤
题型讲解
(举一反三)
题型1:求二项展开式
题型2:二项展开式的应用
题型3:求二项展开式的第k项
题型4:求指定项的二项式系数
题型5:二项式系数的增减性和最值
题型6:二项展开式各项的系数和
题型7:奇次项与偶次项的系数和
题型8:三项展开式的系数问题
题型9:由二项展开式各项系数和求参数
题型10:二项式系数的性质及应用
强化训练
一、单选题(8)
二、多选题(3)
三、填空题(3)
四、解答题(5)
知识点01二次项展开式与通项
二项
展开式
公式(a+b)n=Can+Can-1b+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*)叫做二项式定理
二项式
的通项
Tk+1=Can-kbk为展开式的第k+1项
[方法技巧]
二项展开式问题的常见类型及解法
(1)求展开式中的特定项或其系数.可依据条件写出第k+1项,再由特定项的特点求出k值即可.
(2)已知展开式的某项或其系数求参数.可由某项得出参数项,再由通项公式写出第k+1项,由特定项得出k值,最后求出其参数.
求解形如(a+b)n(c+d)m的展开式问题的思路
(1)若n,m中一个比较小,可考虑把它展开得到多个,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.
求形如(a+b+c)n展开式中特定项的步骤
知识点02二项式系数与项的系数
二项式
系数
二项展开式中各项的系数C(r∈{0,1,…,n})叫做第r+1项的二项式系数
项的
系数
项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等,与二项式系数是两个不同的概念.如(a+bx)n的展开式中,第r+1项的系数是Can-rbr
知识点03赋值法在求各项系数和中的应用
(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,常用赋值法,只需令x=1即可.
(2)对形如(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.
(3)若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则f(x)展开式中各项系数之和为f(1).
①奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=,
②偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.
[易错提醒]
(1)利用赋值法求解时,注意各项的系数是指某一项的字母前面的数值(包括符号);
(2)在求各项的系数的绝对值的和时,首先要判断各项系数的符号,然后将绝对值去掉,再进行赋值.
知识点04求解二项式系数或展开式系数的最值问题的一般步骤
第一步,要弄清所求问题是“展开式系数最大”、“二项式系数最大”两者中的哪一个.
第二步,若是求二项式系数的最大值,则依据(a+b)n中n的奇偶及二次项系数的性质求解.若是求展开式系数的最大值,有两个思路,如下:思路一:由于二项展开式中的系数是关于正整数n的式子,可以看作关于n的数列,通过判断数列单调性的方法从而判断系数的增减性,并根据系数的单调性求出系数的最值.
思路二:由于展开式系数是离散型变量,因此在系数均为正值的前提下,求最大值只需解不等式组即可求得答案.
题型1:求二项展开式
【例1-1】展开式中的项数为( )
A.11 B.12 C.22 D.
【答案】B
【分析】,再利用二项展开式定理展开即可求解.
【详解】因为
所以
则
共有12项,
故选:B.
【变式1-1】(x+2)n的展开式共有11项,则n等于( )
A.9 B.10 C.11 D.8
【答案】B
【分析】利用二项式定理的知识即可求解.
【详解】因为(x+2)n的展开式共有n+1项,而(x+2)n的展开式共有11项,所以n=10.
故选:B.
【变式1-2】(25-26高二·江苏·假期作业)求多项式的展开式.
【答案】
【分析】先将多项式等价转化成二项式,再利用二项式定理可得展开式.
【详解】,
.
【变式1-3】求的展开式;
【答案】
【分析】法一、法二,由二项式定理即可求解;
【详解】方法一:
.
方法二:
.
题型2:二项展开式的应用
【例2-1】(24-25高二下·江苏镇江·期中)的值是( )
A. B.1 C.0 D.22024
【答案】A
【分析】利用二项式定理即可求解.
【详解】由二项式定理得
.
故选:A.
【变式2-1】(24-25高二上·江苏·期末)二项式的展开式中有理项的个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】B
【分析】由二项式展开式的通项公式求出通项,然后由指数为整数得到的取值,得出结果.
【详解】二项式展开式的通项为.
其中当k的值分别为0,2,4时,为有理项,共有3项.
故选:B.
【变式2-2】 .
【答案】
【分析】构造项后即可轻易看出该式符合二项式定理的展开式,利用二项式定理化简后即可求解.
【详解】
.
故答案为:.
【变式2-3】(24-25高二下·江苏南京·期中)我们曾用“算两次”的方法发现了组合恒等式,例如, ,请继续使用“算两次”的方法完成下面的探究.
(1)计算: 并与比较,你有什么发现?
(2)写出(1)的一般性结论并证明;
(3)证明:
【答案】(1)答案见解析
(2),证明见解析;
(3)证明见解析
【分析】(1)根据组合数定义进行计算,并比较即可得出结论;
(2)根据从特殊到一般的思想可得,再结合二项式定理即可得证;
(2),比较等式左右两侧的系数即可得证.
【详解】(1),,
从而,;
(2),证明如下:
,等式左侧的系数为,
等式右侧的系数为,
而等式恒成立可得左右的的系数相等,即;
(3),等式左侧的系数为,
等式右侧的系数为
,
而等式恒成立可得左右的的系数相等,即得证.
题型3:求二项展开式的第k项
【例3-1】(24-25高二下·江苏连云港·期末)展开式中的常数项为( )
A.40 B.60 C.80 D.120
【答案】B
【分析】由二项式定理写出括号展开式的通项公式,利用赋值法,可得答案.
【详解】由的展开式通项为,
则令,即,常数项为.
故选:B.
【变式3-1】已知,的展开式中含x的项的系数为12,则的展开式中含的项的系数的最小值是( )
A.18 B.25 C.27 D.30
【答案】C
【分析】由条件可得,然后写出含的项的系数,然后消元,利用二次函数的知识可得最值.
【详解】因为的展开式中含x的项的系数为12,
所以,
所以的展开式中含的项的系数为
,
因为对应的二次函数的对称轴为,
所以当时取得最小值,
故选:C
【变式3-2】式子二项式定理展开中的第6项为 .
【答案】
【分析】根据二项展开式的通项,即可得出答案.
【详解】由,所以二项展开式的通项公式,,,
令,可得展开式的第六项为.
故答案为:.
【变式3-3】已知.
(1)展开式中的中间一项;
(2)展开式中常数项的值.
【答案】(1)
(2)375
【分析】(1)先求出展开式的通项,再求其第4项即可.
(2)令展开式的通项中系数为零,解出,再代入通项求解即可.
【详解】(1)展开式的通项为,,
展开式一共7项,中间一项为第4项,,
.
(2)令,解得.
,故展开式中常数项的值.
题型4:求指定项的二项式系数
【例4-1】(24-25高二下·江苏镇江·月考)的展开式的第二项的二项式式系数为( )
A.10 B.5 C. D.
【答案】B
【分析】求出展开式的第二项的二项式系数可得答案.
【详解】的展开式的第二项的二项式式系数为.
故选:B.
【变式4-1】(24-25高二下·江苏南京·月考)在的展开式中,第、、项的二项式系数依次成等差数列,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题干条件得出,结合,可求得的值.
【详解】因为展开式中第、、项的二项式系数依次成等差数列,即,
即,整理得,即,
又因为,,故的值为.
故选:D.
【变式4-2】在展开式中,含项的系数是( )
A.120 B.56 C.84 D.35
【答案】A
【分析】依题意可得含项的系数是,再由组合数的性质计算可得.
【详解】因为展开式的通项为(且),
所以的展开式中,
含项的系数是
,
故选:A.
【变式4-3】展开式中含项的系数是 .
【答案】240
【分析】先对二项式因式分解,分别写出展开式的通项,令的指数为 1 ,求出参数的值,代入通项即可得解.
【详解】因为 ,
的展开式通项为 ,
的展开式通项为 ,其中 ,
所以 的展开式通项为 ,
由 ,可得 或 ,
因此,展开式中含 x 项的系数为 .
故答案为:
题型5:二项式系数的增减性和最值
【例5-1】(24-25高二下·江苏南京·期中)若二项展开式中各项的二项式系数只有第6项最大,则展开式的常数项的值为( )
A.840 B. C. D.210
【答案】A
【分析】利用二项式的性质得,再利用二项展开式的通项公式,即可求解.
【详解】因为二项式系数只有第6项最大,故,
又二项展开式的通项公式为,
令,则,
故,
故选:A.
【变式5-1】若的展开式中第3项与第7项的系数相等,则展开式中系数最大的项为( )
A.第4项 B.第5项 C.第6项 D.第7项
【答案】B
【分析】根据二项式展开式中二项式系数的性质求解.
【详解】由题意,二项式的展开式的系数与二项式系数相同,即,解得,
则展开式中共有9项,系数最大的项为第5项.
故选:B.
【变式5-2】(24-25高二下·江苏盐城·月考)的展开式中x的系数等于其二项式系数的最大值,则a的值为 .
【答案】2
【分析】利用二项式定理求出展开式中x的系数,再结合二项式系数的性质求解.
【详解】的展开式中含x的项为,
依题意,,所以.
故答案为:2
【变式5-3】(24-25高二下·江苏徐州·期中)已知的展开式中共有11项.
(1)求展开式中含的项的系数;结果用数字作答
(2)求二项式系数最大的项.
【答案】(1)960;
(2)
【分析】(1)结合二项式定理通项计算,即可求解;
(2)结合(1)的通项公式以及二项式系数的增减性,即可求解.
【详解】(1)由题意可知,解得,
展开式的通项为,
令,解得,
故展开式中含的项的系数为;
(2)由可得二项式系数最大的项为第六项,
即.
题型6:二项展开式各项的系数和
【例6-1】(24-25高二下·江苏·月考)已知,则的值为( )
A.64 B. C.63 D.
【答案】D
【分析】利用赋值法,令得到,再令得到,即可求值.
【详解】令,,
再令,,
所以.
故选:D.
【变式6-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)设,则( )
A.2 B. C. D.0
【答案】C
【分析】根据赋值法令计算求出系数和.
【详解】因为,令,得出,
令,得出,
则.
故选:C.
【变式6-2】(24-25高二下·江苏连云港·期末)若,则的值为 .
【答案】11
【分析】利用赋值法及二项展开式通项求解可得结果.
【详解】令,可得,
令,可得.
由可得,,,
所以.
故答案为:11.
【变式6-3】(24-25高二下·江苏南京·月考)已知()的展开式中各项的二项式系数之和为512.
(1)求n的值及展开式中各项的系数之和;
(2)求展开式中的常数项.
【答案】(1),展开式中各项的系数之和为
(2)
【分析】(1)根据二项式系数的性质可求出,利用赋值法可求出展开式中各项的系数之和;
(2)利用通项公式可求出结果.
【详解】(1)由已知可得,
在的展开式中,令,得展开式中各项的系数之和为.
(2)的展开式的通项为,
令,可得,所以,
即展开式中的常数项为.
题型7:奇次项与偶次项的系数和
【例7-1】(24-25高二下·江苏无锡·期中)已知,则( )
A. B. C. D.0
【答案】B
【分析】令得,则,利用二项式定理即可求解.
【详解】令得,则,
则有,
所以,,
所以令有
,
所以,
故选:B.
【变式7-1】已知,则等于( )
A.1 B.121 C. D.243
【答案】D
【分析】赋值可得,再由系数正负及整体关系可得.
【详解】,
,
令,得,
.
故选:D.
【变式7-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)对任意实数,有,则 .(参考数据:)
【答案】
【分析】利用赋值法,分别令,可求解结果.
【详解】令,则①,
令,则②,
①+②得:.
解得.
令,则,
解得.
所以.
故答案为:.
【变式7-3】(24-25高二下·江苏连云港·月考)设.
(1)求的值;
(2)求的值;
(3)求的值;
【答案】(1)-1
(2)
(3)
【分析】(1)令可求的值;
(2)可得,再结合(1)可求的值;
(3)由,结合(1)(2)可得答案.
【详解】(1)令,则①;
(2),则
,则②;
得,③
(3)得,④
④-③化简
题型8:三项展开式的系数问题
【例8-1】(24-25高二下·江苏南京·期中)在的展开式中项的系数为( )
A.360 B.540 C.720 D.1080
【答案】D
【分析】根据给定多项式,结合指定项及组合数求对应系数即可.
【详解】相当于6个因式相乘,
其中一个因式取,有种取法,
余下5个因式中有3个取,有种取法,
最后2个因式中全部取,有种取法,
故展开式中的系数为.
故选:D
【变式8-1】(24-25高二下·江苏南京·期末)在的展开式中,的系数为( )
A.90 B.60 C.30 D.20
【答案】A
【分析】根据这一项的生成过程,即可求解.
【详解】要生成这一项,相当于从5个含有的括号中,2个取出,1个取出,2个取出,
即,所以的系数为.
故选:A
【变式8-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)展开式中含项的系数为 .
【答案】
【分析】确定展开式中对应的各项指数组合,即可列出该项得解.
【详解】展开式中含项的为,则其系数为.
故答案为:.
【变式8-3】(24-25高二下·江苏宿迁·期中),则
【答案】
【分析】结合组合数的运算,即可得到结果.
【详解】展开式中,每个括号可选,
要得到项,需要满足四个括号中选的项的的指数和为,
可选一次,三次,则项为,
所以.
故答案为:
题型9:由二项展开式各项系数和求参数
【例9-1】已知,若,则( )
A.240 B.-240
C.280 D.-280
【答案】D
【分析】借助赋值法令可计算出,再借助二项式的展开式的通项公式计算即可得解.
【详解】令,则有,
即,故,
即有,
对,有,
令,则有,
即.
故选:D.
【变式9-1】的展开式的各项系数和为0,则该展开式中含x9项的系数是( )
A.-15 B.-75 C.15 D.75
【答案】A
【分析】的展开式的各项系数和为0,令得到,再由,然后利用通项公式求解.
【详解】解:因为的展开式的各项系数和为0,
令得,解得,
则,
所以展开式中含x9项为,
所以该展开式中含x9项的系数是-15,
故选:A
【变式9-1】若,则 .
【答案】
【分析】求出,利用赋值法,令即可求得答案.
【详解】由可得,
令,则,
故,
故答案为:
【变式9-3】已知,若,且,则实数 .
【答案】
【分析】令,利用赋值法可得出,结合可求得的值.
【详解】令,则,
,
由已知可得,
,解得.
故答案为:.
题型10:二项式系数的性质及应用
【例10-1】(24-25高二下·江苏镇江·期末)若的展开式中,各项的二项式系数之和为128,系数和为,则除于13的余数是( )
A.0 B.3 C.10 D.11
【答案】C
【分析】根据二项式系数之和求出的值,再根据系数和求出的值,最后计算除以的余数.
【详解】由二项式系数和,得
代入,得,解得:
计算除以:
先把写成,则
根据二项式定理得:
除了这项外,其余项都含有因数能被整除
所以除以余数和除以余数相同
除以商余,
所以除以余数是
故选:C.
【变式10-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)设,且,若能被整除,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由,写出的展开式,即可得到能被整除,从而得解.
【详解】因为
,
因为能被整除,又,即能被整除,
即能被整除,
所以能被整除,又且,所以.
故选:C
【变式10-2】(24-25高二下·江苏无锡·期中)被8整除的余数为 .
【答案】
【分析】利用二项式展开式的通项特征即可求解.
【详解】由于,
由于均能被8整除,所以除以8的余数为7,
故答案为:7
【变式10-3】(24-25高二下·江苏南京·期中)已知m, n是正整数, 的展开式中x的系数为11.
(1)试求中的系数的最小值;
(2)对于使用中的系数为最小的m, n, 求出此时的系数;
(3)利用上述结果,求的近似值(精确到0.001).
【答案】(1)25
(2)30
(3)2.033
【分析】(1)根据组合数公式及二项式展开式的二项式系数计算求解;
(2)应用二项式展开式及组合数计算求解;
(3)应用二项式展开式结合近似值计算求解.
【详解】(1)根据二项式定理,x项的系数为
需要找到使得项系数最小的正整数m和n. 将代入,
得到
该二次函数的顶点位于
因此当或时取得最小值. 此时对应的或
计算得 故项的系数最小值为25.
(2)当, 时, 项的系数为
(3)展开至三次项:
相加后得到:
计算各项:
考虑更高次项的影响,发现对小数点后第三位无影响,故近似值为2.033.
一、单选题
1.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知,则为( )
A. B.1 C.32 D.243
【答案】B
【分析】利用赋值法令计算可得.
【详解】因为,
令可得.
故选:B
2.(24-25高二下·江苏南通·月考)的展开式中的系数是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【分析】利用二项式定理的通项公式求出展开式中含的项,即可求解.
【详解】多项式的展开式中含的项为,
所以的系数是4.
故选:C.
3.(24-25高二下·江苏连云港·月考)今天是星期四,小美在参加数学考试,那么再过天后是星期( )
A.一 B.二 C.三 D.日
【答案】A
【分析】根据二项式定理可得除以的余数,进而得到结论.
【详解】
,
,能被整除,
又,再过天后是星期一.
故选:A.
4.(24-25高二下·江苏南京·月考)等于( )
A. B.1 C.2 D.
【答案】A
【分析】本题利用二项式系数和公式分别求出分子、分母的值即可得出答案.
【详解】根据二项式系数和分子的值为,分母的值为代入原式得
故选:A.
5.(24-25高二下·江苏镇江·期中)在的展开式中,的系数为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】写出展开式通项,对比所求项的指数,求出参数值,代入通项即可得解.
【详解】的展开式通项为,
的展开式通项为,
所以的展开式通项为,
由可得,
因此,展开式中的系数为.
故选:D.
6.(24-25高二下·江苏徐州·期中)(且)展开式中的系数为( )
A.45 B.55 C.120 D.165
【答案】D
【分析】根据二项展开式的公式可知系数为,结合组合数性质计算即可.
【详解】的通项为,则系数为,
因为,则
.
故选:D.
7.(24-25高二下·江苏南京·月考)已知,则下列描述正确的是( )
A. B.
C. D.除以5所得的余数是1
【答案】D
【分析】利用赋值法即可判断ABC;根据二项式展开式的通项即可求解D.
【详解】,
令,可得,再令,可得,
,故A错误.
因为,
所以,
所以,故B错误.
由于为展开式各项系数和,
故,,故C错误.
由题意,,
显然,除了最后一项外,其余各项均能被5整除,除以5所得的余数是1,故D确.
故选:D
8.(24-25高二下·江苏南京·期中)设,则的值为( )
A.128 B.-128 C. D.
【答案】B
【分析】求出二项式展开式的通项公式,确定各项的正负,再利用赋值法求解.
【详解】依题意,的通项公式为,
则都为负数,都为正数,
因此
,取,得,
所以.
故选:B
二、多选题
9.(24-25高二下·江苏无锡·期中)的展开式中,下列结论正确的是( )
A.展开式共5项 B.含项的系数为40
C.无常数项 D.所有项的系数之和为
【答案】BCD
【分析】根据题意,结合二项展开式的通项公式和展开式的性质,逐项判定即可求解.
【详解】对A:因为的展开式中有6项,故A错误;
对C:因为,
由无整数解,故展开式无对常数项,故C正确;
B:展开式中,的系数为:,故B正确;
对D:令,得所有项的系数之和为,故D正确.
故选:BCD
10.(24-25高二下·江苏南京·月考)对于的二项展开式,以下判断中正确的有( )
A.展开式中有常数项 B.展开式中没有常数项
C.展开式中没有的三次项 D.展开式中有的三次项
【答案】BD
【分析】写出展开式的通项,令的指数为、,求出的值,即可得出结论.
【详解】的展开式通项为,
令,解得,故展开式中没有常数项,A错B对;
令,解得,故展开式中有的三次项,C错D对.
故选:BD.
11.(24-25高二下·江苏盐城·期末)已知的展开式中常数项为32,则( )
A. B.二项式系数和为64
C.含的项的系数为80 D.所有项的系数和为243
【答案】AD
【分析】先写出二项展开式的通项,令即可得到常数项,从而求出的值,判断A选项;B选项利用二项式系数公式进行求解;C选项令可求解;D选项采用赋值法可得解.
【详解】设的展开式的通项为,
对于A选项,因为展开式中常数项为32,所以令得,,
解得,故A正确;
对于B选项,二项式系数和为,故B错误;
对于C选项,令,则,
所以含的项的系数为40,故C错误;
对于D选项,令,则所有项的系数和为,故D正确.
故选:AD.
三、填空题
12.(24-25高二下·江苏镇江·月考)的展开式中所有项的系数和为 .
【答案】16
【分析】令,计算即可求解.
【详解】令得,
所以的展开式中所有项的系数和为.
故答案为:
13.(24-25高二上·江苏无锡·期末)已知函数为其导函数,则的展开式中的常数项为 .(用数字作答)
【答案】
【分析】函数求导得,求含的项即可求出的常数项,求的常数项和含的项即可求出的常数项,通过求和即可求得的展开式中的常数项.
【详解】由得,
因为的通项公式,
令,,
所以的常数项为.
因为的通项公式,
令,,
令,,
所以的常数项为.
的展开式中的常数项为.
故答案为:.
14.(24-25高二下·江苏宿迁·期末)在的展开式中,x的奇次项的系数和为 .
【答案】511
【分析】利用赋值法,分别令,作差即可得解.
【详解】设,
令,则,
令,则,
两式相减可得,,
解得.
故答案为:511
四、解答题
15.(24-25高二下·江苏淮安·期末)已知(为常数).
(1)当时,求的二项展开式中各项系数的和;
(2)若的二项展开式中常数项为24,求实数的值.
【答案】(1)256.
(2).
【分析】(1)利用赋值法,令即可得解;
(2)利用二项展开式通项公式求解.
【详解】(1)当时,
因为,令时,
则的二项展开式中各项系数的和为.
(2)因为的二项展开式的第项,
,
因为的二项展开式中常数项为24,
所以,即,
又因为,所以,即.
16.(24-25高二下·江苏南京·期中)在二项式的展开式中.
(1)若展开式后三项的二项式系数的和等于,求展开式中二项式系数最大的项;
(2)若为满足的整数,且展开式中有常数项,试求的值和常数项.
【答案】(1),
(2),84
【分析】(1)根据后三项的二项式系数的和求出,再根据二项式系数最大结合通项公式求解即可;
(2)根据通项公式结合常数项得出及的范围计算求解.
【详解】(1)由,
得,显然.
二项式系数中最大的项是第5项与第6项,
其中;
(2)依题意,展开式中有常数项,则且,
则,常数项为
17.(24-25高二下·江苏南通·月考)已知的展开式的第项与第项的二项式系数之比是.
(1)求的值,并判断是否有常数项;
(2)展开式中系数最大的项是第几项?
【答案】(1),没有常数项
(2)第项
【分析】(1)利用二项式系数比可得出关于的方程,可求出的值,然后写出二项展开式,令的指数为零,求出参数值,即可得出结论;
(2)设展开式中系数的最大的项为,可得出,求出的值,即可得出结论.
【详解】(1)由题意得,即,解得.
展开式通项为,
由可得,故展开式中没有常数项.
(2)设展开式中系数的最大的项为,
由解得,因为,故,
因此展开式中第项的系数最大.
18.(24-25高二下·江苏镇江·月考)已知的展开式中,第5项与第3项的系数之比为7∶6.
(1)求n的值;
(2)求展开式中二项式系数最大的项;
(3)若,求的值.
【答案】(1)
(2)
(3)20
【分析】(1)根据二项式展开式的通项公式求出第项与第项的系数,再根据它们的比值求出的值;
(2)根据的值确定二项式系数最大的项的位置,再利用通项公式求出该项;
(3)通过对已知等式求导,然后代入特定值来计算所求式子的值.
【详解】(1)在的展开式中,
因为第5项与第3项的系数之比为7∶6,所以,
即,解之得或(舍),所以.
(2)因为,所以展开式中二项式系数最大的项为.
(3)由得,,
两边对x求导,得,
令得:,
所以.
19.(24-25高二下·江苏泰州·期中)已知函数,.
(1)当时,求的值;
(2)若能被整除,求的最小值;
(3)若,,且在中,存在连续三项,,的项的系数成等差数列,求和的值.
【答案】(1)
(2)
(3),或
【分析】(1)依题意,再代入计算可得;
(2)由,写出展开式,即可分析要能被整除,再分为偶数、奇数讨论,分别确定的最小值;
(3)写出展开式的通项,即可得到,根据组合数公式整理得到,则为完全平方数,即可确定的值,同时取出相应的.
【详解】(1)因为
,,
当时,所以;
(2)因为,,
则
,
又能被整除,所以,
又能被整除,
所以要能被整除,
当为偶数时,,此时的最小值为;
当为奇数时,不可能被整除,所以不存在符合题意,
综上可得的最小值为;
(3)因为展开式的通项为(且),
所以,,的项的系数分别为,,,
因为,,的项的系数成等差数列,
所以,整理可得,
即,为完全平方数,
又且
的最大值为,此时,则或,
解得或,
所以时中,,的项的系数分别为,,成等差数列,
中,,的项的系数分别为,,成等差数列;
综上可得,或.
1
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第07讲 二项式定理
知识清单
知识点01:二次项展开式与通项
知识点02:二项式系数与项的系数
知识点03:赋值法在求各项系数和中的应用
知识点04:求解二项式系数或展开式系数的最值问题的一般步骤
题型讲解
(举一反三)
题型1:求二项展开式
题型2:二项展开式的应用
题型3:求二项展开式的第k项
题型4:求指定项的二项式系数
题型5:二项式系数的增减性和最值
题型6:二项展开式各项的系数和
题型7:奇次项与偶次项的系数和
题型8:三项展开式的系数问题
题型9:由二项展开式各项系数和求参数
题型10:二项式系数的性质及应用
强化训练
一、单选题(8)
二、多选题(3)
三、填空题(3)
四、解答题(5)
知识点01二次项展开式与通项
二项
展开式
公式(a+b)n=Can+Can-1b+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*)叫做二项式定理
二项式
的通项
Tk+1=Can-kbk为展开式的第k+1项
[方法技巧]
二项展开式问题的常见类型及解法
(1)求展开式中的特定项或其系数.可依据条件写出第k+1项,再由特定项的特点求出k值即可.
(2)已知展开式的某项或其系数求参数.可由某项得出参数项,再由通项公式写出第k+1项,由特定项得出k值,最后求出其参数.
求解形如(a+b)n(c+d)m的展开式问题的思路
(1)若n,m中一个比较小,可考虑把它展开得到多个,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.
求形如(a+b+c)n展开式中特定项的步骤
知识点02二项式系数与项的系数
二项式系数
二项展开式中各项的系数C(r∈{0,1,…,n})叫做第r+1项的二项式系数
项的系数
项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等,与二项式系数是两个不同的概念.如(a+bx)n的展开式中,第r+1项的系数是Can-rbr
知识点03赋值法在求各项系数和中的应用
(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,常用赋值法,只需令x=1即可.
(2)对形如(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.
(3)若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则f(x)展开式中各项系数之和为f(1).
①奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=,
②偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.
[易错提醒]
(1)利用赋值法求解时,注意各项的系数是指某一项的字母前面的数值(包括符号);
(2)在求各项的系数的绝对值的和时,首先要判断各项系数的符号,然后将绝对值去掉,再进行赋值.
知识点04求解二项式系数或展开式系数的最值问题的一般步骤
第一步,要弄清所求问题是“展开式系数最大”、“二项式系数最大”两者中的哪一个.
第二步,若是求二项式系数的最大值,则依据(a+b)n中n的奇偶及二次项系数的性质求解.若是求展开式系数的最大值,有两个思路,如下:思路一:由于二项展开式中的系数是关于正整数n的式子,可以看作关于n的数列,通过判断数列单调性的方法从而判断系数的增减性,并根据系数的单调性求出系数的最值.
思路二:由于展开式系数是离散型变量,因此在系数均为正值的前提下,求最大值只需解不等式组即可求得答案.
题型1:求二项展开式
【例1-1】展开式中的项数为( )
A.11 B.12 C.22 D.
【变式1-1】(x+2)n的展开式共有11项,则n等于( )
A.9 B.10 C.11 D.8
【变式1-2】(25-26高二·江苏·假期作业)求多项式的展开式.
【变式1-3】求的展开式;
题型2:二项展开式的应用
【例2-1】(24-25高二下·江苏镇江·期中)的值是( )
A. B.1 C.0 D.22024
【变式2-1】(24-25高二上·江苏·期末)二项式的展开式中有理项的个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【变式2-2】 .
【变式2-3】(24-25高二下·江苏南京·期中)我们曾用“算两次”的方法发现了组合恒等式,例如, ,请继续使用“算两次”的方法完成下面的探究.
(1)计算: 并与比较,你有什么发现?
(2)写出(1)的一般性结论并证明;
(3)证明:
题型3:求二项展开式的第k项
【例3-1】(24-25高二下·江苏连云港·期末)展开式中的常数项为( )
A.40 B.60 C.80 D.120
【变式3-1】已知,的展开式中含x的项的系数为12,则的展开式中含的项的系数的最小值是( )
A.18 B.25 C.27 D.30
【变式3-2】式子二项式定理展开中的第6项为 .
【变式3-3】已知.
(1)展开式中的中间一项;
(2)展开式中常数项的值.
题型4:求指定项的二项式系数
【例4-1】(24-25高二下·江苏镇江·月考)的展开式的第二项的二项式式系数为( )
A.10 B.5 C. D.
【变式4-1】(24-25高二下·江苏南京·月考)在的展开式中,第、、项的二项式系数依次成等差数列,则( )
A. B. C. D.
【变式4-2】在展开式中,含项的系数是( )
A.120 B.56 C.84 D.35
【变式4-3】展开式中含项的系数是 .
题型5:二项式系数的增减性和最值
【例5-1】(24-25高二下·江苏南京·期中)若二项展开式中各项的二项式系数只有第6项最大,则展开式的常数项的值为( )
A.840 B. C. D.210
【变式5-1】若的展开式中第3项与第7项的系数相等,则展开式中系数最大的项为( )
A.第4项 B.第5项 C.第6项 D.第7项
【变式5-2】(24-25高二下·江苏盐城·月考)的展开式中x的系数等于其二项式系数的最大值,则a的值为 .
【变式5-3】(24-25高二下·江苏徐州·期中)已知的展开式中共有11项.
(1)求展开式中含的项的系数;结果用数字作答
(2)求二项式系数最大的项.
题型6:二项展开式各项的系数和
【例6-1】(24-25高二下·江苏·月考)已知,则的值为( )
A.64 B. C.63 D.
【变式6-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)设,则( )
A.2 B. C. D.0
【变式6-2】(24-25高二下·江苏连云港·期末)若,则的值为 .
【变式6-3】(24-25高二下·江苏南京·月考)已知()的展开式中各项的二项式系数之和为512.
(1)求n的值及展开式中各项的系数之和;
(2)求展开式中的常数项.
题型7:奇次项与偶次项的系数和
【例7-1】(24-25高二下·江苏无锡·期中)已知,则( )
A. B. C. D.0
【变式7-1】已知,则等于( )
A.1 B.121 C. D.243
【变式7-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)对任意实数,有,则 .(参考数据:)
【变式7-3】(24-25高二下·江苏连云港·月考)设.
(1)求的值;
(2)求的值;
(3)求的值;
题型8:三项展开式的系数问题
【例8-1】(24-25高二下·江苏南京·期中)在的展开式中项的系数为( )
A.360 B.540 C.720 D.1080
【变式8-1】(24-25高二下·江苏南京·期末)在的展开式中,的系数为( )
A.90 B.60 C.30 D.20
【变式8-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)展开式中含项的系数为 .
【变式8-3】(24-25高二下·江苏宿迁·期中),则
题型9:由二项展开式各项系数和求参数
【例9-1】已知,若,则( )
A.240 B.-240
C.280 D.-280
【变式9-1】的展开式的各项系数和为0,则该展开式中含x9项的系数是( )
A.-15 B.-75 C.15 D.75
【变式9-1】若,则 .
【变式9-3】已知,若,且,则实数 .
题型10:二项式系数的性质及应用
【例10-1】(24-25高二下·江苏镇江·期末)若的展开式中,各项的二项式系数之和为128,系数和为,则除于13的余数是( )
A.0 B.3 C.10 D.11
【变式10-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)设,且,若能被整除,则( )
A. B. C. D.
【变式10-2】(24-25高二下·江苏无锡·期中)被8整除的余数为 .
【变式10-3】(24-25高二下·江苏南京·期中)已知m, n是正整数, 的展开式中x的系数为11.
(1)试求中的系数的最小值;
(2)对于使用中的系数为最小的m, n, 求出此时的系数;
(3)利用上述结果,求的近似值(精确到0.001).
一、单选题
1.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知,则为( )
A. B.1 C.32 D.243
2.(24-25高二下·江苏南通·月考)的展开式中的系数是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
3.(24-25高二下·江苏连云港·月考)今天是星期四,小美在参加数学考试,那么再过天后是星期( )
A.一 B.二 C.三 D.日
4.(24-25高二下·江苏南京·月考)等于( )
A. B.1 C.2 D.
5.(24-25高二下·江苏镇江·期中)在的展开式中,的系数为( )
A. B. C. D.
6.(24-25高二下·江苏徐州·期中)(且)展开式中的系数为( )
A.45 B.55 C.120 D.165
7.(24-25高二下·江苏南京·月考)已知,则下列描述正确的是( )
A. B.
C. D.除以5所得的余数是1
8.(24-25高二下·江苏南京·期中)设,则的值为( )
A.128 B.-128 C. D.
二、多选题
9.(24-25高二下·江苏无锡·期中)的展开式中,下列结论正确的是( )
A.展开式共5项 B.含项的系数为40
C.无常数项 D.所有项的系数之和为
10.(24-25高二下·江苏南京·月考)对于的二项展开式,以下判断中正确的有( )
A.展开式中有常数项 B.展开式中没有常数项
C.展开式中没有的三次项 D.展开式中有的三次项
11.(24-25高二下·江苏盐城·期末)已知的展开式中常数项为32,则( )
A. B.二项式系数和为64
C.含的项的系数为80 D.所有项的系数和为243
三、填空题
12.(24-25高二下·江苏镇江·月考)的展开式中所有项的系数和为 .
13.(24-25高二上·江苏无锡·期末)已知函数为其导函数,则的展开式中的常数项为 .(用数字作答)
14.(24-25高二下·江苏宿迁·期末)在的展开式中,x的奇次项的系数和为 .
四、解答题
15.(24-25高二下·江苏淮安·期末)已知(为常数).
(1)当时,求的二项展开式中各项系数的和;
(2)若的二项展开式中常数项为24,求实数的值.
16.(24-25高二下·江苏南京·期中)在二项式的展开式中.
(1)若展开式后三项的二项式系数的和等于,求展开式中二项式系数最大的项;
(2)若为满足的整数,且展开式中有常数项,试求的值和常数项.
17.(24-25高二下·江苏南通·月考)已知的展开式的第项与第项的二项式系数之比是.
(1)求的值,并判断是否有常数项;
(2)展开式中系数最大的项是第几项?
18.(24-25高二下·江苏镇江·月考)已知的展开式中,第5项与第3项的系数之比为7∶6.
(1)求n的值;
(2)求展开式中二项式系数最大的项;
(3)若,求的值.
19.(24-25高二下·江苏泰州·期中)已知函数,.
(1)当时,求的值;
(2)若能被整除,求的最小值;
(3)若,,且在中,存在连续三项,,的项的系数成等差数列,求和的值.
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