资源简介 10.3 二项式定理(教师独具内容)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.3.在求解与二项展开式各项系数和有关的问题时,通常采用赋值法,从而去除变量的影响,得到所需的系数和;求二项展开式的特定项或系数时,可以分两步完成:第一步根据所给出的条件(特定项)和通项公式,建立方程来确定指数(求解时要注意二项式系数中n和r的隐含条件,即n,r均为非负整数,且n≥r,如常数项指数为零、有理项指数为整数等);第二步是根据所求的指数,再求所求解的项.4.重点提升数学运算和逻辑推理素养.(教师独具内容)1.二项式定理在历年高考命题中考查的频率中等,属于中低档题目,主要以选择题或填空题的形式进行考查,命题的重点是二项展开式中指定项的系数的求解.2.主要考查以下四个方面:一是求二项或三项展开式中指定项的系数;二是求两个二项式之积的展开式中指定项的系数;三是已知展开式中项的系数求参数;四是项的系数与二项式系数性质的应用.(教师独具内容)(教师独具内容)1.(a+b)n=Can+Can-1b+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*);这个公式叫做二项式定理,右边的多项式叫做(a+b)n的二项展开式,其中各项的系数C(k=0,1,…,n)叫做二项式系数,式中的Can-kbk叫做二项展开式的通项,用Tk+1表示,即通项为展开式的第k+1项:Tk+1=Can-kbk.注:(a+b)n展开式的特点(1)项数为n+1.(2)各项的次数都等于二项式的幂指数n,即a与b的指数的和为n.(3)字母a按降幂排列,从第一项开始,次数由n逐项减1直到零;字母b按升幂排列,从第一项起,次数由零逐项增1直到n.2.二项式系数的性质性质 性质描述对称性 在二项展开式中与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即C=C增减性 当k<时,二项式系数逐渐增大;当k>时,二项式系数逐渐减小最大值 当n是偶数时,中间一项的二项式系数最大,最大值为Ceq \o\al( eq \s\up15() ,n);当n是奇数时,中间两项的二项式系数相等,且同时取得最大值,最大值为Ceq \o\al( eq \s\up15() ,n)与Ceq \o\al( eq \s\up15() ,n)各二项式系数的和 (a+b)n的展开式的各个二项式系数的和等于2n,即C+C+…+C=2n.奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和,即C+C+…=C+C+…=2n-1注:(1)二项式系数C与展开式中对应项的系数不一定相等,二项式系数一定为正,而项的系数有时可为负.(2)通项是对(a+b)n这个标准形式而言的,如(a-b)n的二项展开式的通项是Tk+1=(-1)kCan-kbk(只需要把-b看成b代入二项式定理,这与Tk+1=Can-kbk是不同的).在这里对应项的二项式系数是相等的,都是C,但项的系数一个是(-1)kC,一个是C,可以看出,二项式系数和项的系数是不同的概念.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(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.( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√2.(1-2x)4展开式中第3项的二项式系数为( )A.6 B.-6C.24 D.-24答案 A解析 (1-2x)4展开式中第3项的二项式系数为C=6.故选A.3.二项式的展开式中x3y2的系数是( )A.5 B.-20C.20 D.-5答案 A解析 二项式的通项Tr+1=C5-r(-2y)r.根据题意,得解得r=2.所以x3y2的系数是C××(-2)2=5.故选A.4.(x>0)的展开式中的常数项为________.答案 解析 (x>0)可化为,因而Tr+1=C()10-2r,令10-2r=0,得r=5,故展开式中的常数项为C×=.5.若(x-1)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a2+a4的值为________.答案 8解析 令x=1,则a0+a1+a2+a3+a4=0,令x=-1,则a0-a1+a2-a3+a4=16,两式相加得a0+a2+a4=8.1.(2020·全国Ⅰ卷)(x+y)5的展开式中x3y3的系数为( )A.5 B.10C.15 D.20答案 C解析 (x+y)5展开式的通项为Tr+1=Cx5-ryr(r∈N且r≤5),所以与(x+y)5展开式的乘积可表示为xTr+1=xCx5-ryr=Cx6-ryr或Tr+1=Cx5-ryr=Cx4-r·yr+2.在xTr+1=Cx6-ryr中,令r=3,可得xT4=Cx3y3=10x3y3,该项中x3y3的系数为10,在Tr+1=Cx4-ryr+2中,令r=1,可得T2=Cx3y3=5x3y3,该项中x3y3的系数为5,所以x3y3的系数为10+5=15.故选C.2.(2021·天津高考)在的展开式中,x6的系数是________.答案 160解析 6的展开式的通项为Tr+1=C(2x3)6-rr=26-rCx18-4r,令18-4r=6,解得r=3,所以x6的系数是23C=160.3.(2020·全国Ⅲ卷)的展开式中常数项是________.(用数字作答)答案 240解析 展开式的通项为Tr+1=C(x2)6-r=C2rx12-3r.令12-3r=0,解得r=4,∴的展开式中常数项是C×24=15×16=240.4.(2021·浙江高考)已知多项式(x-1)3+(x+1)4=x4+a1x3+a2x2+a3x+a4,则a1=________;a2+a3+a4=________.答案 5 10解析 (x-1)3的展开式的通项Tr+1=Cx3-r·(-1)r,(x+1)4的展开式的通项Tk+1=Cx4-k,则a1=C+C=1+4=5,a2=C(-1)1+C=3,a3=C(-1)2+C=7,a4=C(-1)3+C=0.所以a2+a3+a4=3+7+0=10.一、基础知识巩固考点 展开式中特定项或特定项的系数例1 二项式的展开式中,项的系数是( )A. B.-C.15 D.-15答案 B解析 的二项展开式的通项为Tr+1=C=(-1)r22r-10·Cx eq \s\up12(5-),令5-=,得r=3,所以项的系数是(-1)3×2-4×C=-.故选B.例2 (1+x)6展开式中x2的系数为( )A.15 B.20C.30 D.35答案 C解析 因为(1+x)6的通项为Cxr,所以(1+x)6展开式中含x2的项为1·Cx2和·Cx4.因为C+C=2C=2×=30,所以(1+x)6展开式中x2的系数为30.故选C.例3 在二项式(+x)9的展开式中,常数项是________,系数为有理数的项的个数是________.答案 16 5解析 该二项展开式的第k+1项为Tk+1=C()9-kxk,当k=0时,第1项为常数项,所以常数项为()9=16;当k=1,3,5,7,9时,展开式的项的系数为有理数,所以系数为有理数的项的个数为5.例4 设(x2-3x+2)5=a0+a1x+a2x2+…+a10x10,则a1等于________.答案 -240解析 (x2-3x+2)5=(x-1)5(x-2)5,其展开式中x的系数a1=C(-1)4×C×(-2)5+C×(-1)5C(-2)4=-240. 1.(1-)6(1+)4的展开式中x的系数是( )A.-4 B.-3C.3 D.4答案 B解析 (1-)6(1+)4=[(1-)(1+)]4(1-)2=(1-x)4(1-2+x).于是(1-)6(1+)4的展开式中x的系数为C×1+C×(-1)1×1=-3.2.的展开式的常数项为160,则实数a=________.答案 2解析 解法一:的展开式的通项Tr+1=C(ax)6-r=Ca6-rx6-2r,令6-2r=0,得r=3,所以Ca6-3=160,解得a=2.解法二:=,要得到常数项,则需ax与的个数相同,各为3个,所以从6个因式中选择3个ax的系数,即Ca3=160,解得a=2.3.的展开式中,x3y3的系数是________.(用数字作答)答案 -120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. 1.求二项展开式中的特定项,一般是化简通项后,令字母的指数符合要求(求常数项时,指数为零;求有理项时,指数为整数等),解出项数k+1,代回通项即可.考查的核心是通项Tk+1=Can-kbk,求解此类问题可以分以下几步完成:第一步,利用二项式定理写出二项展开式的通项Tk+1=Can-kbk,常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.2.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,综合考虑.3.求形如(a+b+c)n的三项展开式问题中某些特定项的系数的方法(1)通过变形先把三项式转化为二项式,再用二项式定理求解.(2)两次利用二项式定理的通项求解.(3)由二项式定理的推证方法知,可用排列、组合的基本原理去求,即把三项式看作几个因式之积,要得到特定项看有多少种方法从这几个因式中取因式中的量.考点 二项展开式中的系数和问题例5 (2022·合肥模拟)已知(ax+b)6的展开式中x4项的系数与x5项的系数分别为135与-18,则(ax+b)6的展开式中所有项系数之和为( )A.-1 B.1C.32 D.64答案 D解析 由二项展开式的通项可知x4项的系数为Ca4b2,x5项的系数为Ca5b,则由题意可得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Ca4b2=135,,Ca5b=-18,))解得a+b=±2,故(ax+b)6的展开式中所有项的系数之和为(a+b)6=64.例6 若(1-x)5=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,则|a0|-|a1|+|a2|-|a3|+|a4|-|a5|=( )A.0 B.1C.32 D.-1答案 A解析 由(1-x)5的展开式的通项Tr+1=C(-x)r=C(-1)rxr,可知a1,a3,a5都小于0.则|a0|-|a1|+|a2|-|a3|+|a4|-|a5|=a0+a1+a2+a3+a4+a5.在原二项展开式中令x=1,可得a0+a1+a2+a3+a4+a5=0. 4.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.70C.90 D.120答案 C解析 令x=1,则=4n,所以的展开式中,各项系数和为4n,又二项式系数和为2n,所以=2n=32,解得n=5.二项展开式的通项Tr+1=Cx5-r=C3rx eq \s\up12(5-r),令5-r=2,得r=2,所以x2的系数为C×32=90,故选C.5.若(x+2+m)9=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a9(x+1)9,且(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2=39,则实数m的值为________.答案 -3或1解析 令x=0,则(2+m)9=a0+a1+a2+…+a9,令x=-2,则m9=a0-a1+a2-a3+…-a9,又(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2=(a0+a1+a2+…+a9)(a0-a1+a2-a3+…+a8-a9)=39,∴(2+m)9·m9=39,∴m(2+m)=3,∴m=-3或m=1. 1.“赋值法”普遍适用于恒等式,是一种重要的方法,对形如(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,常用赋值法,只需令x=1即可;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.2.一般地,若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn.(1)a0=f(0);(2)展开式各项系数和为f(1)=a0+a1+a2+…+an;(3)奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=;(4)偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.3.求各项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,再进行赋值求解.考点 二项式系数与项的系数的最值问题例7 二项式的展开式中只有第11项的二项式系数最大,则展开式中x的指数为整数的项的个数为( )A.3 B.5C.6 D.7答案 D解析 根据的展开式中只有第11项的二项式系数最大,得n=20,∴的展开式的通项为Tk+1=C·(x)20-k·=()20-k·C·x eq \s\up12(20-),要使x的指数是整数,需k是3的倍数,∴k=0,3,6,9,12,15,18,∴x的指数是整数的项共有7项.例8 若展开式中前3项的系数和为163,则展开式中系数最大的项为________.答案 5376解析 展开式的通项为Tk+1=2kCx eq \s\up12(),由题意可得,20C+2C+22C=163,解得n=9.设展开式中Tk+1项的系数最大,则 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2kC≥2k+1C,,2kC≥2k-1C,))解得≤k≤,又k∈N,∴k=6.故展开式中系数最大的项为T7=5376. 6.在二项式的展开式中,仅第4项的二项式系数最大,则展开式中常数项为( )A.-360 B.-160C.160 D.360答案 B解析 ∵展开式中,仅第4项的二项式系数最大,∴展开式共有7项,则n=6,则展开式的通项为Tk+1=Cx6-k=(-2)kCx6-2k,由6-2k=0得k=3,即常数项为T4=(-2)3C=-160.7.的展开式中各项系数之和大于8,但小于32,则展开式中系数最大的项是( )A.6 B.C.4x D.或4x答案 A解析 令x=1,可得的展开式中各项系数之和为2n,即8<2n<32,解得n=4,故第3项的系数最大,所以展开式中系数最大的项是C()2=6.8.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,则在的展开式中,二项式系数最大的项为________.答案 -8064解析 由题意知,22n-2n=992,即(2n-32)·(2n+31)=0,故2n=32,解得n=5.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,故二项式系数最大的项为T6=C(2x)5·=-8064. 1.二项式系数最大项的确定方法(1)如果n是偶数,则中间一项的二项式系数最大.(2)如果n是奇数,则中间两项的二项式系数相等并最大.2.求(a+bx)n(a,b∈R)的系数最大项的方法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来即得.二、核心素养提升例1 1.028的近似值为________(精确到小数点后三位).答案 1.172解析 1.028=(1+0.02)8≈C+C·0.02+C·0.022+C·0.023≈1.172.例2 9192除以100的余数是________.答案 81解析 9192=(90+1)92=C9092+C9091+…+C902+C90+C=k×100+92×90+1=k×100+82×100+81(k为正整数),所以9192除以100的余数是81.(1)整除问题和求近似值是二项式定理中两类常见的应用问题,整除问题中要关注展开式的最后几项,而求近似值则应关注展开式的前几项.(2)二项式定理的应用基本思路是正用或逆用二项式定理,注意选择合适的形式.课时作业一、单项选择题1.(x-2y)6展开式中的第4项为( )A.60x4y2 B.240x4y2C.160x3y3 D.-160x3y3答案 D解析 (x-2y)6展开式中的第4项为Cx3·(-2y)3=-160x3y3.故选D.2.(2022·广东汕头高三月考)二项式的展开式中的常数项为( )A. B.C. D.答案 B解析 二项式的展开式的通项Tk+1=Cx2(9-k)·x-k=C·x18-3k,令18-3k=0,可得k=6,所以常数项为C=.故选B.3.(x+2y-3z)5的展开式中所有不含y的项的系数之和为( )A.-32 B.-16C.10 D.64答案 A解析 在(x+2y-3z)5的展开式中,通项为Tr+1=C(x-3z)5-r(2y)r.若展开式中的项不含y,则r=0,此时符合条件的项为(x-3z)5展开式中的所有项.令x=z=1,得这些项的系数之和为(-2)5=-32.故选A.4.若(n∈N*)的展开式中第5项与第6项的二项式系数相等,则n=( )A.11 B.10C.9 D.8答案 C解析 因为第5项二项式系数为C,第6项的二项式系数为C,由题意知C=C,所以n=4+5=9.故选C.5.(2022·福建泉州质量检测)(x+2y)5的展开式中x2y4的系数为( )A.24 B.36C.48 D.72答案 C解析 因为(x+2y)5=x(x+2y)5-(x+2y)5,可得(x+2y)5的展开式通项为Tr+1=Cx5-r(2y)r=2rCx5-ryr,令r=4可得x2y4的系数为24C=80,令r=5,可得x2y4的系数为-25C=-32,故展开式中x2y4的系数为80-32=48.故选C.6.当a为常数时,展开式中常数项为15,则a=( )A.2 B.-1C.1 D.±1答案 D解析 因为展开式的通项为C··(ax)r=arCx3r-12,令3r-12=0,所以r=4,所以常数项为a4C=15,所以a4=1,所以a=±1.故选D.7.(x++1)的展开式中x2的系数为( )A.72 B.60C.48 D.36答案 C解析 的展开式的通项为Tr+1=C()6-r·=(-2)r·C·x3-r.令3-r=1,得r=2;令3-r=,得r= Z,舍去;令3-r=2,得r=1.故(x++1)的展开式中x2的系数为(-2)2×C+(-2)1×C=60-12=48.故选C.8.(2022·山东聊城高三摸底)已知(2-x)2021=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a2021(x+1)2021,则|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2021|=( )A.24042 B.1C.22021 D.0答案 A解析 令t=x+1,可得x=t-1,则[2-(t-1)]2021=(3-t)2021=a0+a1t+a2t2+…+a2021t2021,二项式(3-t)2021的展开式的通项为Tr+1=C·32021-r·(-t)r,则ar=C·32021-r·(-1)r.当r为奇数时,ar<0,当r为偶数时,ar>0,因此令t=-1,则|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2021|=a0-a1+a2-…-a2021=(3+1)2021=24042.故选A.三、多项选择题9.若(x+3)8=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a8(x+1)8,x∈R,则下列结论中正确的有( )A.a0=28B.a3=8CC.a1+a2+…+a8=38D.(a0+a2+a4+a6+a8)2-(a1+a3+a5+a7)2=38答案 AD解析 (x+3)8=[2+(x+1)]8=28+27C·(x+1)+26C(x+1)2+25C(x+1)3+…+(x+1)8.对于A,令x=-1,则(-1+3)8=28=a0,故A正确;对于B,a3=25C=1792,而8C=960,故B错误;对于C,令x=0,则38=a0+a1+a2+…+a8,于是a1+a2+…+a8=38-a0=38-28,C错误;对于D,令x=-2,则1=a0-a1+a2-…+a8.因为a0+a1+a2+…+a8=38,所以(a0+a2+a4+a6+a8)2-(a1+a3+a5+a7)2=(a0+a1+a2+…+a8)(a0-a1+a2-…+a8)=38,故D正确.故选AD.10.已知(2-x)6=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,则下列结论正确的是( )A.a3=-360B.(a0+a2+a4+a6)2-(a1+a3+a5)2=1C.a1+a2+…+a6=(2-)6D.展开式中最大的系数为a2答案 BD解析 (2-x)6展开式的通项为Tr+1=C·26-r·(-x)r.对于A,令r=3,则a3=C×23×(-)3=-480,A错误;对于B,令x=1,则a0+a1+…+a6=(2-)6;令x=-1,则a0-a1+a2-…+a6=(2+)6,∴(a0+a2+a4+a6)2-(a1+a3+a5)2=(a0+a1+a2+…+a6)(a0-a1+a2-…+a6)=[(2-)(2+)]6=1,B正确;对于C,令x=0得a0=26,∴a1+a2+…+a6=(2-)6-26,C错误;对于D,∵a0,a2,a4,a6为正数,a1,a3,a5为负数,又a0=26=64,a2=C×24×3=720,a4=C×22×32=540,a6=33=27,∴展开式中最大的系数为a2,D正确.故选BD.三、填空题11.5355+9除以9的余数为________.答案 8解析 5355+9=(54-1)55+9=C5455-C5454+C5453-…+C×54-1+9,因为C5455-C5454+C5453-…+C×54都能被9整除,所以5355+9除以9的余数即为8除以9的余数,即为8.12.记(1-x)6=a0+a1(1+x)+a2(1+x)2+a3(1+x)3+a4(1+x)4+a5(1+x)5+a6(1+x)6,则a4=________.答案 60解析 (1-x)6=(-1+x)6=[-2+(1+x)]6,展开式的通项为Tr+1=C·(-2)6-r·(1+x)r,令r=4即可,a4=C(-2)2=4C=60.13.1-90C+902C-903C+…+9010C除以88的余数是________.答案 1解析 由题意得1-90C+902C-903C+…+(-1)r90rC+…+9010C=(1-90)10=(1+88)10=C+C×881+C×882+…+C×8810,故它除以88的余数为C=1.14.在数列{an}中,a1=1,an+1=2an+1(n∈N*),则Ca1+Ca2+Ca3+Ca4+Ca5+Ca6=________.答案 454解析 因为an+1+1=2an+2=2(an+1),所以{an+1}是以2为首项,2为公比的等比数列,所以an+1=2×2n-1=2n,所以an=2n-1,则Ca1+Ca2+Ca3+Ca4+Ca5+Ca6=C×2+C×22+C×23+C×24+C×25+C×26-(C+C+C+C+C+C),又C×2+C×22+C×23+C×24+C×25+C×26=2×(C×20+C×21+C×22+C×23+C×24+C×25)=2×(1+2)5=486,C+C+C+C+C+C=25=32,所以原式=486-32=454.四、解答题15.求的展开式中的常数项,其中n是7777-10除以19的余数.解 7777-10=(76+1)77-10=76m-9(m为正整数)除以19的余数是10,所以n=10.设Tr+1是展开式中的常数项,则Tr+1=C=Cx eq \s\up15(-10) ,令r-10=0得r=6,所以T7=C=.所以展开式中的常数项为.16.(2022·河北承德月考)已知的展开式中各项的二项式系数之和为32.(1)求n的值及展开式中x2项的系数;(2)求展开式中的常数项.解 (1)由已知可得C+C+C+…+C=2n=32 n=5,因为Tr+1=C(2x)5-r=25-rC·x eq \s\up15(5-r) ,令5-r=2 r=2,所以x2项的系数为23C=80.(2)求展开式中的常数项,即5-r=-1或5-r=,所以r=4或r=3,故常数项为2·C-22·C=-30.17.记(1-2x)2n+1=a0+a1x+a2x2+…+a2n+1·x2n+1,n∈N*.(1)求|a0|+|a1|+…+|a2n+1|;(2)设ak=(-2)kbk,求和:1·b0+2·b1+3·b2+…+(k+1)·bk+…+(2n+2)·b2n+1.解 (1)由题意(1+2x)2n+1=|a0|+|a1|x+…+|a2n+1|x2n+1,令x=1,得|a0|+|a1|+…+|a2n+1|=32n+1.(2)由题意ak=C(-2)k,又ak=(-2)kbk,∴bk=C,∴(k+1)bk=(k+1)C=kC+C=k eq \f(A,A)+C= eq \f((2n+1)A,A)+C=(2n+1)C+C,∴1·b0+2·b1+3·b2+…+(k+1)·bk+…+(2n+2)·b2n+1=1·C+2·C+3·C+…+(k+1)·C+…+(2n+2)·C=(C+C+C+…+C)+(2n+1)(C+C+…+C)=22n+1+(2n+1)·22n=(2n+3)·22n. 展开更多...... 收起↑ 资源预览