【学霸笔记:同步精讲】第4章 4.4 第1课时 二项式定理 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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【学霸笔记:同步精讲】第4章 4.4 第1课时 二项式定理 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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4.4 二项式定理
第1课时 二项式定理
学习任务 核心素养
1.能用计数原理证明二项式定理. 2.掌握二项式定理及其二项展开式的通项公式.(重点) 3.能解决与二项式定理有关的简单问题.(重点、难点) 1.通过对二项式定理的学习,培养逻辑推理的素养. 2.借助二项式定理及展开式的通项公式解题,提升数学运算素养.
观察以下各式:
(a+b)1=a+b,
(a+b)2=a2+2ab+b2,
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3,
(a+b)4=a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4,

它们的系数之间有何规律?各项系数与我们学过的组合数有何联系?那么(a+b)n的展开式又是什么?
知识点1 二项式定理
(a+b)n=bn.
(1)上述公式称为二项式定理;
(2)右边的多项式叫作(a+b)n的二项展开式,一共有n+1项;
(3)各项的系数(其中0rn,r∈N,n∈N+)叫作二项式系数.
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)(a+b)n展开式中共有n项. (  )
(2)在二项式定理公式中,交换a,b的顺序对各项没有影响. (  )
an-rbr是(a+b)n展开式中的第r项. (  )
(4)(a-b)n与(a+b)n的二项式展开式的二项式系数相同. (  )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
等于(  )
A.2n B.2n-1
C.3n D.1
C [原式=(2+1)n=3n.]
知识点2 二项展开式的通项公式
式中an-rbr叫作二项展开式的通项,用Tr+1表示,即通项为展开式的第r+1项,Tr+1=an-rbr.
1.二项式定理中,项的系数与二项式系数相同吗,为什么?
[提示] 二项式系数与项的系数是完全不同的两个概念.二项式系数是指,它只与各项的项数有关,而与a,b的值无关,而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,而且也与a,b的值有关.
2.二项式(a+b)n与(b+a)n展开式中第r+1项是否相同?
[提示] 不同.(a+b)n展开式中第r+1项为an-rbr,而(b+a)n展开式中第r+1项为bn-rar.
3.(1)(1-x)10展开式中x3项的系数为(  )
A.-720 B.720
C.120 D.-120
(2)(1+2x)5的展开式的第3项的系数为______,第3项的二项式系数为________.
(1)D (2)40 10 (-x)3=-120x3.
(2)∵T3=(2x)2=22x2=40x2,
∴第3项的系数为40,第3项的二项式系数为=10.]
类型1 二项式的展开式
【例1】 【链接教材P197例1】
(1)求的展开式;
(2)化简(x-2)5+5(x-2)4+10(x-2)3+10(x-2)2+5(x-2).
[解] (1)法一:==81x2+108x+54+.
法二:==(1+3x)4
=(3x)4]
=(1+12x+54x2+108x3+81x4)=+54+108x+81x2.
(2)原式=(x-2)0-1
=[(x-2)+1]5-1=(x-1)5-1.
【教材原题·P197例1】
例1 求的展开式.
[解] ==(3x-1)4
=(-1)4]
=(81x4-108x3+54x2-12x+1)
=81x2-108x+54-.
 求二项展开式的常见思路
(1)简单的二项式问题,直接运用二项式定理展开.
(2)较复杂的二项式问题,可根据二项式的结构特征进行适当变形,简化展开二项式的过程,使问题的解决更加简便.
(3)含负号的二项展开式形如(a-b)n的展开式中会出现正、负间隔的情况.
[跟进训练]
1.(1)用二项式定理展开;
(2)化简:.
[解] (1)法一:=
=32x5-120x2+.
法二:==(-3)5]
=·(1 024x15-3 840x12+5 760x9-4 320x6+1 620x3-243)
=32x5-120x2+.
(2)原式==[(x+1)+(-1)]n=xn.
类型2 求展开式中的特定项
【例2】 已知展开式中第3项的系数比第2项的系数大162.
(1)求n的值;
(2)求展开式中含x3的项,并指出该项的二项式系数.
[解] (1)因为T3=)n-2=,
T2=)n-1=,
依题意,得=162,所以=81,
所以n2=81,n=9.
(2)设第r+1项含x3项,
则Tr+1=)9-r=,
所以=3,r=1,
所以第二项为含x3的项,T2=x3=-18x3.
二项式系数为=9.
[母题探究]
1.(变设问)在本例条件不变的情况下,求二项展开式的常数项.
[解] 通项公式为Tr+1=.
由=0得r=3.
∴展开式中的常数项为=-672.
2.(变设问)在本例条件不变的情况下,求二项展开式的所有有理项.
[解] 由题意可得故r可取1,3,5,7,9.
故二项展开式的所有有理项为
T2=x3=-18x3;
T4=x0=-672;
T6=x-3=-4 032x-3;
T8=x-6=-4 608x-6;
T10=x-9=-512x-9.
 1.求二项展开式的特定项的常见题型
(1)求第r项,Tr=an-r+1br-1.
(2)求含xr的项(或xpyq的项).
(3)求常数项.
(4)求有理项.
2.求二项展开式的特定项的常用方法
(1)对于常数项,隐含条件是字母的指数为0(即0次项).
(2)对于有理项,一般是先写出通项公式,其所有的字母的指数恰好都是整数的项.解这类问题必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其属于整数,再根据数的整除性来求解.
(3)对于二项展开式中的整式项,其通项公式中同一字母的指数应是非负整数,求解方式与求有理项一致.
[跟进训练]
2.在的展开式中,常数项为________.
20 [因为的展开式的通项为Tr+1==x6(r-3),r=0,1,…,6,
令6(r-3)=0,可得r=3,
所以常数项为=20.]
3.在二项式(n≥2,n∈N+)的展开式中,前3项的系数和为49.
(1)求正整数n的值;
(2)求出展开式中的常数项.
[解] (1)依题意,的通项公式为Tr+1=·=·x-r= (r=0,1,…,n),
则前3项系数和=49 1-2n+2n(n-1)=49 n=6或n=-4(负舍),故n=6.
(2)由(1)可知:Tr+1=,
令=0 r=2,
即常数项为T3==60.
类型3 二项式定理的灵活应用
【例3】 (1)+的展开式中的常数项为(  )
A.32 B.34 C.36 D.38
(2)(x+y)(2x+y)5的展开式中x3y3的系数为(  )
A.80 B.120 C.240 D.320
(1)D (2)B [(1)的展开式的通项公式为Tr+1=(x3)4-r=x12-4r,
令12-4r=0,可得r=3,所以的展开式的常数项为=-32,
的展开式的通项公式为
Tk+1=x8-k=x8-2k,
令8-2k=0,可得k=4,所以的展开式的常数项为=70,
所以+的展开式中的常数项为-32+70=38.
(2)∵(x+y)(2x+y)5=(x+y)(32x5+80x4y+80x3y2+40x2y3+10xy4+y5),
故展开式中x3y3的系数40+80=120.]
 1.两个二项展开式乘积的展开式中的特定项问题
(1)分别对每个二项展开式进行分析,发现它们各自项的特点.
(2)找到构成展开式中特定项的组成部分.
(3)分别求解再相乘,求和即得.
2.三项或三项以上的展开问题
应根据式子的特点,转化为二项式来解决(有些题目也可转化为计数问题解决),转化的方法通常为配方、因式分解、项与项结合,项与项结合时要注意合理性和简捷性.
[跟进训练]
4.(1)(a+x)(1+x)4的展开式中x的奇数次幂项的系数之和为32,则a=________.
(2)(x2+2)的展开式中的常数项为________.
(1)3 (2)-25 [(1)由已知得(1+x)4=1+4x+6x2+4x3+x4.
故(a+x)(1+x)4的展开式中x的奇数次幂项分别为4ax,4ax3,x,6x3,x5,其系数之和为4a+4a+1+6+1=32,解得a=3.
(2)的通项为Tr+1==·x6-2r,
则(x2+2)的展开式的常数项须6-2r=0或者6-2r=-2,
所以r=3或r=4,常数项为+2×=15-40=-25.]
1.化简(x-1)4+4(x-1)3+6(x-1)2+4(x-1)+1得(  )
A.(x-1)4 B.x4
C.(x+1)4 D.x5
B [原式=[(x-1)+1]4=x4.]
2.展开式中含x4项的系数是(  )
A.40 B.10
C.-40 D.-10
A [根据所给的二项式写出展开式的通项,
Tr+1=·(x2)5-r·=·(-2)r·x10-3r,
要求x4的项的系数,
∴10-3r=4,
∴r=2,
∴x4的项的系数是=40.]
3.在的展开式中,中间项是________.
-160x3 [由n=6知中间一项是第4项,
因为T4=(2x2)3·=·(-1)3·23·x3,所以T4=-160x3.]
4.在的展开式中常数项是________.
7 [
=,
当8-r=0,
即r=6时,T7==7.]
5.(x+y)8的展开式中x2y6的系数为______(用数字作答).
-28 [因为(x+y)8=(x+y)8-(x+y)8,
所以(x+y)8的展开式中含x2y6的项为x3y5=-28x2y6,
所以(x+y)8的展开式中x2y6的系数为-28.]
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)你能写出本节课所学的公式吗?
[提示] ①二项式定理(a+b)n=an+an-1b+…+an-rbr+…+bn.
②二项展开式的通项Tr+1=an-rbr.
(2)你能写出(a-b)n的展开式的通项吗?
[提示] Tr+1=an-rbr.
课时分层作业(四十) 二项式定理
一、选择题
1.化简多项式(2x+1)5-5(2x+1)4+10(2x+1)3-10(2x+1)2+5(2x+1)-1的结果是(  )
A.(2x+2)5 B.2x5
C.(2x-1)5 D.32x5
D [原式=[(2x+1)-1]5=(2x)5=32x5.]
2.(2x-y)5的展开式中x2y3的系数为(  )
A.80 B.-80 C.40 D.-40
D [(2x-y)5的展开式的通项公式为 Tr+1=·(2x)5-r·(-y)r,
令r=3,可得展开式中x2y3的系数为-·22=-40.]
3.展开式中的常数项是(  )
A.189 B.63 C.42 D.21
D [的展开式的通项公式为
Tr+1=·(3x3)7-r·,
令21-=0,解得r=6,
所以展开式中的常数项是T7=·3=21.]
4.设(1-2x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a4=(  )
A.17 B.18 C.16 D.19
A [(1-2x)4的展开式的通项为Tr+1=(-2x)r=xr,所以a0+a4=+=17.故选A.]
5.(多选题)对于的展开式,下列说法正确的是(  )
A.展开式共有6项
B.展开式中的常数项是240
C.展开式中x-3的系数为-160
D.展开式中x-6的系数为60
BCD [因为n=6,故的展开式共有7项,故选项A错误;
的展开式的通项公式为=26-rx6-3r,
当r=2时,展开式的常数项为=240,故选项B正确;
令6-3r=-3,得r=3,展开式中x-3的系数为=-160,故选项C正确;
令6-3r=-6,得r=4,展开式中x-6的系数为=60,故选项D正确.]
二、填空题
6.(x+2)4的展开式中x3的系数为________.
8 [(x+2)4的展开式的通项公式为Tr+1=x4-r·2r,令4-r=3,可得r=1,
所以展开式中x3的系数为×2=8.]
7.的展开式中的常数项为________.
-80 [∵展开式的通项为Tr+1=,令=0,解得r=3,
∴展开式中的常数项为-=-80.]
8.在的展开式中,常数项是________.
15 [的展开式的通项为
5-r,令=0,得r=1,所以常数项为=15.]
三、解答题
9.在二项式的展开式中,前3项系数的绝对值成等差数列.
(1)求展开式的第4项;
(2)求展开式的常数项.
[解] Tr+1=n-r
=,
由前三项系数的绝对值成等差数列,
得,
解这个方程得n=8或n=1(舍去).
(1)展开式的第4项为:
T4=.
(2)当r=0,即r=4时,常数项为.
10.已知在的展开式中,第6项为常数项.
(1)求n;
(2)求含x2项的系数;
(3)求展开式中所有的有理项.
[解] 通项公式为:
Tr+1==.
(1)∵第6项为常数项,
∴当r=5时,有=0,即n=10.
(2)令=2,得r=(10-6)=2,
∴所求的系数为(-3)2=405.
(3)由题意得,令=k(k∈Z),
则10-2r=3k,即r=5-k.
∵r∈Z,∴k应为偶数,
∴k=2,0,-2,即r=2,5,8,
∴第3项,第6项与第9项为有理项,
它们分别为
即405x2,-61 236,295 245x-2.
11.(多选题)使(n∈N+)的展开式中含有常数项的n的值可能为(  )
A.4 B.5 C.6 D.10
BD [(3x)n-r=,当Tr+1是常数项时,n-r=0.当r=2,n=5时成立;当r=4,n=10时也成立.]
12.(1-x3)(1-x)9的展开式中x4的系数为(  )
A.124 B.135 C.615 D.625
B [(1-x)9展开式中含有x的项和含有x4的项分别为(-x)4,故(1-x3)(1-x)9的展开式中x4的项为-(-x)+(-x)4=(9+126)x4=135x4,所以x4的系数为135,故选B.]
13.二项式(3+x)n的展开式中,x2项的系数是常数项的5倍,则n=________.
10 [二项式(3+x)n展开式的通项公式为Tr+1=3n-rxr,令r=2,得x2项的系数为3n-2,令r=0,得常数项为=3n.因为x2项的系数是常数项的5倍,所以有3n-2=5×3n,即n(n-1)=90,所以n=10(n=-9舍去).]
14.(x2+2)的展开式的常数项是________.
3 [二项式展开式的通项为Tr+1=5-r·(-1)r=·x2r-10·(-1)r.
当2r-10=-2,即r=4时,有=×(-1)4=5;
当2r-10=0,即r=5时,有x0·(-1)5=-2.
∴展开式中的常数项为5-2=3.]
15.已知m,n∈N+,f (x)=(1+x)m+(1+x)n的展开式中x的系数为19,求x2的系数的最小值及此时展开式中x7的系数.
[解] 由题设知m+n=19,
又m,n∈N+,所以1m18.
x2的系数为+(m2-m)+(n2-n)=m2-19m+171.
所以当m=9或10时,x2的系数的最小值为81,
此时x7的系数为+=156.
1 / 14.4 二项式定理
第1课时 二项式定理
学习任务 核心素养
1.能用计数原理证明二项式定理. 2.掌握二项式定理及其二项展开式的通项公式.(重点) 3.能解决与二项式定理有关的简单问题.(重点、难点) 1.通过对二项式定理的学习,培养逻辑推理的素养. 2.借助二项式定理及展开式的通项公式解题,提升数学运算素养.
观察以下各式:
(a+b)1=a+b,
(a+b)2=a2+2ab+b2,
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3,
(a+b)4=a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4,

它们的系数之间有何规律?各项系数与我们学过的组合数有何联系?那么(a+b)n的展开式又是什么?
知识点1 二项式定理
(a+b)n=_______________________________________.
(1)上述公式称为二项式定理;
(2)右边的多项式叫作(a+b)n的二项展开式,一共有_____项;
(3)各项的系数(其中0rn,r∈N,n∈N+)叫作二项式系数.
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)(a+b)n展开式中共有n项. (  )
(2)在二项式定理公式中,交换a,b的顺序对各项没有影响. (  )
an-rbr是(a+b)n展开式中的第r项. (  )
(4)(a-b)n与(a+b)n的二项式展开式的二项式系数相同. (  )
等于(  )
A.2n B.2n-1
C.3n D.1
知识点2 二项展开式的通项公式
式中_______叫作二项展开式的通项,用Tr+1表示,即通项为展开式的第r+1项,Tr+1=_______.
1.二项式定理中,项的系数与二项式系数相同吗,为什么?
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
2.二项式(a+b)n与(b+a)n展开式中第r+1项是否相同?
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
3.(1)(1-x)10展开式中x3项的系数为(  )
A.-720 B.720
C.120 D.-120
(2)(1+2x)5的展开式的第3项的系数为______,第3项的二项式系数为________.
类型1 二项式的展开式
【例1】 【链接教材P197例1】
(1)求的展开式;
(2)化简(x-2)5+5(x-2)4+10(x-2)3+10(x-2)2+5(x-2).
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 求二项展开式的常见思路
(1)简单的二项式问题,直接运用二项式定理展开.
(2)较复杂的二项式问题,可根据二项式的结构特征进行适当变形,简化展开二项式的过程,使问题的解决更加简便.
(3)含负号的二项展开式形如(a-b)n的展开式中会出现正、负间隔的情况.
[跟进训练]
1.(1)用二项式定理展开;
(2)化简:.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型2 求展开式中的特定项
【例2】 已知展开式中第3项的系数比第2项的系数大162.
(1)求n的值;
(2)求展开式中含x3的项,并指出该项的二项式系数.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
[母题探究]
1.(变设问)在本例条件不变的情况下,求二项展开式的常数项.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
2.(变设问)在本例条件不变的情况下,求二项展开式的所有有理项.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 1.求二项展开式的特定项的常见题型
(1)求第r项,Tr=an-r+1br-1.
(2)求含xr的项(或xpyq的项).
(3)求常数项.
(4)求有理项.
2.求二项展开式的特定项的常用方法
(1)对于常数项,隐含条件是字母的指数为0(即0次项).
(2)对于有理项,一般是先写出通项公式,其所有的字母的指数恰好都是整数的项.解这类问题必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其属于整数,再根据数的整除性来求解.
(3)对于二项展开式中的整式项,其通项公式中同一字母的指数应是非负整数,求解方式与求有理项一致.
[跟进训练]
2.在的展开式中,常数项为________.
3.在二项式(n≥2,n∈N+)的展开式中,前3项的系数和为49.
(1)求正整数n的值;
(2)求出展开式中的常数项.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型3 二项式定理的灵活应用
【例3】 (1)+的展开式中的常数项为(  )
A.32 B.34 C.36 D.38
(2)(x+y)(2x+y)5的展开式中x3y3的系数为(  )
A.80 B.120 C.240 D.320
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 1.两个二项展开式乘积的展开式中的特定项问题
(1)分别对每个二项展开式进行分析,发现它们各自项的特点.
(2)找到构成展开式中特定项的组成部分.
(3)分别求解再相乘,求和即得.
2.三项或三项以上的展开问题
应根据式子的特点,转化为二项式来解决(有些题目也可转化为计数问题解决),转化的方法通常为配方、因式分解、项与项结合,项与项结合时要注意合理性和简捷性.
[跟进训练]
4.(1)(a+x)(1+x)4的展开式中x的奇数次幂项的系数之和为32,则a=________.
(2)(x2+2)的展开式中的常数项为________.
1.化简(x-1)4+4(x-1)3+6(x-1)2+4(x-1)+1得(  )
A.(x-1)4 B.x4
C.(x+1)4 D.x5
2.展开式中含x4项的系数是(  )
A.40 B.10
C.-40 D.-10
3.在的展开式中,中间项是________.
4.在的展开式中常数项是________.
5.(x+y)8的展开式中x2y6的系数为______(用数字作答).
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)你能写出本节课所学的公式吗?
(2)你能写出(a-b)n的展开式的通项吗?
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