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二项式专题训练
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这是一份二项式专题训练,共12页。主要包含了第四两项.等内容,欢迎下载使用。
例1 (1) (2019·全国卷Ⅲ) (1+2x2)(1+x)4的展开式中x3的系数为 ( )
A.12 B.16 C.20 D.24
解:由题意得,x3的系数为Ceq \\al(3,4)+2Ceq \\al(1,4)=4+8=12.故选A.
(2)(2018·浙江卷)二项式(eq \r(3,x)+eq \f(1,2x))8的展开式的常数项是 .
解:(eq \r(3,x)+eq \f(1,2x))8的展开式的通项Tk+1=Ceq \\al(k,8)xeq \s\up6(\f(8-k,3))·
(eq \f(1,2x))k=eq \f(1,2k)Ceq \\al(k,8)·xeq \s\up6(\f(8-4k,3)),要使Tk+1为常数,则eq \f(8-4k,3)=0,所以k=2,此时T3=eq \f(1,22)×Ceq \\al(2,8)=7,故展开式的常数项为7.故填7.
(3)(2018·长沙四县联考)已知(eq \r(x)-eq \f(a,\r(x)))5的展开式中含xeq \s\up6(\f(3,2))的项的系数为30,则实数a= .
解:(eq \r(x)-eq \f(a,\r(x)))5的展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,5)(eq \r(x))5-r·(-eq \f(a,\r(x)))r=(-a)rCeq \\al(r,5)·xeq \s\up6(\f(5-2r,2)).依题意,令5-2r=3,得r=1,所以(-a)1·Ceq \\al(1,5)=30,解得a=-6.故填-6.
点拨 求二项展开式有关问题的常见类型及解题策略:①求展开式中的特定项.可依据条件写出第r+1项,再由特定项的特点求出r值即可.②已知展开式的某项,求特定项的系数.可由某项得出参数项,再由通项写出第r+1项,由特定项得出r值,最后求出其系数.
变式1 (1) [深圳市高级中学2019届高三适应性考试(6月)]已知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中的常数项为 ( )
A.-80 B.-40 C.40 D.80
解:令x=1,得展开式的各项系数和为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,1)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,1)))eq \s\up12(5)=1+a,所以1+a=2,所以a=1,
所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)+eq \f(1,x)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5),
所求展开式中的常数项为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))5的展开式的常数项与x项的系数和,
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,5)(2x)5-r·(-1)req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))r=(-1)r25-rCeq \\al(r,5)x5-2r,
令5-2r=1得r=2;令5-2r=0,无整数解,
所以展开式中常数项为8Ceq \\al(2,5)=80.故选D.
(2)(eq \a\vs4\al(河北省唐山市2020届高三上摸底))在(x+y)(x-y)5的展开式中,x3y3的系数是 ( )
A.-10 B.0 C.10 D.20
解:由题意,二项式(x-y)5的展开式的通项为Tk+1=(-1)kCeq \\al(k,5)x5-kyk,
所以展开式中x3y3的系数为(-1)3Ceq \\al(3,5)+(-1)2Ceq \\al(2,5)=-10+10=0.故选B.
(3)(x2+x+y)5的展开式中,x5y2的系数为( )
A.10 B.20 C.30 D.60
解:在(x2+x+y)5的5个因式中,2个取x2,剩余的3个因式中1个取x,其余因式取y,故x5y2的系数为Ceq \\al(2,5)Ceq \\al(1,3)Ceq \\al(2,2)=30.故选C.
考点二 展开式的系数和问题
例2 在(2x-3y)10的展开式中,求:
(1)二项式系数的和;
(2)各项系数的和;
(3)奇数项的二项式系数和与偶数项的二项式系数和;
(4)奇数项系数和与偶数项系数和;
(5)x的奇次项系数和与x的偶次项系数和.
解:设(2x-3y)10=a0x10+a1x9y+a2x8y2+…+a10y10,(*)
各项系数和为a0+a1+…+a10,奇数项系数和为a0+a2+…+a10,偶数项系数和为a1+a3+a5+…+a9,x的奇次项系数和为a1+a3+a5+…+a9,x的偶次项系数和为a0+a2+a4+…+a10.
由于(*)是恒等式,故可用“赋值法”求出相关的系数和.
(1)二项式系数的和为Ceq \\al(0,10)+Ceq \\al(1,10)+…+Ceq \\al(10,10)=210.
(2)令x=y=1,各项系数和为(2-3)10=(-1)10=1.
(3)奇数项的二项式系数和为Ceq \\al(0,10)+Ceq \\al(2,10)+…+Ceq \\al(10,10)=29,
偶数项的二项式系数和为Ceq \\al(1,10)+Ceq \\al(3,10)+…+Ceq \\al(9,10)=29.
(4)令x=y=1,得a0+a1+a2+…+a10=1,①
令x=1,y=-1(或x=-1,y=1),
得a0-a1+a2-a3+…+a10=510,②
①+②得2(a0+a2+…+a10)=1+510,
所以奇数项系数和为eq \f(1+510,2);
①-②得2(a1+a3+…+a9)=1-510,
所以偶数项系数和为eq \f(1-510,2).
(5)x的奇次项系数和为a1+a3+a5+…+a9=eq \f(1-510,2);
x的偶次项系数和为a0+a2+a4+…+a10=eq \f(1+510,2).
点拨 ①“赋值法”普遍运用于恒等式,是一种处理二项式相关问题比较常用的方法.对形如 (ax+b)n,(ax2+bx+c)m(a,b,c∈R)的式子求其展开式各项系数之和,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若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则f(x)展开式中各项系数之和为f(1),奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=eq \f(f(1)+f(-1),2),偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=eq \f(f(1)-f(-1),2).
变式2 (1)设eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+x))eq \s\up12(2n)=a0+a1x+a2x2+…+a2nx2n,则(a0+a2+a4+…+a2n)2-(a1+a3+a5+…+a2n-1)2= .
解:设f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+x))eq \s\up12(2n),则(a0+a2+a4+…+a2n)2-(a1+a3+a5+…+a2n-1)2=(a0+a2+a4+…+a2n-a1-a3-a5-…-a2n-1)(a0+a2+a4+…+a2n+a1+a3+a5+…+a2n-1)=f(-1)·f(1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)-1))eq \s\up12(2n)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+1))eq \s\up12(2n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))eq \s\up12(2n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(n).故填eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(n).
(2)(河北衡水2019届高三12月第三次联合质量测评)二项式(ax+eq \f(b,x))n(a>0,b>0)的展开式中,设“所有二项式系数和”为A,“所有项的系数和”为B,“常数项”值为C,若A=B=256,C=70,则含x6的项为 .
解:依题意得,2n=256,所以n=8,在(ax+eq \f(b,x))n的展开式中,令x=1,则有(a+b)8=256,所以a+b=2,又因为(ax+eq \f(b,x))8展开式的通项公式为Tr+1=Ceq \\al(r,8)(ax)8-r(eq \f(b,x))r=Ceq \\al(r,8)a8-rbrx8-2r,令8-2r=0⇒r=4.所以C=Ceq \\al(4,8)a4b4=70,得ab=1,ab=-1(舍),当ab=1时,由a+b=2得a=b=1.令8-2r=6,得r=1,所以T2=Ceq \\al(1,8)x6=8x6.故填8x6.
(3)(上海市交大附中2019届高三一模)已知(1+x)+(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn(n∈N*),且a0+a1+a2+…+an=126,那么(eq \r(x)-eq \f(1,\r(x)))n的展开式中的常数项为 .
解:由题意,令x=1,得a0+a1+a2+…+an=2+22+…+2n=eq \f(2(1-2n),1-2)=2n+1-2,所以2n+1-2=126,所以n=6,
则(eq \r(x)-eq \f(1,\r(x)))6的展开式的通项公式为Tr+1=Ceq \\al(r,6)·(-1)r·x3-r,
令3-r=0,得r=3,可得展开式中的常数项为-Ceq \\al(3,6)=-20.故填-20.
考点三 系数最大项问题
例3 已知(eq \r(3,x)+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.
(1)求eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(2n)的二项式系数最大的项;
(2)求eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(2n)的展开式系数最大的项.
解:由题意知,22n-2n=992,即(2n-32)(2n+31)=0,
所以2n=32(负值舍去),解得n=5.
(1)由二项式系数的性质知,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(10)的展开式中第6项的二项式系数最大,即Ceq \\al(5,10)=252.
所以T6=Ceq \\al(5,10)(2x)5eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,x5)))=Ceq \\al(5,10)25=8 064.
(2)设第r+1项的系数最大,
因为Tr+1=Ceq \\al(r,10)(2x)10-req \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,xr)))=Ceq \\al(r,10)210-rx10-2r,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,10)210-r≥Ceq \\al(r-1,10)210-r+1,,Ceq \\al(r,10)210-r≥Ceq \\al(r+1,10)210-r-1,))
得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,10)≥2Ceq \\al(r-1,10),,2Ceq \\al(r,10)≥Ceq \\al(r+1,10),))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(11-r≥2r,,2(r+1)≥10-r,))
解得eq \f(8,3)≤r≤eq \f(11,3),
因为r∈N,所以r=3.故系数最大的项是第4项,第4项为T4=Ceq \\al(3,10)27x4=15 360x4.
点拨 求二项式系数最大项,如果n是偶数,则中间一项eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(第\f(n,2)+1项))的二项式系数最大;如果n是奇数,则中间两项(第eq \f(n+1,2)项与第eq \f(n+1,2)+1项)的二项式系数相等并最大.求展开式系数最大项,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,列出不等式组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ar≥Ar-1,,Ar≥Ar+1,))从而解出r,即得展开式系数最大的项.
变式3 已知(xeq \s\up6(\f(2,3))+3x2)n的展开式中第3项与第4项的二项式系数相等.
(1)求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求展开式中系数最大的项.
解:(1)易知n=5,故展开式共有6项,其中二项式系数最大的项为第三、第四两项.
所以T3=Ceq \\al(2,5)(xeq \s\up6(\f(2,3)))3·(3x2)2=90x6,
T4=Ceq \\al(3,5)(xeq \s\up6(\f(2,3)))2·(3x2)3=270xeq \s\up6(\f(22,3)).
(2)设展开式中第r+1项的系数最大.
Tr+1=Ceq \\al(r,5)·(xeq \s\up6(\f(2,3)))5-r·(3x2)r=Ceq \\al(r,5)·3r·xeq \s\up6(\f(10+4r,3)),
故有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,5)·3r≥Ceq \\al(r-1,5)·3r-1,,Ceq \\al(r,5)·3r≥Ceq \\al(r+1,5)·3r+1,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(3,r)≥\f(1,6-r),,\f(1,5-r)≥\f(3,r+1).))
解得eq \f(7,2)≤r≤eq \f(9,2).因为r∈N,
所以r=4,即展开式中第5项的系数最大.
T5=Ceq \\al(4,5)·xeq \s\up6(\f(2,3))·(3x2)4=405xeq \s\up6(\f(26,3)).
考点四 可化为二项式的展开式
例5 (eq \f(x,2)+eq \f(1,x)+eq \r(2))5的展开式中的常数项为 .(用数字作答)
解法一:原式=(eq \f(x2+2\r(2)x+2,2x))5=eq \f(1,32x5)·[(x+eq \r(2))2]5=eq \f(1,32x5)·(x+eq \r(2))10.
求原式的展开式中的常数项,转化为求(x+eq \r(2))10的展开式中含x5项的系数,即Ceq \\al(5,10)·(eq \r(2))5.
所以所求的常数项为eq \f(Ceq \\al(5,10)·(\r(2))5,32)=eq \f(63\r(2),2).
解法二:要得到常数项,可以对5个括号中各项的选取情况进行分类:
①5个括号中都选取常数项,这样得到的常数项为(eq \r(2))5.
②5个括号中的1个选eq \f(x,2),1个选eq \f(1,x),3个选eq \r(2),这样得到的常数项为Ceq \\al(1,5)eq \f(1,2)·Ceq \\al(1,4)·Ceq \\al(3,3)(eq \r(2))3.
③5个括号中的2个选eq \f(x,2),2个选eq \f(1,x),1个选eq \r(2),这样得到的常数项为Ceq \\al(2,5)(eq \f(1,2))2·Ceq \\al(2,3)·eq \r(2).
因此展开式的常数项为(eq \r(2))5+Ceq \\al(1,5)eq \f(1,2)·Ceq \\al(1,4)·Ceq \\al(3,3)(eq \r(2))3+Ceq \\al(2,5)(eq \f(1,2))2·Ceq \\al(2,3)·eq \r(2)=eq \f(63\r(2),2).故填eq \f(63\r(2),2).
点拨 三项式的展开式问题,通常可用方法一化为二项式问题,或者用方法二化为计数问题.
变式5 (2020·河南高三月考)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))eq \s\up12(4)的展开式中的常数项为( )
A.36 B.-36 C.48 D.-48
解:因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))4=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(x+y,xy)))4=(x+y)4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,xy)))4,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))4的展开式中的常数项为(Ceq \\al(2,4)x2y2)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(2,4)·\f(1,x2y2)))=36.故选A.
课后作业
1.(山东淄博市2019届部分学校高三阶段性诊断)(x-eq \f(1,\r(3,x)))8展开式的常数项为 ( )
A.-56 B.-28 C.56 D.28
解:(x-eq \f(1,\r(3,x)))8展开式的通项公式为
Tr+1=Ceq \\al(r,8)·x8-r·(-eq \f(1,\r(3,x)))r=Ceq \\al(r,8)·(-1)r·x8-eq \f(4,3)r,令8-eq \f(4,3)r=0,得r=6,所以所求常数项为Ceq \\al(6,8)·(-1)6=28.故选D.
2.已知(1+x)n的展开式中第4项与第8项的二项式系数相等,则奇数项的二项式系数和为
( )
A.29 B.210 C.211 D.212
解:由题意,Ceq \\al(3,n)=Ceq \\al(7,n),解得n=10.则奇数项的二项式系数和为2n-1=29.故选A.
3.(x+eq \f(a,x))(2x-eq \f(1,x))5的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中的常数项为 ( )
A.-40 B.-20 C.20 D.40
解:在(x+eq \f(a,x))(2x-eq \f(1,x))5中,令x=1,得(1+a)(2-1)5=2,即a=1.
原式=x·(2x-eq \f(1,x))5+eq \f(1,x)(2x-eq \f(1,x))5,故常数项为x·Ceq \\al(3,5)(2x)2(-eq \f(1,x))3+eq \f(1,x)·Ceq \\al(2,5)(2x)3·(-eq \f(1,x))2=-40+80=40.故选D.
4.在二项式(x2+x+1)(x-1)5的展开式中,含x4项的系数是 ( )
A.-25 B.-5 C.5 D.25
解:因为(x2+x+1)(x-1)=x3-1,所以原式可化为(x3-1)(x-1)4.故展开式中,含x4项的系数为Ceq \\al(3,4)(-1)3-Ceq \\al(0,4)=-4-1=-5.故选B.
5.若(1+x)+(1+x)2+…+(1+x)n=a0+a1(1-x)+a2(1-x)2+…+an(1-x)n,则a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan等于 ( )
A.eq \f(3,4)(3n-1) B.eq \f(3,4)(3n-2)
C.eq \f(3,2)(3n-2) D.eq \f(3,2)(3n-1)
解:在展开式中,令x=2,得3+32+33+…+3n=a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan,
即a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan=eq \f(3(1-3n),1-3)=eq \f(3,2)(3n-1).
故选D.
6.(山东郓城一中等学校2019届高三第三次模拟)已知二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,\r(x))))eq \s\up12(n)(n∈N*)的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,则x3的系数为
( )
A.14 B.-14 C.240 D.-240
解:二项展开式的通项Tr+1=Ceq \\al(r,n)(2x)n-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,\r(x))))eq \s\up12(r),
由展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,可得Ceq \\al(1,n)∶Ceq \\al(2,n)=2∶5,即eq \f(2n,n(n-1))=eq \f(2,5),解得n=6或n=0(舍去).
所以Tr+1=Ceq \\al(r,6)26-r(-1)rx6-eq \f(3,2)r,令6-eq \f(3,2)r=3,解得r=2,所以x3的系数为Ceq \\al(2,6)26-2(-1)2=240.故选C.
7.(2020·河北高二期末)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x4+\f(1,x2)+2x))5的展开式中含x5项的系数为 ( )
A.160 B.210 C.120 D.252
解:因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x4+\f(1,x2)+2x))5=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,x)))10,所以Tr+1=Ceq \\al(r,10)(x2)10-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))r=Ceq \\al(r,10)x20-3r,当r=5时,T6=Ceq \\al(5,10)x5=252x5.故选D.
8.【多选题】(2020·全国高三月考)设f(x)是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)展开式的中间项,则f(x)≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立的必要不充分条件是 ( )
A.m∈[0,+∞) B.m∈eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,4),+∞))
C.m∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5,4),5)) D.m∈[5,+∞)
解:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)的展开式中共有7项,所以中间项为第4项.
因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)展开式的通项为
Tr+1=Ceq \\al(r,6)(x2)6-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2x)))eq \s\up12(r)=eq \f(1,2r)Ceq \\al(r,6)x12-3r,
令r=3,得T4=eq \f(1,8)Ceq \\al(3,6)x3=eq \f(5,2)x3,所以f(x)=eq \f(5,2)x3.
因为f(x)≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
所以eq \f(5,2)x3≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
所以m≥eq \f(5,2)x2在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
当x=eq \r(2)时,eq \f(5,2)x2有最大值5,所以m≥5,
所以符合条件的是AB.故选AB.
9.(江西南昌外国语学校2019届高三适应性测试)设m为正整数,(x+y)2m展开式的二项式系数的最大值为a,(x+y)2m+1展开式的二项式系数的最大值为b,若15a=8b,则m= .
解:(x+y)2m展开式中二项式系数的最大值为a=Ceq \\al(m,2m),
(x+y)2m+1展开式中二项式系数的最大值为b=Ceq \\al(m+1,2m+1),
因为15a=8b,所以15Ceq \\al(m,2m)=8Ceq \\al(m+1,2m+1),即15·eq \f((2m)!,m!m!)=8·eq \f((2m+1)!,m!(m+1)!),解得m=7.故填7.
10.(浙江嘉兴市2020届高三上9月教学测试)二项式(eq \r(6,x)+eq \f(1,\r(3,x)))6的展开式中,所有有理项(系数为有理数,x的次数为整数的项)的系数之和为;把展开式中的项重新排列,则有理项互不相邻的排法共有 种.(用数字作答)
解:因为二项式(eq \r(6,x)+eq \f(1,\r(3,x)))6的展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,6)xeq \s\up6(\f(6-r,6))x-eq \f(1,3)r=Ceq \\al(r,6)xeq \s\up6(\f(2-r,2)),
因为eq \f(2-r,2)=1-eq \f(r,2)∈Z,所以r=0,2,4,6,
故所有有理项的系数为Ceq \\al(0,6)+Ceq \\al(2,6)+Ceq \\al(4,6)+Ceq \\al(6,6)=1+15+15+1=32;
展开式中共有7项,其中4项为有理项,将另外三项排列有Aeq \\al(3,3)种,有理项插空排列有Aeq \\al(4,4),把展开式中的项重新排列,则有理项互不相邻的排法共有Aeq \\al(3,3)Aeq \\al(4,4)=144种.故填32;144.
11.求证:32n+2-8n-9能被64整除(n∈N*).
证明:因为32n+2-8n-9=32·32n-8n-9
=9·9n-8n-9=9(8+1)n-8n-9
=9(Ceq \\al(0,n)8n+Ceq \\al(1,n)8n-1+…+Ceq \\al(n-1,n)·8+Ceq \\al(n,n)·1)-8n-9
=9(8n+Ceq \\al(1,n)8n-1+…+Ceq \\al(n-2,n)82)+9·8n+9-8n-9
=9×82(8n-2+Ceq \\al(1,n)8n-3+…+Ceq \\al(n-2,n))+64n
=64[9(8n-2+Ceq \\al(1,n)8n-3+…+Ceq \\al(n-2,n))+n].
所以32n+2-8n-9能被64整除.
12.(2019·江苏卷)设(1+x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,n≥4,n∈N*,已知aeq \\al(2,3)=2a2a4.
(1)求n的值;
(2)设(1+eq \r(3))n=a+beq \r(3),其中a,b∈N*,求a2-3b2的值.
解:(1)因为(1+x)n=Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)x+Ceq \\al(2,n)x2+…+Ceq \\al(n,n)xn,n≥4,
所以a2=Ceq \\al(2,n)=eq \f(n(n-1),2),
a3=Ceq \\al(3,n)=eq \f(n(n-1)(n-2),6),
a4=Ceq \\al(4,n)=eq \f(n(n-1)(n-2)(n-3),24).
因为aeq \\al(2,3)=2a2a4,所以eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(n(n-1)(n-2),6)))eq \s\up12(2)=2×eq \f(n(n-1),2)×eq \f(n(n-1)(n-2)(n-3),24),解得n=5.
(2)由(1)知,n=5.
(1+eq \r(3))n=(1+eq \r(3))5
=Ceq \\al(0,5)+Ceq \\al(1,5)eq \r(3)+Ceq \\al(2,5)(eq \r(3))2+Ceq \\al(3,5)(eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(eq \r(3))4+
Ceq \\al(5,5)(eq \r(3))5
=a+beq \r(3).
解法一:因为a,b∈N*,所以a=Ceq \\al(0,5)+3Ceq \\al(2,5)+9Ceq \\al(4,5)=76,b=Ceq \\al(1,5)+3Ceq \\al(3,5)+9Ceq \\al(5,5)=44,
从而a2-3b2=762-3×442=-32.
解法二:(1-eq \r(3))5=Ceq \\al(0,5)+Ceq \\al(1,5)(-eq \r(3))+Ceq \\al(2,5)(-eq \r(3))2+Ceq \\al(3,5)·(-eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(-eq \r(3))4+Ceq \\al(5,5)(-eq \r(3))5
=Ceq \\al(0,5)-Ceq \\al(1,5)eq \r(3)+Ceq \\al(2,5)(eq \r(3))2-Ceq \\al(3,5)(eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(eq \r(3))4- Ceq \\al(5,5)(eq \r(3))5.
因为a,b∈N*,所以(1-eq \r(3))5=a-beq \r(3).
因此a2-3b2=(a+beq \r(3))(a-beq \r(3))=(1+eq \r(3))5×(1-eq \r(3))5=(-2)5=-32.
13.已知二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)+2x))eq \s\up12(n).
(1)若展开式中第5项,第6项与第7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大的项的系数;
(2)若展开式前三项的二项式系数和等于79,求展开式中系数最大的项.
解:(1)因为Ceq \\al(4,n)+Ceq \\al(6,n)=2Ceq \\al(5,n),所以n2-21n+98=0,
所以n=7或n=14.
当n=7时,展开式中二项式系数最大的项是T4和T5.
所以T4的系数为Ceq \\al(3,7)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(4)×23=eq \f(35,2),
T5的系数为Ceq \\al(4,7)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(3)×24=70.
当n=14时,展开式中二项式系数最大的项是T8.
所以T8的系数为Ceq \\al(7,14)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(7)×27=3 432.
(2)因为Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(2,n)=79,所以n2+n-156=0,
所以n=12或n=-13(舍去).设第k+1项的系数最大,
因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)+2x))eq \s\up12(12)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(12)(1+4x)12,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(k,12)4k≥Ceq \\al(k-1,12)4k-1,,Ceq \\al(k,12)4k≥Ceq \\al(k+1,12)4k+1.))所以9.4≤k≤10.4,所以k=10.
所以展开式中系数最大的项为第11项,
且T11=Ceq \\al(10,12)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(2)·210·x10=16 896x10.
附加题 (2020届湖北百校高三10月联考)已知(1-x+mx2)6的展开式中x4的系数小于90,则m的取值范围为 .
解:(1-x+mx2)6的通项为
Tr+1=Ceq \\al(r,6)(1-x)6-r(mx2)r,r=0,1,…,6,
(1-x)6-r的通项公式为
Tl+1=Ceq \\al(l,6-r)(-x)l,l=0,1,…,6-r,
令l+2r=4,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=0,,l=4))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=1,,l=2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=2,,l=0.))
则展开式中x4的系数为Ceq \\al(0,6)Ceq \\al(4,6)+Ceq \\al(1,6)Ceq \\al(2,5)m+Ceq \\al(2,6)Ceq \\al(0,4)m2<90,
即m2+4m-5<0,解得-5<m<1,即m的取值范围为(-5,1).故填(-5,1).
例1 (1) (2019·全国卷Ⅲ) (1+2x2)(1+x)4的展开式中x3的系数为 ( )
A.12 B.16 C.20 D.24
解:由题意得,x3的系数为Ceq \\al(3,4)+2Ceq \\al(1,4)=4+8=12.故选A.
(2)(2018·浙江卷)二项式(eq \r(3,x)+eq \f(1,2x))8的展开式的常数项是 .
解:(eq \r(3,x)+eq \f(1,2x))8的展开式的通项Tk+1=Ceq \\al(k,8)xeq \s\up6(\f(8-k,3))·
(eq \f(1,2x))k=eq \f(1,2k)Ceq \\al(k,8)·xeq \s\up6(\f(8-4k,3)),要使Tk+1为常数,则eq \f(8-4k,3)=0,所以k=2,此时T3=eq \f(1,22)×Ceq \\al(2,8)=7,故展开式的常数项为7.故填7.
(3)(2018·长沙四县联考)已知(eq \r(x)-eq \f(a,\r(x)))5的展开式中含xeq \s\up6(\f(3,2))的项的系数为30,则实数a= .
解:(eq \r(x)-eq \f(a,\r(x)))5的展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,5)(eq \r(x))5-r·(-eq \f(a,\r(x)))r=(-a)rCeq \\al(r,5)·xeq \s\up6(\f(5-2r,2)).依题意,令5-2r=3,得r=1,所以(-a)1·Ceq \\al(1,5)=30,解得a=-6.故填-6.
点拨 求二项展开式有关问题的常见类型及解题策略:①求展开式中的特定项.可依据条件写出第r+1项,再由特定项的特点求出r值即可.②已知展开式的某项,求特定项的系数.可由某项得出参数项,再由通项写出第r+1项,由特定项得出r值,最后求出其系数.
变式1 (1) [深圳市高级中学2019届高三适应性考试(6月)]已知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中的常数项为 ( )
A.-80 B.-40 C.40 D.80
解:令x=1,得展开式的各项系数和为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,1)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,1)))eq \s\up12(5)=1+a,所以1+a=2,所以a=1,
所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(a,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,x)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)+eq \f(1,x)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5),
所求展开式中的常数项为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))5的展开式的常数项与x项的系数和,
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,x)))eq \s\up12(5)展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,5)(2x)5-r·(-1)req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))r=(-1)r25-rCeq \\al(r,5)x5-2r,
令5-2r=1得r=2;令5-2r=0,无整数解,
所以展开式中常数项为8Ceq \\al(2,5)=80.故选D.
(2)(eq \a\vs4\al(河北省唐山市2020届高三上摸底))在(x+y)(x-y)5的展开式中,x3y3的系数是 ( )
A.-10 B.0 C.10 D.20
解:由题意,二项式(x-y)5的展开式的通项为Tk+1=(-1)kCeq \\al(k,5)x5-kyk,
所以展开式中x3y3的系数为(-1)3Ceq \\al(3,5)+(-1)2Ceq \\al(2,5)=-10+10=0.故选B.
(3)(x2+x+y)5的展开式中,x5y2的系数为( )
A.10 B.20 C.30 D.60
解:在(x2+x+y)5的5个因式中,2个取x2,剩余的3个因式中1个取x,其余因式取y,故x5y2的系数为Ceq \\al(2,5)Ceq \\al(1,3)Ceq \\al(2,2)=30.故选C.
考点二 展开式的系数和问题
例2 在(2x-3y)10的展开式中,求:
(1)二项式系数的和;
(2)各项系数的和;
(3)奇数项的二项式系数和与偶数项的二项式系数和;
(4)奇数项系数和与偶数项系数和;
(5)x的奇次项系数和与x的偶次项系数和.
解:设(2x-3y)10=a0x10+a1x9y+a2x8y2+…+a10y10,(*)
各项系数和为a0+a1+…+a10,奇数项系数和为a0+a2+…+a10,偶数项系数和为a1+a3+a5+…+a9,x的奇次项系数和为a1+a3+a5+…+a9,x的偶次项系数和为a0+a2+a4+…+a10.
由于(*)是恒等式,故可用“赋值法”求出相关的系数和.
(1)二项式系数的和为Ceq \\al(0,10)+Ceq \\al(1,10)+…+Ceq \\al(10,10)=210.
(2)令x=y=1,各项系数和为(2-3)10=(-1)10=1.
(3)奇数项的二项式系数和为Ceq \\al(0,10)+Ceq \\al(2,10)+…+Ceq \\al(10,10)=29,
偶数项的二项式系数和为Ceq \\al(1,10)+Ceq \\al(3,10)+…+Ceq \\al(9,10)=29.
(4)令x=y=1,得a0+a1+a2+…+a10=1,①
令x=1,y=-1(或x=-1,y=1),
得a0-a1+a2-a3+…+a10=510,②
①+②得2(a0+a2+…+a10)=1+510,
所以奇数项系数和为eq \f(1+510,2);
①-②得2(a1+a3+…+a9)=1-510,
所以偶数项系数和为eq \f(1-510,2).
(5)x的奇次项系数和为a1+a3+a5+…+a9=eq \f(1-510,2);
x的偶次项系数和为a0+a2+a4+…+a10=eq \f(1+510,2).
点拨 ①“赋值法”普遍运用于恒等式,是一种处理二项式相关问题比较常用的方法.对形如 (ax+b)n,(ax2+bx+c)m(a,b,c∈R)的式子求其展开式各项系数之和,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若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,则f(x)展开式中各项系数之和为f(1),奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=eq \f(f(1)+f(-1),2),偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=eq \f(f(1)-f(-1),2).
变式2 (1)设eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+x))eq \s\up12(2n)=a0+a1x+a2x2+…+a2nx2n,则(a0+a2+a4+…+a2n)2-(a1+a3+a5+…+a2n-1)2= .
解:设f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+x))eq \s\up12(2n),则(a0+a2+a4+…+a2n)2-(a1+a3+a5+…+a2n-1)2=(a0+a2+a4+…+a2n-a1-a3-a5-…-a2n-1)(a0+a2+a4+…+a2n+a1+a3+a5+…+a2n-1)=f(-1)·f(1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)-1))eq \s\up12(2n)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+1))eq \s\up12(2n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))eq \s\up12(2n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(n).故填eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(n).
(2)(河北衡水2019届高三12月第三次联合质量测评)二项式(ax+eq \f(b,x))n(a>0,b>0)的展开式中,设“所有二项式系数和”为A,“所有项的系数和”为B,“常数项”值为C,若A=B=256,C=70,则含x6的项为 .
解:依题意得,2n=256,所以n=8,在(ax+eq \f(b,x))n的展开式中,令x=1,则有(a+b)8=256,所以a+b=2,又因为(ax+eq \f(b,x))8展开式的通项公式为Tr+1=Ceq \\al(r,8)(ax)8-r(eq \f(b,x))r=Ceq \\al(r,8)a8-rbrx8-2r,令8-2r=0⇒r=4.所以C=Ceq \\al(4,8)a4b4=70,得ab=1,ab=-1(舍),当ab=1时,由a+b=2得a=b=1.令8-2r=6,得r=1,所以T2=Ceq \\al(1,8)x6=8x6.故填8x6.
(3)(上海市交大附中2019届高三一模)已知(1+x)+(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn(n∈N*),且a0+a1+a2+…+an=126,那么(eq \r(x)-eq \f(1,\r(x)))n的展开式中的常数项为 .
解:由题意,令x=1,得a0+a1+a2+…+an=2+22+…+2n=eq \f(2(1-2n),1-2)=2n+1-2,所以2n+1-2=126,所以n=6,
则(eq \r(x)-eq \f(1,\r(x)))6的展开式的通项公式为Tr+1=Ceq \\al(r,6)·(-1)r·x3-r,
令3-r=0,得r=3,可得展开式中的常数项为-Ceq \\al(3,6)=-20.故填-20.
考点三 系数最大项问题
例3 已知(eq \r(3,x)+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.
(1)求eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(2n)的二项式系数最大的项;
(2)求eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(2n)的展开式系数最大的项.
解:由题意知,22n-2n=992,即(2n-32)(2n+31)=0,
所以2n=32(负值舍去),解得n=5.
(1)由二项式系数的性质知,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(1,x)))eq \s\up12(10)的展开式中第6项的二项式系数最大,即Ceq \\al(5,10)=252.
所以T6=Ceq \\al(5,10)(2x)5eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,x5)))=Ceq \\al(5,10)25=8 064.
(2)设第r+1项的系数最大,
因为Tr+1=Ceq \\al(r,10)(2x)10-req \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,xr)))=Ceq \\al(r,10)210-rx10-2r,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,10)210-r≥Ceq \\al(r-1,10)210-r+1,,Ceq \\al(r,10)210-r≥Ceq \\al(r+1,10)210-r-1,))
得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,10)≥2Ceq \\al(r-1,10),,2Ceq \\al(r,10)≥Ceq \\al(r+1,10),))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(11-r≥2r,,2(r+1)≥10-r,))
解得eq \f(8,3)≤r≤eq \f(11,3),
因为r∈N,所以r=3.故系数最大的项是第4项,第4项为T4=Ceq \\al(3,10)27x4=15 360x4.
点拨 求二项式系数最大项,如果n是偶数,则中间一项eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(第\f(n,2)+1项))的二项式系数最大;如果n是奇数,则中间两项(第eq \f(n+1,2)项与第eq \f(n+1,2)+1项)的二项式系数相等并最大.求展开式系数最大项,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,列出不等式组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ar≥Ar-1,,Ar≥Ar+1,))从而解出r,即得展开式系数最大的项.
变式3 已知(xeq \s\up6(\f(2,3))+3x2)n的展开式中第3项与第4项的二项式系数相等.
(1)求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求展开式中系数最大的项.
解:(1)易知n=5,故展开式共有6项,其中二项式系数最大的项为第三、第四两项.
所以T3=Ceq \\al(2,5)(xeq \s\up6(\f(2,3)))3·(3x2)2=90x6,
T4=Ceq \\al(3,5)(xeq \s\up6(\f(2,3)))2·(3x2)3=270xeq \s\up6(\f(22,3)).
(2)设展开式中第r+1项的系数最大.
Tr+1=Ceq \\al(r,5)·(xeq \s\up6(\f(2,3)))5-r·(3x2)r=Ceq \\al(r,5)·3r·xeq \s\up6(\f(10+4r,3)),
故有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(r,5)·3r≥Ceq \\al(r-1,5)·3r-1,,Ceq \\al(r,5)·3r≥Ceq \\al(r+1,5)·3r+1,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(3,r)≥\f(1,6-r),,\f(1,5-r)≥\f(3,r+1).))
解得eq \f(7,2)≤r≤eq \f(9,2).因为r∈N,
所以r=4,即展开式中第5项的系数最大.
T5=Ceq \\al(4,5)·xeq \s\up6(\f(2,3))·(3x2)4=405xeq \s\up6(\f(26,3)).
考点四 可化为二项式的展开式
例5 (eq \f(x,2)+eq \f(1,x)+eq \r(2))5的展开式中的常数项为 .(用数字作答)
解法一:原式=(eq \f(x2+2\r(2)x+2,2x))5=eq \f(1,32x5)·[(x+eq \r(2))2]5=eq \f(1,32x5)·(x+eq \r(2))10.
求原式的展开式中的常数项,转化为求(x+eq \r(2))10的展开式中含x5项的系数,即Ceq \\al(5,10)·(eq \r(2))5.
所以所求的常数项为eq \f(Ceq \\al(5,10)·(\r(2))5,32)=eq \f(63\r(2),2).
解法二:要得到常数项,可以对5个括号中各项的选取情况进行分类:
①5个括号中都选取常数项,这样得到的常数项为(eq \r(2))5.
②5个括号中的1个选eq \f(x,2),1个选eq \f(1,x),3个选eq \r(2),这样得到的常数项为Ceq \\al(1,5)eq \f(1,2)·Ceq \\al(1,4)·Ceq \\al(3,3)(eq \r(2))3.
③5个括号中的2个选eq \f(x,2),2个选eq \f(1,x),1个选eq \r(2),这样得到的常数项为Ceq \\al(2,5)(eq \f(1,2))2·Ceq \\al(2,3)·eq \r(2).
因此展开式的常数项为(eq \r(2))5+Ceq \\al(1,5)eq \f(1,2)·Ceq \\al(1,4)·Ceq \\al(3,3)(eq \r(2))3+Ceq \\al(2,5)(eq \f(1,2))2·Ceq \\al(2,3)·eq \r(2)=eq \f(63\r(2),2).故填eq \f(63\r(2),2).
点拨 三项式的展开式问题,通常可用方法一化为二项式问题,或者用方法二化为计数问题.
变式5 (2020·河南高三月考)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))eq \s\up12(4)的展开式中的常数项为( )
A.36 B.-36 C.48 D.-48
解:因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))4=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(x+y,xy)))4=(x+y)4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,xy)))4,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+y-\f(1,x)-\f(1,y)))4的展开式中的常数项为(Ceq \\al(2,4)x2y2)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(2,4)·\f(1,x2y2)))=36.故选A.
课后作业
1.(山东淄博市2019届部分学校高三阶段性诊断)(x-eq \f(1,\r(3,x)))8展开式的常数项为 ( )
A.-56 B.-28 C.56 D.28
解:(x-eq \f(1,\r(3,x)))8展开式的通项公式为
Tr+1=Ceq \\al(r,8)·x8-r·(-eq \f(1,\r(3,x)))r=Ceq \\al(r,8)·(-1)r·x8-eq \f(4,3)r,令8-eq \f(4,3)r=0,得r=6,所以所求常数项为Ceq \\al(6,8)·(-1)6=28.故选D.
2.已知(1+x)n的展开式中第4项与第8项的二项式系数相等,则奇数项的二项式系数和为
( )
A.29 B.210 C.211 D.212
解:由题意,Ceq \\al(3,n)=Ceq \\al(7,n),解得n=10.则奇数项的二项式系数和为2n-1=29.故选A.
3.(x+eq \f(a,x))(2x-eq \f(1,x))5的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中的常数项为 ( )
A.-40 B.-20 C.20 D.40
解:在(x+eq \f(a,x))(2x-eq \f(1,x))5中,令x=1,得(1+a)(2-1)5=2,即a=1.
原式=x·(2x-eq \f(1,x))5+eq \f(1,x)(2x-eq \f(1,x))5,故常数项为x·Ceq \\al(3,5)(2x)2(-eq \f(1,x))3+eq \f(1,x)·Ceq \\al(2,5)(2x)3·(-eq \f(1,x))2=-40+80=40.故选D.
4.在二项式(x2+x+1)(x-1)5的展开式中,含x4项的系数是 ( )
A.-25 B.-5 C.5 D.25
解:因为(x2+x+1)(x-1)=x3-1,所以原式可化为(x3-1)(x-1)4.故展开式中,含x4项的系数为Ceq \\al(3,4)(-1)3-Ceq \\al(0,4)=-4-1=-5.故选B.
5.若(1+x)+(1+x)2+…+(1+x)n=a0+a1(1-x)+a2(1-x)2+…+an(1-x)n,则a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan等于 ( )
A.eq \f(3,4)(3n-1) B.eq \f(3,4)(3n-2)
C.eq \f(3,2)(3n-2) D.eq \f(3,2)(3n-1)
解:在展开式中,令x=2,得3+32+33+…+3n=a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan,
即a0-a1+a2-a3+…+(-1)nan=eq \f(3(1-3n),1-3)=eq \f(3,2)(3n-1).
故选D.
6.(山东郓城一中等学校2019届高三第三次模拟)已知二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(1,\r(x))))eq \s\up12(n)(n∈N*)的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,则x3的系数为
( )
A.14 B.-14 C.240 D.-240
解:二项展开式的通项Tr+1=Ceq \\al(r,n)(2x)n-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,\r(x))))eq \s\up12(r),
由展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,可得Ceq \\al(1,n)∶Ceq \\al(2,n)=2∶5,即eq \f(2n,n(n-1))=eq \f(2,5),解得n=6或n=0(舍去).
所以Tr+1=Ceq \\al(r,6)26-r(-1)rx6-eq \f(3,2)r,令6-eq \f(3,2)r=3,解得r=2,所以x3的系数为Ceq \\al(2,6)26-2(-1)2=240.故选C.
7.(2020·河北高二期末)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x4+\f(1,x2)+2x))5的展开式中含x5项的系数为 ( )
A.160 B.210 C.120 D.252
解:因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x4+\f(1,x2)+2x))5=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,x)))10,所以Tr+1=Ceq \\al(r,10)(x2)10-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))r=Ceq \\al(r,10)x20-3r,当r=5时,T6=Ceq \\al(5,10)x5=252x5.故选D.
8.【多选题】(2020·全国高三月考)设f(x)是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)展开式的中间项,则f(x)≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立的必要不充分条件是 ( )
A.m∈[0,+∞) B.m∈eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,4),+∞))
C.m∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5,4),5)) D.m∈[5,+∞)
解:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)的展开式中共有7项,所以中间项为第4项.
因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(1,2x)))eq \s\up12(6)展开式的通项为
Tr+1=Ceq \\al(r,6)(x2)6-req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2x)))eq \s\up12(r)=eq \f(1,2r)Ceq \\al(r,6)x12-3r,
令r=3,得T4=eq \f(1,8)Ceq \\al(3,6)x3=eq \f(5,2)x3,所以f(x)=eq \f(5,2)x3.
因为f(x)≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
所以eq \f(5,2)x3≤mx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
所以m≥eq \f(5,2)x2在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),\r(2)))上恒成立,
当x=eq \r(2)时,eq \f(5,2)x2有最大值5,所以m≥5,
所以符合条件的是AB.故选AB.
9.(江西南昌外国语学校2019届高三适应性测试)设m为正整数,(x+y)2m展开式的二项式系数的最大值为a,(x+y)2m+1展开式的二项式系数的最大值为b,若15a=8b,则m= .
解:(x+y)2m展开式中二项式系数的最大值为a=Ceq \\al(m,2m),
(x+y)2m+1展开式中二项式系数的最大值为b=Ceq \\al(m+1,2m+1),
因为15a=8b,所以15Ceq \\al(m,2m)=8Ceq \\al(m+1,2m+1),即15·eq \f((2m)!,m!m!)=8·eq \f((2m+1)!,m!(m+1)!),解得m=7.故填7.
10.(浙江嘉兴市2020届高三上9月教学测试)二项式(eq \r(6,x)+eq \f(1,\r(3,x)))6的展开式中,所有有理项(系数为有理数,x的次数为整数的项)的系数之和为;把展开式中的项重新排列,则有理项互不相邻的排法共有 种.(用数字作答)
解:因为二项式(eq \r(6,x)+eq \f(1,\r(3,x)))6的展开式的通项为Tr+1=Ceq \\al(r,6)xeq \s\up6(\f(6-r,6))x-eq \f(1,3)r=Ceq \\al(r,6)xeq \s\up6(\f(2-r,2)),
因为eq \f(2-r,2)=1-eq \f(r,2)∈Z,所以r=0,2,4,6,
故所有有理项的系数为Ceq \\al(0,6)+Ceq \\al(2,6)+Ceq \\al(4,6)+Ceq \\al(6,6)=1+15+15+1=32;
展开式中共有7项,其中4项为有理项,将另外三项排列有Aeq \\al(3,3)种,有理项插空排列有Aeq \\al(4,4),把展开式中的项重新排列,则有理项互不相邻的排法共有Aeq \\al(3,3)Aeq \\al(4,4)=144种.故填32;144.
11.求证:32n+2-8n-9能被64整除(n∈N*).
证明:因为32n+2-8n-9=32·32n-8n-9
=9·9n-8n-9=9(8+1)n-8n-9
=9(Ceq \\al(0,n)8n+Ceq \\al(1,n)8n-1+…+Ceq \\al(n-1,n)·8+Ceq \\al(n,n)·1)-8n-9
=9(8n+Ceq \\al(1,n)8n-1+…+Ceq \\al(n-2,n)82)+9·8n+9-8n-9
=9×82(8n-2+Ceq \\al(1,n)8n-3+…+Ceq \\al(n-2,n))+64n
=64[9(8n-2+Ceq \\al(1,n)8n-3+…+Ceq \\al(n-2,n))+n].
所以32n+2-8n-9能被64整除.
12.(2019·江苏卷)设(1+x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,n≥4,n∈N*,已知aeq \\al(2,3)=2a2a4.
(1)求n的值;
(2)设(1+eq \r(3))n=a+beq \r(3),其中a,b∈N*,求a2-3b2的值.
解:(1)因为(1+x)n=Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)x+Ceq \\al(2,n)x2+…+Ceq \\al(n,n)xn,n≥4,
所以a2=Ceq \\al(2,n)=eq \f(n(n-1),2),
a3=Ceq \\al(3,n)=eq \f(n(n-1)(n-2),6),
a4=Ceq \\al(4,n)=eq \f(n(n-1)(n-2)(n-3),24).
因为aeq \\al(2,3)=2a2a4,所以eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(n(n-1)(n-2),6)))eq \s\up12(2)=2×eq \f(n(n-1),2)×eq \f(n(n-1)(n-2)(n-3),24),解得n=5.
(2)由(1)知,n=5.
(1+eq \r(3))n=(1+eq \r(3))5
=Ceq \\al(0,5)+Ceq \\al(1,5)eq \r(3)+Ceq \\al(2,5)(eq \r(3))2+Ceq \\al(3,5)(eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(eq \r(3))4+
Ceq \\al(5,5)(eq \r(3))5
=a+beq \r(3).
解法一:因为a,b∈N*,所以a=Ceq \\al(0,5)+3Ceq \\al(2,5)+9Ceq \\al(4,5)=76,b=Ceq \\al(1,5)+3Ceq \\al(3,5)+9Ceq \\al(5,5)=44,
从而a2-3b2=762-3×442=-32.
解法二:(1-eq \r(3))5=Ceq \\al(0,5)+Ceq \\al(1,5)(-eq \r(3))+Ceq \\al(2,5)(-eq \r(3))2+Ceq \\al(3,5)·(-eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(-eq \r(3))4+Ceq \\al(5,5)(-eq \r(3))5
=Ceq \\al(0,5)-Ceq \\al(1,5)eq \r(3)+Ceq \\al(2,5)(eq \r(3))2-Ceq \\al(3,5)(eq \r(3))3+Ceq \\al(4,5)(eq \r(3))4- Ceq \\al(5,5)(eq \r(3))5.
因为a,b∈N*,所以(1-eq \r(3))5=a-beq \r(3).
因此a2-3b2=(a+beq \r(3))(a-beq \r(3))=(1+eq \r(3))5×(1-eq \r(3))5=(-2)5=-32.
13.已知二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)+2x))eq \s\up12(n).
(1)若展开式中第5项,第6项与第7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大的项的系数;
(2)若展开式前三项的二项式系数和等于79,求展开式中系数最大的项.
解:(1)因为Ceq \\al(4,n)+Ceq \\al(6,n)=2Ceq \\al(5,n),所以n2-21n+98=0,
所以n=7或n=14.
当n=7时,展开式中二项式系数最大的项是T4和T5.
所以T4的系数为Ceq \\al(3,7)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(4)×23=eq \f(35,2),
T5的系数为Ceq \\al(4,7)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(3)×24=70.
当n=14时,展开式中二项式系数最大的项是T8.
所以T8的系数为Ceq \\al(7,14)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(7)×27=3 432.
(2)因为Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(2,n)=79,所以n2+n-156=0,
所以n=12或n=-13(舍去).设第k+1项的系数最大,
因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)+2x))eq \s\up12(12)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(12)(1+4x)12,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Ceq \\al(k,12)4k≥Ceq \\al(k-1,12)4k-1,,Ceq \\al(k,12)4k≥Ceq \\al(k+1,12)4k+1.))所以9.4≤k≤10.4,所以k=10.
所以展开式中系数最大的项为第11项,
且T11=Ceq \\al(10,12)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(2)·210·x10=16 896x10.
附加题 (2020届湖北百校高三10月联考)已知(1-x+mx2)6的展开式中x4的系数小于90,则m的取值范围为 .
解:(1-x+mx2)6的通项为
Tr+1=Ceq \\al(r,6)(1-x)6-r(mx2)r,r=0,1,…,6,
(1-x)6-r的通项公式为
Tl+1=Ceq \\al(l,6-r)(-x)l,l=0,1,…,6-r,
令l+2r=4,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=0,,l=4))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=1,,l=2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r=2,,l=0.))
则展开式中x4的系数为Ceq \\al(0,6)Ceq \\al(4,6)+Ceq \\al(1,6)Ceq \\al(2,5)m+Ceq \\al(2,6)Ceq \\al(0,4)m2<90,
即m2+4m-5<0,解得-5<m<1,即m的取值范围为(-5,1).故填(-5,1).