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专题5.4 二项式定理(5类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册)
展开TOC \ "1-3" \h \z \t "正文,1"
\l "_Tc121250045" 【考点1:二项展开式与通项】 PAGEREF _Tc121250045 \h 1
\l "_Tc121250046" 【考点2:二项式系数与项系数】 PAGEREF _Tc121250046 \h 5
\l "_Tc121250047" 【考点3:二项展开式中的系数和】 PAGEREF _Tc121250047 \h 8
\l "_Tc121250048" 【考点4:二项式系数或展开式系数的最值问题】 PAGEREF _Tc121250048 \h 14
\l "_Tc121250048" 【考点5:二项式定理的应用】17
【考点1:二项展开式与通项】
【知识点:二项展开式与通项】
[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
1.(2007·全国·高考真题(文))二项式(2+33x)50的展开式中系数为有理数的项共有( )
A.6项B.7项C.8项D.9项
【答案】D
【分析】由二项式的通项公式结合有理项的性质即可求解.
【详解】二项式的通项Tr+1=C50r(2)50-r(33x)r=225-r23r3C50rxr,
若要系数为有理数,则25-r2∈Z,r3∈Z,0≤r≤50,且r∈Z,
即r2∈Z,r3∈Z,易知满足条件的r∈{0,6,12,18,24,30,36,42,48},
故系数为有理数的项共有9项.
故选:D
2.(2022·江苏·南京田家炳高级中学高二期中)化简x+14-4x+13+6x+12-4x+1+1的结果为( )
A.x4B.x-14C.x+14D.x4-1
【答案】A
【分析】逆用二项展开式定理即可得答案.
【详解】x+14-4x+13+6x+12-4x+1+1
=x+14+C41x+13×-1+C42x+12×-12+C43x+1×-13+-14
=x+1-14=x4
故选:A.
3.(2007·四川·高考真题(文))(1-2x)10展开式中的x3的系数为______________.(用数字作答)
【答案】-960
【分析】利用二项展开式的通项公式求出第r+1项,令x的指数为3求出展开式中x3的系数即可.
【详解】解:设求的项为Tr+1=C10r(-2x)r,
令r=3,∴T4=-C10323x3=-960x3,∴(1-2x)10展开式中的x3的系数为-960.
故答案为:-960
4.(2007·四川·高考真题(文))x-1xn的展开式中的第5项为常数项,那么正整数n的值是___________.
【答案】8
【分析】根据二项式展开式的通项公式可得第5项为T4+1=(-1)4Cn4xn-8,结合题意即可求解.
【详解】由题意知,(x-1x)n展开式的通项公式为
Tr+1=Cnrxn-r(-1x)r=(-1)rCnrxn-2r,
所以第5项为T4+1=(-1)4Cn4xn-8,
由第5项为常数项,得n-8=0,解得n=8.
故答案为:8.
5.(2007·安徽·高考真题(理))若x+1x-2n的展开式中常数项为-20,则自然数n=__________.
【答案】3
【分析】先凑二项式,再利用二项式展开式的通项公式求出第r+1项,令x的指数是0得常数项,列出方程即可求解.
【详解】由题意得x+1x-2n=x-1x2n,x-1x2n的展开式为Tr+1=C2nrx2n-r-1xr=-1rC2nrxn-r,令n-r=0得到n=r
∴展开式中的常数项为-1nC2nn,∴-1nC2nn=-20,解得n=3
故答案为:3
6.(2022·全国·高三专题练习)展开式x2+1x+y3+1y10中,常数项为____.
【答案】12600
【分析】要使展开式中出现常数项,则二项展开式中Tr+1=C10rx2+1x10-ry3+1yr中x2+1x10-r与y3+1ym的二项展开式均为常数,结合二项展开式理解运算.
【详解】x2+1x+y3+1y10=x2+1x+y3+1y10的二项展开式Tr+1=C10rx2+1x10-ry3+1yr,r=0,1,...,10,
x2+1x10-r的二项展开式为T'k+1=C10-rkx210-r-k1xk=C10-rkx20-2r-3k,k=0,1,...,10-r,
y3+1ym的二项展开式为T″m+1=Crmy3r-m1ym=Crmy3r-4m,m=0,1,...,r,
若展开式中的常数项满足,则可得20-2r-3k=03r-4m=0r,k,m∈N,解得r=4m=3k=4,
故常数项为:C104⋅C64⋅C43=12600.
故答案为:12600.
7.(2022·全国·高三专题练习)1-yx(x-y)8的展开式中,含x5y3项的系数为___________.
【答案】-84
【分析】将多项式按第一项展开,再将各项通过二项式定理拼成x5y3的形式,计算出结果.
【详解】解:由题知1-yx(x-y)8=(x-y)8-yx(x-y)8,
将含x5y3项记为M,则M=C83x5(-y)3-yxC82x6(-y)2=-56x5y3-28x5y3=-84x5y3,
故含x5y3项的系数为-84.
故答案为:-84
8.(2022·全国·高三专题练习)5-3x+2yn展开式中不含y的项的系数和为64,则展开式中的常数项为___________.
【答案】15625
【分析】根据题意,令y的指数为0,得5-3xn,再令x=1,得5-3x+2yn的展开式中不含y的项的系数和为5-3n,解得n,再求展开式中的常数项.
【详解】5-3x+2yn展开式中不含y的项,即展开式中y的指数为0,即5-3xn的展开式,
再令x=1,得5-3x+2yn展开式中不含y的项的系数和为5-3n=64,∴n=6,
求5-3x+2y6展开式中的常数项,由5-3x+2y6=5-3x-2y6,
所以展开式中的常数项为C60×56=15625.
故答案为:15625
9.(2022·全国·高三专题练习)求展开式2x3-3x3x-1x6中的常数项.
【答案】-15
【分析】原式可化为2x-32(x-1x)6-3x-3(x-1x)6,然后写出(x-1x)6的通项,结合常数项指数为零,求出结果.
【详解】由题知:原式=2x-32(x-1x)6-3x-3(x-1x)6,
(x-1x)6的通项为 Tk+1=C6k(x)6-k⋅(-1x)k=(-1)kC6k⋅x3-3k2,k=0,1,⋯,6
令3-3k2=32,得k=1;令3-3k2=3,得k=0.
即原式展开式中的常数项为:-2C61-3C60=-15.
10.(2022·黑龙江·大庆市东风中学高二期中)记(2x+1x)n展开式中第m项的系数为bm.
(1)求bm的表达式;
(2)若n=6,求展开式中的常数项;
(3)若b3=2b4,求n.
【答案】(1)bm=2n-m+1Cnm-1
(2)160
(3)5
【分析】(1)利用二项式定理写出(2x+1x)n展开式的第m项即可求解;(2)结合二项式定理,写出(2x+1x)n展开式中的通项,然后令自变量的幂数为0即可求解;(3)结合(1)中结论,利用组合数性质即可求解.
(1)
由题意,(2x+1x)n=(2x+x-1)n展开式中第m项为Cnm-1(2x)n-(m-1)(x-1)m-1=2n-m+1Cnm-1xn-2m+2,
故bm=2n-m+1Cnm-1.
(2)
当n=6时,(2x+1x)6=(2x+x-1)6展开式通项为C6r(2x)6-r(x-1)r=26-rC6rx6-2r,
令6-2r=0,即r=3,此时展开式中的常数项26-3C63=160,
即展开式中的常数项为160.
(3)
因为b3=2b4,由(1)中知,
2n-2Cn2=2⋅2n-3Cn3,即Cn2=Cn3,
由组合数性质可知,n=5.
【考点2:二项式系数与项的系数】
【知识点:二项式系数与项的系数】
1.(2022·全国·高三专题练习)若2x-1xn的展开式中第2项与第6项的二项式系数相等,则该展开式中的常数项为( )
A.-160B.160C.-1120D.1120
【答案】A
【分析】根据第2项和第6项的二项式系数相等可构造方程求得n,由此可得展开式通项,令r=3即可求得常数项
【详解】因为2x-1xn展开式中的第2项和第6项的二项式系数相等,
∴Cn1=Cn5,解得:n=6,
∴2x-1x6展开式通项公式为:Tr+1=C6r2x6-r-1xr=C6r⋅-1r⋅26-r⋅x3-r,
令3-r=0,解得:r=3,∴该展开式中的常数项为C63⋅-13×23=-160,
故选:A
2.(2022·浙江省杭州学军中学高三期中)已知1x+my2x-y5的展开式中x2y4的系数为40,则m的值为( )
A.-2B.-1C.1D.2
【答案】B
【分析】首先变形得1x+my2x-y5=1x2x-y5+my2x-y5,然后利用二项式展开式的通项公式Tr+1=Cnran-rbr求出x2y4的系数即可.
【详解】由题意可得1x+my2x-y5=1x2x-y5+my2x-y5,
在1x2x-y5的展开式中,由x-1C5r2x5-r-yr=-1r⋅25-rC5rx4-ryr,
令4-r=2r=4无解,即1x2x-y5的展开式没有x2y4项;
在my2x-y5的展开式中,由myC5r2x5-r-yr=-1r⋅25-rmC5rx5-ryr+1,
令5-r=2r+1=4解得r=3,即my2x-y5的展开式中x2y4的项的系数为-13⋅25-3mC53=-40m,又x2y4的系数为40,所以-40m=40,解得m=-1.
故选:B
3.(2007·全国·高考真题(理))ax+17的展开式中,x3的系数是x2的系数与x4的系数的等差中项.若实数a>1,那么a=___________.
【答案】1+105
【分析】利用二项展开式通项公式求得所需系数,再利用等差中项公式得到关于a的方程,求解即可得到a的值.
【详解】因为ax+17=1+ax7的二项展开式通项公式为Tk+1=C7k11-kaxk=akC7kxk,
故x3的系数为a3C73=35a3,x2的系数为a2C72=21a2,x4的系数为a4C74=35a4,
所以由题意可得21a2+35a4=2×35a3,整理得a25a2-10a+3=0,
解得a=0或a=1±105,
因为a>1,所以a=1+105.
故答案为:1+105.
4.(2023·全国·高三专题练习)xx+1x4n的展开式中,第3项的二项式系数比第2项的二项式系数大44,则展开式中的常数项是第____项.
【答案】4
【分析】根据题中条件求出n的值,写出二项展开式通项,令x的指数为零,求出参数值,即可得解.
【详解】由题意可得Cn2-Cn1=nn-12-n=n2-3n2=44,即n2-3n-88=0,
∵n∈N*,解得n=11,
xx+1x411的展开式通项为Tk+1=C11k⋅x3211-k⋅x-4k=C11k⋅x33-11k2,
由33-11k2=0,可得k=3,因此,展开式中的常数项是第4项.
故答案为:4.
5.(2022·全国·高三专题练习)已知(x+m)(2x-1)6的展开式中x2的系数是20,则实数m=______.
【答案】815
【分析】根据多项式中前一项进行展开,然后用二项式定理将两个项中关于x2的找出相加等于20即可求出m.
【详解】解:由题知,(x+m)(2x-1)6=x(2x-1)6+m(2x-1)6,
所以展开式中x2系数是C65⋅2⋅(-1)5+C64⋅22⋅(-1)4⋅m=20,
解得:m=815.
故答案为:815
6.(2022·云南·昆明一中高三阶段练习)若3x+xn的展开式的所有项的系数和与二项式系数和的比值是32,则展开式中x3项的系数是___________.
【答案】15
【分析】先赋值求出所有项的系数,进而计算出n,再根据二项式定理计算展开式中x3项的系数.
【详解】令x=1,得所有项的系数和为4n,二项式系数和为2n,所以4n2n=2n=32,即n=5, (3x+x)5的第r+1项为C5r⋅(3x)5-r⋅x12r=C5r⋅35-r⋅x5-r2
令5-r2=3,得r=4
所以x3项的系数是C54×3=15
故答案为:15
7.(2022·全国·高三专题练习)(x+y2x2)8的展开式中x2y2的系数为__________(用数字作答).
【答案】7
【分析】根据二项式的通项公式进行求解即可.
【详解】二项式(x+y2x2)8的通项公式为:Tr+1=C8r⋅x8-r⋅y2x2r=C8r⋅x8-3ryr⋅12r,
令r=2,所以x2y2的系数为C82⋅122=7,
故答案为:7
【考点3:二项展开式中的系数和】
【知识点: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+…=eq \f(f1+f-1,2),
②偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=eq \f(f1-f-1,2).
[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.
1.(2021·广西·梧州市黄埔双语实验学校高三期中(理))1+x4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0-a1+a2-a3+a4=( )
A.1B.3C.0D.-3
【答案】C
【分析】根据展开式,利用赋值法取x=-1即得.
【详解】因为1+x4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,
令x=-1,可得a0-a1+a2-a3+a4=1-14=0.
故选:C.
2.(2022·全国·高三专题练习)已知Cn3=Cn6,设2x-3n=a0+a1x-1+a2x-12+⋅⋅⋅+anx-1n,则a1+a2+⋅⋅⋅+an=( )
A.-1B.0C.1D.2
【答案】D
【分析】利用组合数的性质可求得n的值,再利用赋值法可求得a0和a0+a1+a2+⋅⋅⋅+an的值,作差可得出所求代数式的值.
【详解】因为Cn3=Cn6,所以由组合数的性质得n=3+6=9,
所以2x-39=a0+a1x-1+a2x-12+⋅⋅⋅+a9x-19,
令x=2,得2×2-39=a0+a1+a2+⋅⋅⋅+a9,即a0+a1+a2+⋅⋅⋅+a9=1.
令x=1,得2×1-39=a0=-1,
所以a1+a2+⋅⋅⋅+a9=a0+a1+a2+⋅⋅⋅+a9-a0=1--1=2,
故选:D.
3.(2023·全国·高三专题练习)已知(2+x)(1-2x)5=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6,则( )
A.a0的值为2
B.a5的值为16
C.a1+a2+a3+a4+a5+a6的值为-5
D.a1+a3+a5的值为120
【答案】ABC
【分析】对于A,利用赋值法,令x=0即可求解;
对于B,利用二项式展开式的通项进行求解;
对于C,利用赋值法,令x=1得到a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6,再减去a0即可;
对于D,利用赋值法,分别令x=1与x=-1,得到两个式子联立即可求解.
【详解】对于A,令x=0,得a0=2×1=2,故A正确;
对于B,(1-2x)5的展开式的通项为Tr+1=C5r⋅-2xr=C5r-2rxr,所以a5=2×-25C55+1×-24C54=-64+80=16,故B正确;
对于C,令x=1,得(2+1)(1-2×1)5=a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6 ①,即a1+a2+a3+a4+a5+a6=-3-a0=-3-2=-5,故C正确;
对于D,令x=-1,得(2-1)[1-2×(-1)]5=a0-a1+a2-a3+a4-a5+a6 ②,由①②解得a1+a3+a5=-123,故D不正确.
故选:ABC
4.(2023·全国·高三专题练习)已知二项式ax-1x6,则下列说法正确的是( )
A.若a=1,则展开式中的常数项为15
B.若a=2,则展开式中各项系数之和为1
C.若展开式中的常数项为60,则a=2
D.若展开式中各项系数之和为64,则a=2
【答案】AB
【分析】根据二项式定理的展开式通项,代入或求解验证,即可得到答案.
【详解】二项式ax-1x6,
对于A,若a=1,则x-1x6展开式的通项Tr+1=C6r-1rx6-32r,
令6-32r=0,得r=4,故所求常数项为C64=15,故A正确;
对于B,若a=2,令x=1,则2x-1x6展开式中各项系数之和为2-16,故B正确;
对于C,由通项Tr+1=C6r⋅ax6-r⋅-1xr=C6r⋅-1r⋅a6-r⋅x6-32r,
令6-32r=0,得r=4,
故所求常数项为C64⋅a2=15a2=60,解得a=±2,故C错误;
对于D,令x=1,则展开式中各项系数之和为a-16,
由已知得,a-16=64,解得a=﹣1或a=3,故D错误.
故选:AB.
5.(2022·广东佛山·高三期中)设(2x-1)5=a0+a1x+⋯+a5x5,则下列说法正确的是( )
A.a0=1B.a1+a2+a3+a4+a5=1
C.a0+a2+a4=-121D.a1+a3+a5=122
【答案】CD
【分析】赋值令x=0,x=1,x=-1,代入整理运算,逐项判断.
【详解】令x=0,则(-1)5=a0,即a0=-1,A错误;
令x=1,则15=a0+a1+a2+a3+a4+a5,即a0+a1+a2+a3+a4+a5=1①,
则a1+a2+a3+a4+a5=2,B错误;
令x=-1,则-35=a0-a1+a2-a3+a4-a5,即a0-a1+a2-a3+a4-a5=-243②,
由①②可得:a0+a2+a4=-121,a1+a3+a5=122,C、D正确;
故选:CD.
6.(2022·江苏·南京田家炳高级中学高二期中)若2x-110=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,x∈R,则( )
A.a1+a2+⋯+a10=1B.a0+a1+a2+⋯+a10=310
C.a2=160D.a12+a222+a323+⋯+a10210=-1
【答案】BD
【分析】利用赋值法和二项式项的系数性质依次判断选项即可.
【详解】对选项A, 2x-110=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,
令x=0,得a0=1,令x=1,得a0+a1+a2+⋯+a10=1,
所以a1+a2+⋯+a10=0,故A错误.
对选B,因为2x-110=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,
所以a0+a1+a2+⋯+a10表示2x+110的各项系数之和,
令x=1,则a0+a1+a2+⋯+a10=310,故B正确.
对选项C,a2x2=C1022x2⋅-18=180x2,所以a2=180,故C错误.
对选项D,因为2x-110=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,a0=1,
令x=12,则2⋅12-110=1+a12+a222+a323+⋯+a10210=0,
则a12+a222+a323+⋯+a10210=-1,故D正确.
故选:BD
7.(2023·全国·高三专题练习)设x-12+x3=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a1=________,2a2+3a3+4a4=________.
【答案】 -4 31
【分析】a1即为x-12+x3中x系数,
又x-12+x3=x2+x3-2+x3,分别求x2+x3与2+x3一次项即可.注意到x-12+x3'=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4'
= a1+2a2x+3a3x2+4a4x3=x+224x-1,令x=1,结合a1可得答案.
【详解】因x-12+x3=x2+x3-2+x3,
则a1=C33⋅23-C32⋅22=-4.
注意到x-12+x3'=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4'
= a1+2a2x+3a3x2+4a4x3=x+224x-1,令x=1,
得a1+2a2+3a3+4a4=27,又a1=-4,得2a2+3a3+4a4 =31.
故答案为:-4;31.
8.(2022·贵州·贵阳一中高三阶段练习(理))已知1+ax2x-1x5的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中一次项系数为___________.
【答案】80
【分析】先运用赋值法求出a的值,然后运用二项式定理的展开式求一次项系数.
【详解】令x=1,可得1+ax2x-1x5的展开式中各项系数的和为(1+a) · (2-1)5=2,∴a=1.
1+ax2x-1x5=1+1x2x-1x5 =1+1x32x5-80x3+80x-40 · 1x+10 · 1x3-1x5,故该展开式中一次项为80x,故答案为80.
故答案为:80.
9.(2023·江西景德镇·模拟预测(理))已知ax+15的展开式中,所有项的系数的和为243,则其展开式中x2项的系数为___________.
【答案】40
【分析】根据题意,令x=1,求出a,再利用公式求出x2项的系数.
【详解】令x=1,则(a+1)5=243,得a=2,
对于(2x+1)5,其展开式中x2项的系数为:4C52=40.
故答案为:40
10.(2022·上海市向明中学高一期末)已知对任意给定的实数x,都有(1-2x)100=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+⋯+a100(x+1)100.求值:
(1)a0+a1+a2+⋯+a100;
(2)a1+a3+a5+⋯+a99.
【答案】(1)1
(2)1-51002
【分析】(1)利用赋值法求解,令x=0可得结果;
(2)利用赋值法求解,令x=-2可得结果;
【详解】(1)因为(1-2x)100=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+⋯+a100(x+1)100,
令x=0,则a0+a1+a2+⋯+a100=1;
(2)令x=-2,则a0-a1+a2-⋯+a100=5100,
由(1)知a0+a1+a2+⋯+a100=1,
两式相减可得a1+a3+a5+⋯+a99=1-51002.
11.(2022·上海市嘉定区第一中学高二期末)已知3-2x11=a0+a1x+a2x2+⋯+a11x11.求:
(1)a1+a2+⋯+a11;
(2)a1+a2+⋯+a11;
(3)a1+2a2+⋯+11a11.
【答案】(1)1-311
(2)511-311
(3)-22
【分析】(1)利用赋值法即可得解;
(2)先由二项式定理判断系数的正负情况,再由赋值法求得奇数项与偶数项系数之差,从而得解;
(3)利用导数及赋值法即可得解.
【详解】(1)因为3-2x11=a0+a1x+a2x2+⋯+a11x11,
所以令x=0,得3-2×011=a0+a1×0+a2×02+⋯+a11×011,即a0=311,
令x=1,得a0+a1+a2+⋯+a11=3-2×111=1,
所以a1+a2+⋯+a11=1-311.
(2)因为3-2x11的二项式展开通项为Tk+1=C11k3k-2x11-k=-211-k3kC11kx11-k,
所以a0,a2,⋯,a10>0,a1,a3,⋯,a11<0,
故a1+a2+⋯+a11=a2+a4+⋯+a10-a1+a3+⋯+a11,
令x=-1,得a0-a1+a2+⋯-a11=3+211=511,即a0+a2+a4+⋯+a10-a1+a3+⋯+a11=511,
又因为a0=311,
所以a1+a2+⋯+a11=a2+a4+⋯+a10-a1+a3+⋯+a11=511-311.
(3)令fx=3-2x11=a0+a1x+a2x2+⋯+a11x11,
则f'x=113-2x10×-2=-223-2x10,且f'x=a1+2a2x+3a2x2+⋯+11a11x10,
令x=1,则f'1=-223-2×110=-22,且f'1=a1+2a2+3a2+⋯+11a11,
所以a1+2a2+⋯+11a11=-22.
【考点4:二项式系数或展开式系数的最值问题】
【知识点: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eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(ak≥ak-1,,ak≥ak+1))即可求得答案.
1.(2022·河南安阳·高三阶段练习(理))已知x-2xn的展开式中只有第5项是二项式系数最大,则该展开式中各项系数的最小值为( )
A.-448B.-1024C.-1792D.-5376
【答案】C
【分析】先根据二项式系数的性质可得n=8,再结合二项展开式的通项求各项系数ar=-2rC8r,分析列式求系数最小项时r的值,代入求系数的最小值.
【详解】∵展开式中只有第5项是二项式系数最大,则n=8
∴展开式的通项为Tr+1=C8rx8-r-2xr=-2rC8rx8-3r2,r=0,1,...,8
则该展开式中各项系数ar=-2rC8r,r=0,1,...,8
若求系数的最小值,则r为奇数且ar-ar+2≤0ar-ar-2≤0,即-2rC8r--2r+2C8r+2≤0-2rC8r--2r-2C8r-2≤0,解得r=5
∴系数的最小值为a5=-25C85=-1792
故选:C.
2.(2022·黑龙江·哈尔滨七十三中高三阶段练习)已知x+2x2n的展开式中,第3项的系数与倒数第3项的系数之比为116,则展开式中二项式系数最大的项为第( )项.
A.3B.4C.5D.6
【答案】C
【分析】先求出二项式展开的通项公式,分别求出第3项的系数与倒数第3项的系数,由题意得到关于n的方程,即可确定其展开式二项式系数最大项.
【详解】x+2x2n的展开式通项公式为Tr+1=Cnrxn-r2x2r=Cnr⋅2r⋅xn-5r2,
则第3项的系数为Cn2⋅22,倒数第3项的系数为Cnn-2⋅2n-2,
因为第3项的系数与倒数第3项的系数之比为116,
所以Cn2⋅22Cnn-2⋅2n-2=116=2-4,所以Cn2⋅22=Cnn-2⋅2n-6,解得n=8,
所以展开式中二项式系数最大的项为第5项,
故选:C
3.(2022·全国·高二课时练习)已知m为正整数,x+y2m展开式的二项式系数的最大值为a,x+y2m+1展开式的二项式系数的最大值为b,且13a=7b,则m的值为( )
A.4B.5C.6D.7
【答案】C
【分析】根据二项式系数的性质确定a,b,由关系13a=7b列方程求m的值.
【详解】由题意可知C2mm=a,C2m+1m=b,∵13a=7b,
∴13C2mm=7C2m+1m,即132m!m!⋅m!=72m+1!m!⋅m+1!,
∴13=7×2m+1m+1,解得m=6.
故选:C.
4.(2022·全国·高三专题练习)设(1+2x)10=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,则下列说法正确的是( )
A.a0=1B.a1+a2+⋯+a10=310
C.a2=9a1D.展开式中二项式系数最大的项是第5项
【答案】AC
【分析】利用赋值法判断A、B;写出展开式的通项,即可求出a1、a2,进而判断C;根据二项式系数的性质判断D.
【详解】因为(1+2x)10=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,令x=0得a0=(1+2×0)10=1,故A正确;
令x=1得a0+a1+a2+⋯+a10=(1+2×1)10=310,所以a1+a2+⋯+a10=310-1,故B错误;
二项式(1+2x)10展开式的通项为Tr+1=C10r2xr=C10r⋅2r⋅xr,
所以a1=C101⋅21=20,a2=C102⋅22=180,所以a2=9a1,故C正确;
因为二项式(1+2x)10展开式共11项,则展开式中二项式系数最大的项是第6项,为C105,故D错误;
故选:AC.
5.(2022·上海市洋泾中学高三阶段练习)已知二项式x3-26,在其展开式中二项式系数最大的项的系数为____________.
【答案】-160
【分析】根据二项式系数的性质,可知第4项二项式系数最大,写出展开式的第4项即可得到.
【详解】由题意知,n=6.根据二项式系数的性质可得,第4项二项式系数最大.
T4=C63⋅x36-3×-23=-160x9,所以展开式中二项式系数最大的项的系数为-160.
故答案为:-160.
6.(2023·全国·高三专题练习)已知x+akk∈N*,a∈R的展开式中只有第4项的二项式系数最大,且x3项的系数为-160,则a⋅k=______.
【答案】-12
【分析】根据二项式系数的性质求出k的值,再利用二项展开式的通项,结合已知条件求出a的值,即可得出答案.
【详解】∵x+ak的展开式中只有第4项的二项式系数最大,∴k=6
∴二项展开式的通项Tr+1=C6r⋅x6-r⋅ar,令6-r=3,得r=3
∴x3项的系数为a3C63=20a3=-160,∴a=-2
则a⋅k=-12.
故答案为:-12.
7.(2022·江苏·南通市通州区石港中学高二阶段练习)在x+3x2n的二项展开式中,二项式系数之和为64.
(1)求正整数n的值;
(2)求x+3x2n的二项展开式中二项式系数最大的项.
【答案】(1)3;(2)540
【分析】(1)由题意利用二项式系数的性质,求得n的值.
(2)由题意利用二项式系数的性质、二项展开式的通项公式,求得二项式系数最大的项.
(1)
∵在x+3x2n的二项展开式中,二项式系数之和为22n=64,∴2n=6,n=3.
(2)
由(1)小问可知n=3,∴ x+3x2n=x+3x6的二项展开式中,第4项的二项式系数最大,此时r=3,
故二项式系数最大的项为T4=C63⋅33=540.
8.(2022·全国·高二课时练习)已知3x+123xn的展开式中,前三项的系数成等差数列.
(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.
【答案】(1)358;(2)7x23
【分析】(1)利用二项式展开式的通项和等差中项解出n.当n是偶数时,中间项的二项式系数Cnn2最大,当n为奇数时,中间两项的二项式系数Cnn-12,Cnn+12相等且最大.
(2)求系数最大的项,则只需比较相邻两项系数的大小即可.
(1)3x+123xn的展开式的通项Tr+1=Cnr3xn-r123xr=Cnr12rxn-2r3.因为展开式中前三项的系数成等差数列,所以2Cn1⋅12=Cn0+Cn2⋅14,即n=1+nn-18,整理得n2-9n+8=0,解得n=8或n=1.又因为n≥2,所以n=8,所以第5项的二项式系数最大,所以二项式系数最大的项为T5=C84124x8-83=358.
(2)由(1)得展开式中系数为Cnr(12)r由C8r(12)r≥C8r+1(12)r+1C8r(12)r≥C8r-1(12)r-1得2×8!r!(8-r)!≥8!(r+1)!(7-r)!8!r!(8-r)!≥2×8!(r-1)!(9-r)!整理得2r+2≥8-r9-r≥2r,解得2≤r≤3所以当r=2或3时项的系数最大.因此,展开式中系数最大的项为T3=C82122x43=7x43和T4=C83123x23=7x23.
【考点5:二项式定理的应用】
【知识点:二项式定理的应用】
1.(2022·全国·高二单元测试)0.997的计算结果精确到0.001的近似值是( )
A.0.930B.0.931C.0.932D.0.933
【答案】C
【分析】由二项式定理求解
【详解】0.997=1-0.017=C70×1-C71×0.01+C72×0.012-⋅⋅⋅=1-0.07+0.0021-⋅⋅⋅≈0.932.
故选:C
2.(2022·全国·高二单元测试)关于x-12021及其二项展开式,下列说法正确的是( )
A.该二项展开式中偶数项的二项式系数之和为22021
B.该二项展开式中第8项为-C20217x1007
C.当x=100时,x-12021除以100的余数是9
D.该二项展开式中不含有理项
【答案】BC
【分析】对于A,由二项式系数的性质,由公式可得答案;
对于B,根据二项式定理的通项公式,令r=7时,可得答案;
对于C,根据二项式定理,结合带余除法的变换等式,可得答案;
对于D,利用二项式定理通项,使x的指数为整数,可得答案.
【详解】偶数项的二项式系数之和为22020,故A错误;
展开式中第8项为T7+1=C20217x2014⋅-17=-C20217x1007,故B正确;
当x=100时,x-12021=10-12021=C20210⋅102021-C20211⋅102021+⋯-C20212019⋅102+C20212020⋅101-C20212021
=100C20210⋅102019-C20211⋅102018+⋯-C20212019⋅100+C20212020⋅101-1,
∵C20212020⋅101-1=20209=20200+9,除以100的余数是9,
∴当x=100时,x-12021除以100的余数是9,故C正确;
x-12021的展开式的通项为Tr+1=C2021r⋅x2021-r-1r=-1rC2021rx2021-r2,
当2021-r2为整数,即r=1,3,5,⋯,2021时,Tr+1为有理项,故D错误.
故选:BC.
3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数f(x)=(1-2x)6=a0+a1x+a2x2+⋅⋅⋅+a6x6ai∈R,i=0,1,2,3,⋅⋅⋅,6的定义域为R.( )
A.a0+a1+a2+⋅⋅⋅+a6=-1
B.a1+a3+a5=-364
C.a1+2a2+3a3+⋅⋅⋅+6a6=12
D.f(5)被8整除余数为7
【答案】BC
【分析】利用赋值x=1或x=-1,判断AB;对函数两边求导,再赋值x=1,判断C;f5=96=8+16,展开后可判断余数,判断D.
【详解】A.当x=1时,a0+a1+a2+...+a6=1-26=1,①故A错误;
B.当x=-1时,a0-a1+a2+...+a6=1+26=36,②,
①-②=2a1+a3+a5=1-36,解得:a1+a3+a5=1-362=-364,故B正确;
C.f'x=-121-2x5=a1+2a2x+3a3x2+...+6a6x5,令x=1得a1+2a2+3a3+...+6a6=-121-25=12,故C正确;
D.f5=96=8+16=86+C61⋅85+C62⋅84+...+C65⋅8+1,所以f5被8整除余数为1,故D错误.
故选:BC
4.(2022·江苏省镇江中学高二期末)下列说法正确的是( )
A.若(2x-1)10=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10,则a1+a2+⋯+an=310-1
B.1.0510精确到0.1的近似值为1.6
C.5555被8除的余数为1
D.若1+2Cn1+22Cn2+⋯+2nCnn=2187,则Cn1+Cn2+⋯+Cnn=127
【答案】ABD
【分析】对于选项A:利用赋值法,令x=0,则a0=1;再令x=-1,即可求解;对于选项B:利用二项式定理 ,取展开式前3项,即可求解;对于选项C: 利用二项式定理,判断出5555被8除的余数为1不正确;对于选项D: 先求出n=7.再求出C71+C72+⋯+C77的值.
【详解】对于选项A:在(2x-1)10=a0+a1x+a2x2+⋯+a10x10中,令x=0,则a0=1;令x=-1,则a0+a1+a2+⋯+an=310,所以a1+a2+⋯+an=310-1,故A正确;
对于选项B:1.0510=1+0.0510=C100×0.050++C101×0.051+⋯+C1010×0.0510 ,取展开式前3项,则1.0510精确到0.1的近似值为1+0.5+0.1=1.6.故 B正确;
对于选项C: 555=(56-1)55=C5505655-C5515654+⋯+C5554561(-1)54+C5555(-1)55
在展开式中,含56 的项都能被8整除,最后一项为-1,除以8的余数是7.故5555被8除的余数为1不正确.故C错误;
对于选项D: 因为1+2Cn1+22Cn2+⋯+2nCnn=Cn01n20+Cn11n-121+⋯+Cnn102n=3n=2187,
所以n=7.
所以C70+C71+C72+⋯+C77=27=128,所以C71+C72+⋯+C77=128-C70=127.
故D正确.
故选:ABD.
5.(2007·全国·高考真题)9192除以100的余数是______.
【答案】81
【分析】根据二项式定理的应用求余数即可.
【详解】9192=90+192=C920×9092×10+⋯+C9290×902×190+C9291×901×191+C9292×900×1,在此展开式中,除了最后两项外,其余项都能被100整除,故9192除以100的余数等价于C9291×901×191+C9292×900×1=8281除以100的余数,所以余数为81.
故答案为:81.
6.(2022·全国·高二课时练习)若512020+a能被13整除,则实数a的值可以为________.(填序号)
①0;②11;③12;④25.
【答案】③④
【分析】由512020=(52-1)2020,根据二项式定理展开,转化为1+a能被13整除,结合选项即可求解.
【详解】解析:∵512020+a=(52-1)2020+a= C20200522020(-1)0+C20201522019(-1)1+ C20202⋅522018(-1)2 +⋯+C20202019521(-1)2019+C20202020⋅(-1)2020+a,
又52能被13整除,∴需使C20202020(-1)2020+a能被13整除,即1+a能被13整除,
∴1+a=13k,k∈Z,结合选项可知③④满足.
故答案为:③④.
7.(2007·湖南·高考真题)如图,在由二项式系数所构成的杨辉三角形中,第__________行中从左至右第14与第15个数的比为2:3.
第0行1第1行11第2行121第3行1331第4行14644第5行15101051⋯⋯⋯⋯
【答案】34
【分析】由杨辉三角形得出第n行的第14和第15个数的表示形式,然后由它们的比值可求得n.
【详解】设在第n行满足题意,因此Cn13Cn14=23,解得n=34.
故答案为:34.
8.(2022·全国·高三专题练习)如图所示的杨辉三角中,从第2行开始,每一行除两端的数字是1以外,其他每一个数字都是它肩上两个数字之和在此数阵中,若对于正整数n,第2n行中最大的数为x,第2n+1行中最大的数为y,且13x=7y,则n的值为______.
【答案】6
【分析】根据二项式系数的最大值满足的条件求出x,y,代入13x=7y,根据组合数的公式求解即可.
【详解】由题意知x=C2nn,y=C2n+1n+1,故13C2nn=7C2n+1n+1
∴13×(2n)!n!⋅n!=7×(2n+1)!n!⋅(n+1)!,
∴13=7×2n+1n+1,∴13(n+1)=7(2n+1),
解得n=6.
故答案为:6.
9.(2022·全国·高二课时练习)已知f(x)=(2x+3)9=a0+a1(x+1)+ a2(x+1)2+⋯+a9(x+1)9.
(1)求a1+a2+a3+⋯+a9的值;
(2)求f(20)-20被6整除的余数.
【答案】(1)19682;(2)5
【分析】(1)根据赋值法即可求解系数和,
(2)将(42+1)9根据二项式定理进行展开,即可求解余数.
(1)
令x=-1,得a0=1,
令x=0,得a0+a1+a2+a3+⋯+a9=39.
所以a1+a2+a3+⋯+a9=39-1=19682.
(2)
由f(20)-20=439-20=(42+1)9-20 =C90429+C91428+⋯+C9842+1-20
=42C90428+C91427+⋯+C98-19 =42C90428+C91427+⋯+C98-1+23.
因为42C90428+C91427+⋯+C98-1能被6整除,所以23被6整除后余数为5.
所以f(20)-20被6整除的余数为5.二项
展开式
公式(a+b)n=Ceq \\al(0,n)an+Ceq \\al(1,n)an-1b+…+Ceq \\al(k,n)an-kbk+…+Ceq \\al(n,n)bn(n∈N*)叫做二项式定理
二项式
的通项
Tk+1=Ceq \\al(k,n)an-kbk为展开式的第k+1项
二项式
系数
二项展开式中各项的系数Ceq \\al(r,n)(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Ceq \\al(r,n)an-rbr
专题6.5 正态分布(3类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册): 这是一份专题6.5 正态分布(3类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册),文件包含专题65正态分布3类必考点北师大版选择性必修第一册原卷版docx、专题65正态分布3类必考点北师大版选择性必修第一册解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共31页, 欢迎下载使用。
专题5.3 组合问题(4类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册): 这是一份专题5.3 组合问题(4类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册),文件包含专题53组合问题4类必考点北师大版选择性必修第一册原卷版docx、专题53组合问题4类必考点北师大版选择性必修第一册解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共27页, 欢迎下载使用。
专题5.2 排列问题(5类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册): 这是一份专题5.2 排列问题(5类必考点)-2023-2024学年高二数学必考考点各个击破(北师大版选择性必修第一册),文件包含专题52排列问题5类必考点北师大版选择性必修第一册原卷版docx、专题52排列问题5类必考点北师大版选择性必修第一册解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共21页, 欢迎下载使用。