高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第三册6.3 二项式定理精品练习题
展开考点一:二项式定理的概念
①二项式定理:
②通项公式:
③二项式系数:二项式系数为Ceq \\al(0,n),Ceq \\al(1,n),…,Ceq \\al(n,n)
④共有n+1项
考点二:二项式系数的性质
①对称性:
②二项式系数的最值:当为偶数时,中间一项的二项式系数最大
当为奇数时,中间两项的二项式系数相等且最大
③二项式系数和:
考点三:各项系数和(赋值法)
①形如的式子,求其展开式的各项系数之和,只需令x=1即可.
②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.
【题型目录】
题型一:求展开式
题型二:二项展开式中的系数
题型三:二项式系数和和各项系数和
题型四:求两个二项式乘积的展开式指定幂的系数
题型五:求三项展开式中指定幂的系数
题型六:有理项问题
题型七:求系数最大小项问题
题型八:利用“赋值法”及二项式性质,求部分项系数,二项式系数和
题型九:利用二项式定理求余数
题型十:利用二项式定理求近似值
题型十一:二项式定理与杨辉三角
【典型例题】
题型一:展开式
【例1】求的展开式
【答案】;
【分析】直接利用二项式定理求解;
解
.
【例2】设,化简______.
【答案】
【分析】逆用二项式定理,即可容易求得结果.
【详解】容易知.
故答案为:.
【点睛】本题考查二项式定理的逆用,属基础题.
【例3】求值:________
【答案】
【分析】根据二项式定理展开式配凑,即可求出.
【详解】
.
故答案为.
【点睛】本题主要考查二项式定理的应用,考查学生对二项展开式的理解.
【例3】化简多项式的结果是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】由已知,将多项式的每一项都变成二项式展开式的结构,观察结构变化,即可进行合并,完成求解.
【详解】依题意可知,多项式的每一项都可看作,
故该多项式为的展开式,
化简.
故选:D.
【题型专练】
1.求的展开式.
【答案】
【分析】利用二项式展开式的通项公式,即可容易求得结果.
【详解】对,不妨令,
故
.
故求的展开式为:.
2.( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】设,利用二项式定理展开,再对两边求导可得两边求导数,,分别取和,即可求出结果.
【详解】设,
两边求导数,,
令,得,
取,得.
故选:D.
3.化简的结果为( )
A.x4B.C.D.
【答案】A
【分析】逆用二项展开式定理即可得答案.
【详解】
故选:A.
题型二:二项展开式中的系数
【例1】在的展开式中,的系数是( )
A.35B.C.560D.
【答案】C
【分析】利用二项式展开式的通项公式,求得展开式中的系数.
【详解】二项式的展开式的通项公式为,
令,
所以的展开式中的系数为.
故选:C
【例2】若是一组数据的方差,则的展开式的常数项为( )
A.B.3360C.210D.16
【答案】B
【分析】根据数据信息,求解出方差的值,代入二项式中,求解二项式展开式的通项公式,求解常数项即可.
【详解】解:数据0,2,0,2的平均值为1,故方差,
故二项式为,其展开式的通项公式为,
令,解得,
故常数项为.
故选:B.
【例3】已知二项式展开式中含有常数项,则n的最小值为____________.
【答案】6
【分析】写出二项式的通项公式并化解,根据已知列式,利用即可得到最小时的情况即可得出答案.
【详解】二项式展开式的通项为:
,
二项式展开式中含有常数项,
有解,
则当时,最小,且最小值为6.
故答案为:6.
【例4】的展开式中含项的系数为__________.(用数字作答)
【答案】##
【分析】写出的展开式的通项,令,求得,即可求得答案.
【详解】由题意得:的展开式的通项为 ,
令 ,
故的展开式中含项的系数为,
故答案为:
【例5】的展开式中各二项式系数之和为64,则展开式中的常数项为______.
【答案】135
【分析】根据展开式中二项式系数和求得的值,再利用展开式的通项公式求出常数项.
【详解】解:的展开式中各项二项式系数之和为64,
则,解得;
展开式的通项公式为
,
令,解得;
展开式中的常数项为.
故答案为:135.
【题型专练】
1.的展开式中的常数项为___________.
【答案】84
【分析】根据二项式定理确定展开式的通项,即可求得常数项.
【详解】的展开式的通项公式为,
令,得,所以的展开式中的常数项为.
故答案为:84.
2.写出一个正整数n,使的展开式中含有常数项,则n=______.(答案不唯一,写出一个符合题意的即可)
【答案】7(答案不唯一,7的正整数倍均可)
【分析】求出展开式的通项,可得存在,使,即可得出.
【详解】展开式的通项为.
因为展开式中含有常数项,所以存在,使,即,
故且n为7的倍数.
故答案为:7(答案不唯一,7的正整数倍均可).
3.若展开式中第5项为常数项,则________;
【答案】7
【分析】根据二项展开式的通项公式可得.
【详解】为常数项,所以.
故答案为:7.
4.的展开式共有8项,则常数项为____________.
【答案】
【分析】利用二项式的性质可求得,利用其通项公式即可求得的展开式中的常数项.
【详解】的展开式共有项,
依题意得:,
;
设的展开式的通项为,则,
由得,
的展开式中的常数项为.
故答案为:.
5.已知的展开式中的系数为____________
【答案】240
【分析】写出二项式展开式的通项公式,根据其通项公式可求得答案.
【详解】 展开式的通项公式为:
,
令 ,则,
故的系数为 ,
故答案为:240
6.在的二项展开式中,第______项为常数项.
【答案】7
【分析】直接利用二项式的通项公式,令的指数为0,求出即可.
【详解】解:的二项展开式的通项为,令,解得,即时,二项展开式为常数项,即第7项是常数项.
故答案为:7.
7.设常数,展开式中的系数为,则_______.
【答案】##
【分析】求出二项式展开式的通项,令的指数位置等于求出的值,取该的值时再令系数等于,解方程即可得的值.
【详解】展开式的通项为,
令可得,所以展开式中的系数为,
可得:或(舍),所以,
故答案为:.
题型三:二项式系数和和各项系数和
【例1】已知的展开式中二项式系数的和是1024,则它的展开式中的常数项是( )
A.252B.C.210D.
【答案】B
【分析】求解先求出n,在利用通项公式求解
【详解】由的展开式中二项式系数的和是1024,故,所以.
由二项式定理得展开通项为,
当时为常数项,
故选:B
【例2】在的展开式中,各项系数与二项式系数和之比为64,则该展开式中的常数项为( )
A.15B.45C.135D.405
【答案】C
【分析】令可得展开式各项系数和,再由二项式系数和为,即可得到方程,求出,再写出二项式展开式的通项,令的指数为,即可求出,再代入计算可得;
【详解】解:对于,令,可得各项系数和为,又二项式系数和为,
所以,解得,
所以展开式的通项为,
令,解得,所以;
故选:C
【例3】(多选题)已知的展开式中各项系数的和为2,则下列结论正确的有( )
A.B.展开式中常数项为160
C.展开式系数的绝对值的和1458D.展开式中含项的系数为240
【答案】ACD
【分析】对于A,先利用赋值法算出;对于B和D,求出展开式的通项公式,再由多项式乘法法则即可判断;对于C,展开式系数的绝对值的和可看做是二项式展开式系数的和,然后用赋值法即可判断
【详解】解:对于A,令,所以的展开式中各项系数的和为,解得,故A正确;
对于B和D,展开式通项公式为,
当时,;当时,(舍去),
所以展开式中常数项为;
当时,;当时,(舍去),
所以展开式中含项的系数为,
故B错误,D正确;
对于C,二项式展开式系数的绝对值的和可看做是二项式展开式系数的和,
所以令,展开式系数的和为,故C正确;
故选:ACD
【例4】在二项式的展开式中,所有的二项式系数之和为64,则该展开式中的的系数是________.
【答案】160
【分析】根据二项式系数之和可求得,再根据二项式的通项即可求得的系数.
【详解】因为二项式系数之和为64,
故有,得,
二项式的通项为,
令,得,所以.
即的系数是.
故答案为:160.
【例5】在的展开式中,二项式系数之和为_________;各项系数之和为_________.(用数字作答)
【答案】 16 256
【分析】根据二项式系数和公式求得二项式系数之和;再用赋值法求各项系数之和.
【详解】在的展开式中,二项式系数之和为;
令,,即各项系数和为.
故答案为:①;②.
【题型专练】
1.在的展开式中,二项式系数的和是16,则展开式中各项系数的和为( )
A.16B.32C.1D.
【答案】A
【分析】先根据二项式系数和公式得,再令特殊值即可求得答案.
【详解】解:因为二项式系数的和是16,所以,解得,
所以,令得展开式中各项系数的和为.
故选:A
2.已知的展开式中第二项与第三项的系数的绝对值之比为1:8,则( )
A.B.展开式中所有项的系数和为1
C.展开式中二项式系数和为D.展开式中不含常数项
【答案】AD
【分析】根据二项式定理,由题意写出第二项与第三项系数之比的绝对值,求出n,用赋值法求出各项系数之和,再利用二项式定理以及系数的性质即可.
【详解】由题意,则,,A正确;
,令,则所有项系数之和,B错误;二项式系数之和为 ,C错误;
,若为常数项,则有,是分数,所以不存在常数项,D正确;
故选:AD.
3.若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,再根据二项式定理计算展开式中项的系数.
【详解】令,得所有项的系数和为,二项式系数和为,所以,即的第项为
令,得
所以项的系数是
故答案为:15
4.若的展开式中二项式系数的和为,则该展开式中的常数项是______.
【答案】
【分析】由已知条件求出的值,写出展开式通项,令的指数为零,求出参数值,代入通项即可得解.
【详解】由已知可得,解得,
的展开式通项为,
令,可得,因此,展开式中的常数项为.
故答案为:.
5.在的展开式中,各项系数和与二项式系数和之比为32,则的系数为_______.
【答案】
【分析】根据赋值法和二项式系数的定义可以求得n,再根据二项式的通项即可求得结果.
【详解】在的展开式中,令得展开式各项系数和为,又二项式系和为,
各项系数和与二项式系之比为32,即,∴,
在的展开式中,通项公式为
令,求得,∴的系数为,
故答案为:.
6.二项式的展开式中,常数项是___________,各项二项式系数之和是___________.(本题用数字作答)
【答案】
【分析】由展开式的通项,令即可找到常数项,利用即可算出二项式系数之和.
【详解】展开式的通项公式为,
令,得,
所以常数项为;
所有二项式系数之和为
.
故答案为: ; 64
题型四:求两个二项式乘积的展开式指定幂的系数
【例1】的展开式中的常数项为( )
A.240B.C.400D.80
【答案】D
【分析】根据二项式定理求解的展开式中的常数项和含的项的系数,进而求解的展开式中的常数项.
【详解】的展开式的通项为,
令,得,
则的展开式中的常数项为,
令,得,
则的展开式中含的项的系数为,
所以的展开式中的常数项为.
故选:D.
【例2】二项式展开式中的系数为( )
A.120B.135C.140D.100
【答案】B
【分析】利用二项式定理得到的展开式通项公式,求出,,,进而与对应的系数相乘,求出展开式中的系数.
【详解】的展开式通项公式为,
其中,,,
故二项式中的四次方项为,
即展开式中的系数为.
故选:B
【例3】已知,则的值为( )
A.B.0C.1D.2
【答案】B
【分析】根据,结合二项式定理求解即可.
【详解】因为,展开式第项,当时,,当时,,故,即.
故选:B
【例4】(多选题)已知的展开式中各项系数的和为2,则下列结论正确的有( )
A.B.展开式中常数项为160
C.展开式系数的绝对值的和1458D.展开式中含项的系数为240
【答案】ACD
【分析】对于A,先利用赋值法算出;对于B和D,求出展开式的通项公式,再由多项式乘法法则即可判断;对于C,展开式系数的绝对值的和可看做是二项式展开式系数的和,然后用赋值法即可判断
【详解】解:对于A,令,所以的展开式中各项系数的和为,解得,故A正确;
对于B和D,展开式通项公式为,
当时,;当时,(舍去),
所以展开式中常数项为;
当时,;当时,(舍去),
所以展开式中含项的系数为,
故B错误,D正确;
对于C,二项式展开式系数的绝对值的和可看做是二项式展开式系数的和,
所以令,展开式系数的和为,故C正确;
故选:ACD
【例5】的展开式中的系数为______(用数字作答).
【答案】-800
【分析】要得到含的项,需在的展开式中取第4项,在的展开式中取第2项,从而利用二项式定理求解即可.
【详解】由题意知,在的展开式中取第4项,即,
的展开式中取第2项,即,
故的系数为.
故答案为:-800
【例6】的展开式中,记项的系数为,则______
【答案】
【分析】分别利用二项式定理求出和的展开通项求解即可.
【详解】表示的系数,即中含的系数和中的常数项相乘的结果,即,
表示的系数,即中含的系数和中的含的系数相乘的结果,即,
表示的系数,即中含的系数和中的含的系数相乘的结果,即,
表示的系数,即中含的系数和中的含的系数相乘的结果,即,
所以.
故答案为:.
【题型专练】
1.在的展开式中常数项为( )
A.14B.-14C.6D.-6
【答案】D
【分析】根据二项式定理及多项式乘法法则求解.
【详解】由二项式定理得,
所以所求常数项为.
故选:D.
2.已知的展开式中各项系数的和为,则该展开式中的系数为( )
A.0B.C.120D.
【答案】A
【分析】令,构建方程可得,再根据的展开式,令和,代入运算求解.
【详解】因为的展开式中各项系数的和为,
所以令,得,解得,
∵的展开式为
则展开式中含的项为,故的系数为0.
故选:A.
3.的展开式中常数项为_________.(用数字作答)
【答案】
【分析】先求出的展开式中的常数项和的系数,再求的常数项.
【详解】解:因为,
其中展开式的通项为,
令得的常数项为,
令,即得展开式中的系数为.
所以的常数项为.
故答案为:
4.已知,则的值为___________.
【答案】
【分析】赋值法求,根据二项式展开式通项求,即可求.
【详解】令,
由的展开式的通项为,
令,得,令,得,
所以,
所以.
故答案为:
5.已知的所有项的系数的和为64,展开式中项的系数为________.
【答案】15
【分析】根据系数和用赋值法可求,进而根据两个多项式相乘,根据结合律即可求解.
【详解】由题意知:令,则,
因此,要得的系数,则只需要分别提供的项分别与相乘即可,故项的系数为:,
故答案为:15
6.在的展开式中,记项的系数为,则( )
A.45B.60C.120D.210
【答案】C
【分析】根据题意,得到展开式中项的系数为:,分别求解,即可得出结果.
【详解】根据题意,得到展开式中项的系数为:
,
所以,,,,
因此.
故选:C.
7.的展开式中的系数为( )
A.B.C.160D.80
【答案】D
【分析】先将表达式变形为,再求解展开式中,最后与中的乘积即可得的系数.
【详解】解:,
展开式的通项为,
令,得的展开式中的系数为,
所以的展开式中的系数为.
故选:D
8.展开式中的常数项为______.
【答案】4246
【分析】根据二项式展开式的通项即可求解.
【详解】的展开式的通项:
,5,6.
的展开式的通项:
,.
两通项相乘得:,
令,得,
所以满足条件的有三组:,
故常数项为.
故答案为:4246.
9.已知多项式,则_______,_______.
【答案】 16 48
【分析】利用赋值法令第一空,利用二项式展开式的通项公式即可求解.
【详解】由题意可知,令时,,
设的展开式的通项为:,
的展开式的通项为:,
当时,,当时,,
所以.
故答案为:16;48.
题型五:求三项展开式中指定幂的系数
【例1】的展开式中x项的系数为( )
A.568B.-160C.400D.120
【答案】D
【分析】先写出的展开式的通项,再求出满足x的次幂为1的项,代入求和即可得解.
【详解】因为,
又的展开式的通项为,且,,
所以的展开式的通项为且,,
令,得或或或,则x项的系数为,
故选:D.
【例2】展开式中的系数为( )
A.B.21C.D.35
【答案】A
【分析】先将原式整理为,视为两项的展开式,要含有的项,需要在中找即可
【详解】因为展开式的通项公式为,所以当时,含有的项,此时,故的系数为.
故选:A
【例3】展开式中各项系数的和为64,则该展开式中的项的系数为( )
A.B.C.100D.160
【答案】C
【分析】先用赋值法求得项数n,由于原式为三项式,需将作为整体进行二项式展开,从原式展开式中取出前两项再进行展开,分别求出包含项和项的系数,最后代回原式求和即可.
【详解】取代入,得,解得
则原式
其中,只有前两项包含项.
,其中项的系数为;
,其中项的系数为.
故原式展开式中的项的系数为.
故选:C.
【例4】的展开式中,所有不含z的项的系数之和为( )
A.16B.32C.27D.81
【答案】D
【分析】原问题即为求展开式中的所有项的系数和,令,即可得答案.
【详解】解:展开式的通项公式为,
若展开式中的项不含z,则,此时符合条件的项为展开式中的所有项,
令,可得所有不含z的项的系数之和为,
故选:D.
【例5】的展开式中的系数为( )
A.4B.6C.8D.12
【答案】B
【分析】变形后求出其通项公式,令,则,再求出中的的系数即可求得结果
【详解】的通项公式,
令,则,
所以的系数为,
故选:B
【例6】的展开式中,的系数为___________.
【答案】
【分析】,然后两次利用通项公式求解即可
【详解】解:因为,
设其展开式的通项公式为,
令,
得的通项公式为,
令,得,
所以的展开式中,的系数为,
故答案为:
【题型专练】
1.在的展开式中,含的项的系数为( )
A.-120B.-40C.-30D.200
【答案】C
【分析】将整理为,根据二项展开式分析可得,对每种情况再根据二项展开式理解运算.
【详解】,其展开式为:
根据题意可得:
当时,则,展开式为:
∴,则的项的系数为
当时,则,展开式为:
∴,则的项的系数为
当时,则,展开式为:
∴,则的项的系数为
综上所述:含的项的系数为
故选:C.
2.展开式中,项的系数为( )
A.5B.-5C.15D.-15
【答案】B
【分析】根据展开式的含义,可确定出现有两种情况,求出每种情况展开式中含有的项,即可求得答案.
【详解】,表示5个相乘,
展开式中出现有两种情况,第一种是中选出3个和2个1,
第二种是中选出4个和1个,
所以展开式中含有项有和,
所以项的系数为,
故答案为:B
3.在的展开式中,除项之外,剩下所有项的系数之和为( )
A.299B.C.300D.
【答案】A
【分析】先,求出展开式中所有项的系数和,然后求出项的系数,从而可得答案.
【详解】令,得.
所以的展开式中所有项的系数和为 .
由可以看成是5个因式相乘.
要得到项,则5个因式中有1个因式取,一个因式取,其余3个因式取1,然后相乘而得.
所以的展开式中含的项为,
所以的展开式中,除项之外,剩下所有项的系数之和为.
故选:A
4.在的展开式中,的系数为___________.
【答案】
【分析】运用二项式的通项公式进行求解即可.
【详解】二项式的通项公式为:,
令,二项式的通项公式为:,
令,
所以的系数为,
故答案为:
5.的展开式的所有项的系数和为243,则展开式中的系数为______.
【答案】51
【分析】令可得所有项的系数和,求出,再利用组合的知识确定含的项的系数即可.
【详解】令,则,解得,
由组合知识可得,的展开式中含的项为,,,故展开式中的系数为.
故答案为:51.
题型六:有理项问题
【例1】若二项式的展开式中只有第7项的二项式系数最大,若展开式的有理项中第项的系数最大,则( )
A.5B.6C.7D.8
【答案】A
【分析】根据条件可得.写出展开式的通项,则当是偶数时,该项为有理项,求得所有的有理项的系数,可解出的值.
【详解】由已知可得,.根据二项式定理,知展开式的通项为
,显然当是偶数时,该项为有理项,
时,;时,;
时,;时,;
时,;时,;
时,.
经比较可得,,即时系数最大,即展开式的有理项中第5项的系数最大.
故选:A.
【例2】二项式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,
若要系数为有理数,则,,,且,
即,,易知满足条件的,
故系数为有理数的项共有9项.
故选:D
【例3】已知的展开式共有13项,则下列说法中正确的有( )
A.展开式所有项的系数和为B.展开式二项式系数最大为
C.展开式中没有常数项D.展开式中有理项共有5项
【答案】D
【分析】根据二项式展开式的项数、展开式的系数和、二项式系数最大值、常数项、有理项等知识求得正确选项.
【详解】因为,所以,令,得所有项的系数和为,故A错误.
由二项式系数的性质可知二项式系数最大的项为第7项的二项式系数为,故B错误.
因为展开式的通项为,
当时,, 故C错误.
当为整数时,,3,6,9,12,共有5项,故D正确.
故选:D
【例4】(多选题)在的展开式中,有理项恰有两项,则的可能取值为( )
A.B.C.D.
【答案】AC
【分析】利用二项式定理的通项公式得到满足题意的项
【详解】展开式通项为,
对于A,展开式通项为,所以由可得或8,所以此时有两个有理项,故正确;
对于B,展开式通项为,所以由可得或6或12,所以此时有三个有理项,故错误;
对于C,展开式通项为,所以由可得或10,所以此时有两个有理项,故正确;
对于D,展开式通项为,所以由可得或6或12,所以此时有三个有理项,故错误;
故选:AC
【例5】的展开式中所有有理项的系数和为( )
A.85B.29C.D.
【答案】C
【分析】写出通项后可得有理项,进一步计算可得结果.
【详解】展开式的通项为:
,其中,
当时为有理项,故有理项系数和为
,
故选:C.
【题型专练】
1.在的展开式中,x的幂的指数是整数的项共有( )
A.3项B.4项C.5项D.9项
【答案】C
【分析】根据题目,写出二次项展开式的通项公式,即可求出的幂指数是整数的项的个数.
【详解】由题意知,,
要使的幂的指数是整数,则必须是的倍数,故当满足条件,
即的幂指数是整数的项共有项,
故选:C
2.展开式的二项式系数和64,则展开式中的有理项个数为( )
A.0B.1C.2D.3
【答案】D
【分析】利用二项式定理的性质与通项求解即可.
【详解】解:二项系数和为,则,所以的通项为:,其中,
则展开式中的有理项满足,故,共3项.
故选:D.
3.(多选题)已知的展开式中第3项与第5项的系数之比为,则下列结论成立的是( )
A.B.展开式中的常数项为45
C.含的项的系数为210D.展开式中的有理项有5项
【答案】ABC
【分析】根据二项式的展开式的通项公式,结合第3项与第5项的系数之比为,可得.再根据公式逐个选项判断即可.
【详解】二项式的展开式的通项为,由于第3项与第5项的系数之比为,则,故,得.
∴(n+5)(n-10)=0,解得n=10,故A正确;
则,令,解得,
则展开式中的常数项为,故B正确;
令,解得,则含的项的系数为,故C正确;
令,则r为偶数,此时,故6项有理项.
故选:ABC
4.已知的展开式中,仅有第5项的二项式系数最大,则展开式中有理项的个数为___________.
【答案】2
【分析】先算出,再写出通项公式,确定的次数为整数即可
【详解】的展开式有项,因为仅有第5项的二项式系数最大,所以
当时,,当时,,符合题意
所以展开式中有理项的个数为2
故答案为:2
5.如果的展开式中第3项与第2项系数的比是4,那么展开式里x的有理项有________项.(填个数)
【答案】2
【分析】利用二项式系数的性质可得,从而可求得的值,再写出展开式的通项,由的幂指数即可求得的值,从而可求得展开式里所有的有理项;
【详解】解:依题意可得,
即,解得或(舍去).
所以二项式展开式的通项为(,1,2,,,
根据题意,解得或,
展开式里所有的有理项为,共项;
故答案为:
题型七:求系数最大小项问题
【例1】已知的展开式中只有第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.B.C.D.
【答案】C
【分析】先根据二项式系数的性质可得,再结合二项展开式的通项求各项系数,分析列式求系数最小项时的值,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
∴展开式的通项为
则该展开式中各项系数
若求系数的最小值,则为奇数且,即,解得
∴系数的最小值为
故选:C.
【例2】的二项展开式中,系数最大的是第___________项.
【答案】
【分析】利用二项式定理得到展开式的通项公式,然后设第项系数最大,列出不等式组,求出,从而得到答案.
【详解】展开式的通项公式为,
假设第项系数最大,则有,
解得:,
因为,所以,则,即系数最大的是第1868项.
故答案为:1868
【例3】在二项式展开式中,第3项和第4项的系数比为.
(1)求n的值及展开式中的常数项;
(2)求展开式中系数最大的项是第几项.
【答案】(1),;(2)第5项
【分析】(1)根据展开式的通项以及系数之比即可求解,由值和通项特征即可求解常数项,
(2)根据不等式法即可求解最大项,
(1)
二项式展开式的通项公式为:,因为第3项和第4项的系数比为,所以,化简得,解得,
所以,令,得,所以常数项为.
(2)
设展开式中系数最大的项是第项,则
解得,因为,所以,所以展开式中系数最大的项是第5项.
【题型专练】
1.已知为正偶数,在的展开式中,第5项的二项式系数最大.
(1)求展开式中的一次项;
(2)求展开式中系数最大的项.
【答案】(1);(2),
【分析】(1)由第5项的二项式系数最大,可求得,再根据二项式的展开公式求一次项即可;
(2)令为展开式中系数,根据可得或,代入二项式的展开式中,即可求得答案.
(1)
解:因为正偶数,在展开式中的第5项的二项式系数最大,则,.
设,
令,得,所以展开式中的一次项为.
(2)
解:令,当时,
令,可得:,
即,
或.
所以系数最大的项为:,.
2.已知的展开式中,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);(2)
【分析】(1)利用二项式展开式的通项和等差中项解出.当是偶数时,中间项的二项式系数最大,当为奇数时,中间两项的二项式系数,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)的展开式的通项.因为展开式中前三项的系数成等差数列,所以,即,整理得,解得或.又因为,所以,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.
(2)由(1)得展开式中系数为由得整理得,解得所以当或时项的系数最大.因此,展开式中系数最大的项为和.
3.已知的二项式展开式的各项二项式系数和与各项系数和均为128,
(1)求展开式中所有的有理项;
(2)求展开式中系数最大的项.
【答案】(1)展开式中所有的有理项为,;(2)和
【分析】(1)由二项式系数的性质可得,进而可得的值,再令求出的值,然后结合二项展开式的通项公式即可求解;
(2)由二项展开式的通项公式可知,展开式中系数最大的项即为展开式中二项式系数最大的项,从而利用二项式系数的性质即可求解.
(1)
解:因为的二项展开式的各二项式系数和为,各项系数和为,
所以由已知得,故,
所以,解得,
所以该二项式为,其通项为,,
所以当时,该项为有理项,
所以展开式中所有的有理项为,;
(2)
解:因为展开式的通项公式为,,
所以展开式中系数最大的项即为展开式中二项式系数最大的项,而由二项式系数的性质可知最大的项为展开式的第或第项,
所以展开式中系数最大的项为和;
题型八:利用“赋值法”及二项式性质,求部分项系数,二项式系数和
【例1】若,且,则实数的值可以为( )
A.1或B.C.或3D.
【答案】A
【分析】利用赋值法,分别令,和,
,
,
再根据,求得的值.
【详解】在中,
令可得,即,
令,可得,
∵,
∴,
∴,
整理得,
解得,或.
故选:A
【例2】设,若则非零实数a的值为( )
A.2B.0C.1D.-1
【答案】A
【分析】对原等式两边求导数可得,令,可得,由此即可求出结果.
【详解】∵,对其两边求导数,
∴,
令,得,①
又,②
∴,∴,解得,
故选:A.
【例3】(多选题)已知,若,则有( )
A.
B.
C.
D.
【答案】BCD
【分析】令,已知式变为,可求得,然后二项式变形为,并令二项式化为,可求得,二项式两边都对求导后令可求得,从而判断各选项.
【详解】令,则,已知式变为,
解得,
,,
,
,
令,则有,
两边对求导得,
再令得,
所以,
故选:BCD.
【例4】(多选题)已知,则( )
A.B.
C.D.
【答案】BC
【分析】比较等式两侧x的最高次知且判断A、B;将C中等式两侧乘,再令验证即可;对已知等式两侧求导,将代入求值判断D.
【详解】由等式右边最高为项,且不含项,则且,即,故A错误,B正确;
所以.
C:等式两边同乘,原等式等价于,令,则,正确;
D:,可得:,令,则,错误;
故选:BC
【例5】若,则_______,________.
【答案】 0
【解析】赋值法,令,得.换元:设,则.只有中含有项,展开式的通项得解
【详解】令,得.
设,则.
因为仅有中含有项,展开式的通项,所以当,即时,.
【点睛】本题考查二项式定理,考查运算求解能力.属于基础题.
【例6】设多项式, 则_____.
【答案】
【分析】分别赋值,得到两个等式,两式相加即得偶数项系数的倍.
【详解】依题意,令,得到:,令,得到:
,两式相加可得:,故.
故答案为:
【题型专练】
1.已知,若,则自然数n=______.
【答案】5
【分析】利用赋值的方法分别让,,得到两个等式,再结合题目中的条件即可求出.
【详解】令,得,
令,得,所以,.
故答案为:5.
2.已知且,,,且,则____________.
【答案】6
【分析】由二项式定理求解
【详解】由题意可得,令,得,
令,得,
故,解得,故.
故答案为:6
3.已知,且,则______.
【答案】
【分析】运用二项式定理将进行展开,分别求出各个项的系数,
再带入到中,解方程即可求.
【详解】由二项式定理得:的通项为:,
又
则其通项为:
即
,,,,
,,
代入,化简得:
,解得
故答案为:.
4.已知,若,则______或______.
【答案】 1
【分析】根据二项展开式的形式,分别令和,代入展开式求得和的值,再把它们相乘,结合条件,即可求解.
【详解】因为,
令,可得,
再令,可得,
则
,
解得或.
故答案为:1或.
5.(多选题)设,则下列说法正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】CD
【分析】赋值令,代入整理运算,逐项判断.
【详解】令,则,即,A错误;
令,则,即①,
则,B错误;
令,则,即②,
由①②可得:,,C、D正确;
故选:CD.
6.(多选题)已知,下列命题中,正确的是( )
A.展开式中所有项的二项式系数的和为;
B.展开式中所有奇次项系数的和为;
C.展开式中所有偶次项系数的和为;
D..
【答案】ACD
【分析】由二项式定理知的所有项的二项式系数和为,分别令、,再将所得作和差处理,求奇偶次项的系数和,根据通项,即可求,进而判断各选项的正误.
【详解】对于A:由二项式知:,故A正确;
当时,有,
当有,
对于B:由上,可得,故B错误;
对于C:由上,可得,故C正确;
对于D:由二项式通项知:,
则,,…,,
所以,故D正确.
故选:ACD
7.(多选题)已知,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】CD
【分析】对于A,利用赋值法求解,对于B,利用二项式展开式的通项公式求解,对于C,利用赋值法求解,对于D,利用二项式展开式的通项公式求解.
【详解】对于A,令,则,令,则,
所以,所以A错误,
对于B,二项式展开式的通项公式为,所以,所以B错误,
对于C,令,则,因为,所以,,
因为,所以,所以,所以C正确,
对于D,因为二项式展开式的通项公式为,所以,, ,,,
所以,,
所以,所以D正确,
故选:CD
8.已知.且,则__________,该展开式第3项为__________.
【答案】 5
【分析】根据二项式展开式可得,再利用赋值法得到,即可求出,再根据展开式的通项计算可得;
【详解】解:因为,
所以,令,则,令,则,
所以,所以,所以,解得或(舍去),
所以,
所以展开式的第项为;
故答案为:;
题型九:利用二项式定理求余数
【例1】中国南北朝时期的著作《孙子算经》中,对同余除法有较深的研究.设a,b,为整数,若a和b被m除得的余数相同,则称a和b对模m同余,记为.若,,则b的值可以是( )
A.2004B.2005C.2025D.2026
【答案】D
【分析】由二项式定理可得,结合算法新定义判断满足对应b值.
【详解】若,
由二项式定理得,则,
因为能被5整除,所以a除以5余,
又因为,选项中2026除以5余1.
故选:D.
【例2】(多选题)已知的展开式中第4项与第7项的二项式系数相等,且展开式的各项系数之和为0,则( )
A.
B.的展开式中有理项有5项
C.的展开式中偶数项的二项式系数和为512
D.除以9余8
【答案】ABD
【分析】由二项式系数的概念与组合数的性质可判断A;由二项式的通向结合有理项的概念判断B;由偶数项的二项式系数和判断C;由二项式定理判断D
【详解】对于,因为第4项与第7项的二项式系数相等,所以,
由组合数的性质知,故A正确;
对于,在的展开式中,令,得,
所以,
所以的二项式通项为.
由为整数,得,
所以展开式中有理项有5项,故B正确;
对于,展开式中偶数项的二项式系数和为,故错误;
对于D,由B知,则
,
所以除以9余8,故D正确.
故选:ABD.
【例3】设n∈N,且 能被6整除,则n的值可以为_________.(写出一个满足条件的n的值即可)
【答案】5(答案不唯一)
【分析】先利用二项展开式将变形,进而即可求得n的可能取值
【详解】
被6整除,
由能被6整除,可得能被6整除,
则n的值可以为5,或11,或17等,答案不唯一
故答案为:5(答案不唯一)
【例4】已知且满足能被8整除,则符合条件的一个的值为___________.
【答案】5(答案不唯一)
【分析】对进行合理变形,并利用二项式定理展开,从而得出的值.
【详解】由已知得,由已知且满足能被8整除,则是8的整数倍,所以(),则符合条件的一个的值为5.
故答案为:(答案不唯一)
【题型专练】
1.设,则当时,除以15所得余数为( )
A.3B.4C.7D.8
【答案】A
【分析】利用二项式定理化简,结合二项式的展开式公式即可求解.
【详解】∵,
∴,当时,,
而,故此时除以15所得余数为3.
故选:A.
2.(多选题)设,且,若能被13整除,则a的值可以为( )
A.0B.11C.12D.25
【答案】CD
【分析】化简,再利用二项式定理分析得解.
【详解】解:,
又52能被13整除,
∴需使能被13整除,即能被13整除,
∴,,又,
∴或25.
故选:CD.
3.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】,在此展开式中,除了最后两项外,其余项都能被100整除,故除以100的余数等价于除以100的余数,所以余数为81.
故答案为:81.
4.若能被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,根据二项式定理展开,转化为能被13整除,结合选项即可求解.
【详解】解析:∵,
又52能被13整除,∴需使能被13整除,即能被13整除,
∴,,结合选项可知③④满足.
故答案为:③④.
题型式:利用二项式定理求近似值
【例1】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】.
故选:C
【例2】估算的结果,精确到0.01的近似值为( )
A.30.84B.31.84C.30.40D.32.16
【答案】A
【分析】利用二项式定理进行计算.
【详解】原式
+
.
故选:A.
【题型专练】
1.已知为正整数,若,则的值为( )
A.2B.3C.4D.5
【答案】C
【分析】由,根据二项式定理,将式子展开,估算,进而可得,再由题意,即可得出结果.
【详解】因为
,
而,
所以,
因此,
又为正整数,,所以;
故选:C.
【点睛】本题主要考查近似计算的问题,灵活运用二项式定理即可,属于常考题型.
2.1.028的近似值是___________.(精确到小数点后三位)
【答案】1.172
【分析】由题意,,根据二项式定理,展开计算,即可得答案.
【详解】由题意得:.
故答案为:1.172
题型十一:二项式定理与杨辉三角
【例1】当时,将三项式展开,可得到如图所示的三项展开式和“广义杨辉三角形”:
若在的展开式中,的系数为,则实数的值为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根据广义杨辉三角形可得出的展开式,可得出的展开式中的系数,即可求得的值.
【详解】由广义杨辉三角形可得,
故的展开式中,的系数为,解得.
故选:C.
【例2】杨辉是我国南宋末年的一位杰出的数学家.他在《详解九章算法》一书中,画了一个由二项式展开式的系数构成的三角形数阵,称作“开方作法本源”,这就是著名的“杨辉三角”.在“杨辉三角”中,从第2行开始,除1以外,其他每一个数值都是它上面的两个数值之和,每一行第个数组成的数列称为第斜列.该三角形数阵前5行如图所示,则该三角形数阵前2022行第斜列与第斜列各项之和最大时,的值为( )
A.1009B.1010C.1011D.1012
【答案】C
【分析】根据题意可得第斜列各项之和为,第斜列各项之和为,则可求出.
【详解】当时,第斜列各项之和为,
同理,第斜列各项之和为,所以,
所以第斜列与第斜列各项之和最大时,,则.
故选:C.
【例3】杨辉三角形,又称贾宪三角形,是二项式系数(,且)在三角形中的一种几何排列,北宋人贾宪约1050年首先使用“贾宪三角”进行高次开方运算,南宋时期杭州人杨辉在他1261年所著的《详解九章算法》一书中,辑录了如下图所示的三角形数表,称之为“开方作法本源”图,并说明此表引自11世纪前半贾宪的《释锁算术》,并绘画了“古法七乘方图”,故此,杨辉三角又被称为“贾宪三角”,杨辉三角形的构造法则为:三角形的两个腰都是由数字1组成的,其余的数都等于它肩上的两个数字相加.根据以上信息及二项式定理的相关知识分析,下列说法中正确的是( )
A.
B.当且时,
C.为等差数列
D.存在,使得为等差数列
【答案】ABD
【分析】由组合数性质可判断A;利用组合数公式化简可判断B;组合数公式结合等差数列定义可判断CD.
【详解】A选项:由组合数的性质可知A正确;
B选项:,
因为,所以,所以,B正确;
C选项:,C错误;
D选项:当时,,所以数列为公差为1的等差数列,D正确.
故选:ABD.
【例4】如图所示的杨辉三角中,从第行开始,每一行除两端的数字是以外,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,第行中最大的数为,第行中最大的数为,且,则的值为______.
【答案】
【分析】根据二项式系数的最大值满足的条件求出,,代入,根据组合数的公式求解即可.
【详解】由题意知,故
,
,,
解得.
故答案为:.
【例5】如图,在杨辉三角形中,斜线的上方从1按箭头所示方向可以构成一个“锯齿形”的数列:,记此数列的前项之和为,则的值为__________.
【答案】452
【分析】观察杨辉三角结合其中数的来源,可得到这个数列的奇数项的通项公式和偶数项的通项公式,分别求奇数项和与偶数项和,从而得到前n项和.
【详解】设数列为{},
当为偶数时,易知;
前23项里面有偶数项11项,奇数项12项,
偶数项是首项为3,公差为1的等差数列,且,
所以偶数项之和为:;
当为奇数时,,,,,…,
所以,则,
所以前23项里面奇数项和为:
=
=
=
=364,
所以.
故答案为:452.
【题型专练】
1.“杨辉三角”是中国古代数学文化的瑰宝之一,最早在中国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中出现,欧洲数学家帕斯卡在1654年才发现这一规律,比杨辉要晚近四百年.在由二项式系数所构成的“杨辉三角”中(如图),记第2行的第3个数字为,第3行的第3个数字为,第行的第3个数字为,则( )
A.165B.180C.220D.236
【答案】A
【分析】根据杨辉三角及二项式系数的性质确定,…,,再应用组合数的运算性质求结果.
【详解】由题意得,,
则.
故选:
2.(多选题)“杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列,在中国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中就有出现.如图所示,在“杨辉三角”中,除每行两边的数都是1外,其余每个数都是其“肩上”的两个数之和,例如第4行的6为第3行中两个3的和.则下列命题中正确的是( )
A.在“杨辉三角”第9行中,从左到右第7个数是84
B.在“杨辉三角”中,当时,从第1行起,每一行的第2列的数字之和为66
C.在“杨辉三角”中,第行所有数字的平方和恰好是第行的中间一项的数字
D.记“杨辉三角”第行的第个数为,则
【答案】AC
【分析】二项式的系数求得第9行第7个数,可判定A正确;结合等差数列的求和公式,可判定B错误;结合的展开式的系数的关系,可判定C正确;根据第行的第个数为,结合,可判定D错误.
【详解】对于A中,在杨辉三角中,第9行第7个数是,所以A正确.
对于B中,当时,,所以B错误.
对于C中,用数学符号语言可表示为:,
证明如下:
对应相乘,恰好得到这一项的系数为
而是二项式的展开式中第项的二项式系数(即的系数)
故,所以C正确.
对于D中,第行的第个数为,所以
即,所以D错误.
故选:AC.
3.(多选题)我国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算术》就给出了著名的杨辉三角,由此可见我国古代数学的成就是非常值得中华民族自豪的,以下关于杨辉三角的叙述证确的是( )
A.第9行中从左到右第6个数是126
B.
C.
D.
【答案】ABD
【分析】根据杨辉三角,利用组合数的计算判断ABD,利用二项式系数的性质判断C.
【详解】对于A,第9行中从左到右第6个数是,故A正确;
对于B,,故B正确;
对于C,由二项式系数的性质知,故C错误;
对于D,,故D正确.
故选:ABD.
4.(多选题)杨辉三角把二项式系数图形化,把组合数内在的一些代数性质直观地从图形中体现出来,是一种离散型的数与形的结合.根据杨辉三角判断下列说法正确的是( )
A.
B.
C.已知的展开式中第3项与第9项的二项式系数相等,则所有项的系数和为
D.已知,则
【答案】AB
【分析】根据二项展开式的性质,逐个选项进行计算验证,即可得答案.
【详解】对于A,因为的展开式为,计算即可求出,故A正确;
对于B,因为,所以,,而,故B正确;
对于C,根据题意得,,所以,原式变为,令,所以,所有项的系数和为,故C错误;
对于D,令,得,令,得,所以,,根据展开式通项公式,明显可见,故D错误.
故选:AB
5.如图,在由二项式系数所构成的杨辉三角形中,若第行中从左至右第14与第15个数的比为,则的值为___________.
【答案】34
【分析】根据杨辉三角形中数据的规律可以写出第行中从左至右第14与第15个数的表达式,根据比例结果可计算得的值.
【详解】由题意可知,根据数字规律可以看出第行中从左至右第个数为
所以,第行中从左至右第14与第15个数分别是和;
即,由组合数计算公式
可得,计算的;
故答案为:34.
6.在我国南宋数学家杨辉所著作的《详解九章算法》一书中,用如图所示的三角形(杨辉三角)解释了二项和的乘方规律,下面的数字三角形可以看做当依次取、、、、时展开式的二项式系数,相邻两斜线间各数的和组成数列,例,,,,设数列的前项和为.若,则___________.
【答案】##
【分析】推导出,则,结合裂项法可求得的值.
【详解】注意到,,,,,,
则,,,,
以此类推可知,则,
所以,
.
故答案为:.
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