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第十章 §10.2 二项式定理-【北师大版】2025年高考数学大一轮复习(课件+讲义+练习)
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能用多项式运算法则和计数原理证明二项式定理,会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.
第一部分 落实主干知识
第二部分 探究核心题型
2.二项式系数的性质(1)对称性:与首末两端“等距离”的两个二项式系数 .(2)增减性与最大值:
②当n是偶数时,中间的一项 取得最大值;当n是奇数时,中间的两项 与 相等,且同时取得最大值.(3)各二项式系数的和:(a+b)n的展开式的各二项式系数的和为 = .
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(2)(a+b)n的展开式中每一项的二项式系数与a,b无关.( )
(4)二项展开式中系数的最大项就是二项式系数的最大项.( )
2. 的展开式中x2的系数等于A.45 B.20 C.-30 D.-90
因为展开式的通项为Tk+1= ·x-(10-k)= ,
A.1 B.2C.2 023 D.2 023×2 024
因为二项式系数之和为2n=32,所以n=5.令x=1,可得各项系数的和为(1-2)5=-1.
命题点1 形如(a+b)n(n∈N+)的展开式例1 (1)(x-2y)8的展开式中x6y2的系数为______(用数字作答).
题型一 通项公式的应用
所以(x-2y)8的展开式中x6y2的系数为112.
则由1+10a2=11,解得a=±1.
命题点2 形如(a+b)m(c+d)n(m,n∈N+)的展开式
破解三项展开式问题求三项展开式中某些指定的项,常常利用这几种方法:(1)两项看成一项,利用二项式定理展开.(2)因式分解,转化为两个二项式再求解.(3)看作多个因式的乘积,用组合的知识解答.典例 (1)(3x2+2x+1)10的展开式中,含x2的项的系数为_______.
所以(3x2+2x+1)10的展开式中,含x2的项的系数为210.
(2)(1+2x-3x2)5的展开式中含x5的项的系数为________.
将(1+2x-3x2)5看作5个因式1+2x-3x2的乘积,这5个因式乘积的展开式中形成x5的来源有:
(1)求二项展开式中的问题,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.(2)对于几个多项式积的展开式中的问题,一般可以根据因式连乘的规律,结合组合思想求解,但要注意适当地运用分类方法,以免重复或遗漏.
跟踪训练1 (1)(多选)已知 的展开式中第3项与第5项的系数之比为3∶14,则下列结论成立的是A.n=10B.展开式中的常数项为45C.含x5的项的系数为210D.展开式中的有理项有5项
由于第3项与第5项的系数之比为3∶14,
得n2-5n-50=0,解得n=10(负值舍去),故A正确;
则Tk+1= ,
此时k=0,2,4,6,8,10,故有6项有理项,故D错误.
(2)(2024·攀枝花模拟)(1-ax2)(1+x)4的展开式中x3的系数为12,则a=____.
题型二 二项式系数与项的系数的问题
命题点1 二项式系数和与系数和例3 (1)(多选)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.n=4B.展开式中所有项的系数和为1C.展开式中二项式系数和为24D.展开式中不含常数项
则所有项的系数之和为-1,故B错误;
若Tk+1为常数项,则有2k-9=0,
(2)(多选)(2023·重庆模拟)已知(1-2x)2 024=a0+a1x+a2x2+…+a2 023x2 023+a2 024x2 024,则A.展开式中二项式系数最大项为第1 012项B.展开式中所有项的系数和为1
D.a1+2a2+3a3+…+2 023a2 023+2 024a2 024=4 048
令x=1,可得(1-2)2 024=a0+a1+a2+…+a2 023+a2 024=1,即展开式中所有项的系数和为1,故B正确;
将等式(1-2x)2 024=a0+a1x+a2x2+…+a2 023x2 023+a2 024x2 024两边同时求导可得,2 024×(-2)(1-2x)2 023=a1+2a2x1+…+2 023a2 023x2 022+2 024a2 024x2 023,再令x=1,可得a1+2a2+3a3+…+2 023a2 023+2 024a2 024=4 048,故D正确.
命题点2 系数与二项式系数的最值例4 已知 的二项展开式中二项式系数之和为64,则下列结论正确的是A.二项展开式中各项系数之和为37B.二项展开式中二项式系数最大的项为C.二项展开式中无常数项D.二项展开式中系数最大的项为240x3
所以2n=64,则n=6,
令x=1,可得二项展开式中各项系数之和为36,故A错误;
第4项的二项式系数最大,此时k=3,则二项展开式中二项式系数最大的项为T4= = ,故B错误;
所以二项展开式中的常数项为 =60,故C错误;
因为k∈N,所以k=2.
跟踪训练2 (1)已知(mx+1)n(n∈N+,m∈R)的展开式只有第5项的二项式系数最大,设(mx+1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,若a1=8,则a2+a3+…+an等于A.63 B.64 C.247 D.255
因为展开式只有第5项的二项式系数最大,所以展开式共9项,所以n=8,
所以(x+1)8=a0+a1x+a2x2+…+a8x8,令x=1,得a0+a1+a2+a3+…+a8=28=256,令x=0,得a0=1,所以a2+a3+…+an=256-8-1=247.
(2)(多选)若(3x-2)2 025=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+a2 025x2 025(x∈R),则A.a0=22 025
对于A,当x=0时,a0=(-2)2 025=-22 025,A错误;对于B,C,当x=1时,a0+a1+a2+a3+…+a2 025=12 025=1,当x=-1时,a0-a1+a2-a3+…+a2 024-a2 025=-52 025,
题型三 二项式定理的综合应用
例5 (1)设a∈Z,且0≤a≤13,若512 025+a能被13整除,则a等于A.0 B.1 C.11 D.12
因为a∈Z,且0≤a≤13,所以512 025+a=(52-1)2 025+a
因为512 025+a能被13整除,
(2)利用二项式定理计算1.056,则其结果精确到0.01的近似值是
二项式定理应用的题型及解法(1)在证明整除问题或求余数问题时要进行合理的变形,使被除式(数)展开后的每一项都含有除式的因式.(2)二项式定理的一个重要用途是做近似计算:当n不是很大,|x|比较小时,(1+x)n≈1+nx.
=12n-2=(13-1)n-2
(2)利用二项式定理计算0.996,则其结果精确到0.001的近似值是
=1-0.06+0.001 5-0.000 02+…+0.016≈0.941.
A.-1 B.1 C.-2 D.2
令5-2k=-1,解得k=3,
2.若(1+3x)2+(1+2x)3+(1+x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a1+a2+a3+a4等于A.49 B.56 C.59 D.64
令x=1,则a0+a1+a2+a3+a4=(1+3)2+(1+2)3+(1+1)4=59.
3.(x+2y)5(x-3y)的展开式中x3y3的系数为A.-120 B.-40 C.80 D.200
因为(x+2y)5(x-3y)=x(x+2y)5-3y(x+2y)5,
4.已知(2x-1)5=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,则|a0|+|a1|+…+|a5|等于A.1 B.243 C.121 D.122
令x=1,得a5+a4+a3+a2+a1+a0=1,①令x=-1,得-a5+a4-a3+a2-a1+a0=-243,②①+②,得2(a4+a2+a0)=-242,即a4+a2+a0=-121.①-②,得2(a5+a3+a1)=244,即a5+a3+a1=122.所以|a0|+|a1|+…+|a5|=122+121=243.
5.(x+y-2z)5的展开式中,xy2z2的系数是A.120 B.-120 C.60 D.30
方法一 由题意知(x+y-2z)5=[(x+y)-2z]5,
所以(x+y-2z)5的展开式中,
方法二 (x+y-2z)5相当于5个(x+y-2z)相乘,含xy2z2的项则是其中1个(x+y-2z)中取x,2个(x+y-2z)中取y,2个(x+y-2z)中取z,
6.多项式(x2+1)(x+1)(x+2)(x+3)的展开式中x3的系数为A.6 B.8 C.12 D.13
原式=x2(x+1)(x+2)(x+3)+(x+1)(x+2)(x+3),所以展开式中含x3的项包含(x+1)(x+2)(x+3)中x项为1·2·x+2·3·x+1·3·x=11x,和(x+1)(x+2)(x+3)中x3的项为x3,这两项的系数和为11+1=12.
二、多项选择题7.(2023·长春模拟)已知 的展开式中的第三项的系数为45,则A.n=9B.展开式中所有项的系数和为1 024C.二项式系数最大的项为中间项D.含x3的项是第7项
= ,
令x=1得展开式中所有项的系数和为210=1 024,故B正确;
展开式中共有11项,则二项式系数最大的项为中间项,故C正确;
= = ,
所以含x3的项是第7项,故D正确.
8.我国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》就给出著名的杨辉三角,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.如图所示,由杨辉三角的左腰上的各数出发,引一组平行线,从上往下每条线上各数之和依次为1,1,2,3,5,8,13,….以下关于杨辉三角的猜想中正确的是A.由“与首末两端等距离的两个二项式系数相等” 猜想B.由“在相邻两行中,除1以外的每个数都等于它肩上 的两个数之和”猜想C.第9条斜线上各数之和为55D.在第n(n≥5)条斜线上,各数从左往右先增大后减小
在第n(n≥5)条斜线上,各数从左往右先增大后减小,故D正确.
三、填空题9.若展开式 中只有第5项的二项式系数最大,则其展开式中常数项为_____.
= ,
11.设(x+1)(2x2-1)5=a0+a1x+a2x2+…+a11x11,则a0+22a2+24a4+…+210a10=______.
令x=2,得3×75=a0+2a1+22a2+…+211a11,①令x=-2,得-75=a0-2a1+22a2-…-211a11,②
12.写出一个可以使得992 025+a被100整除的正整数a=______________.
由题意可知992 025+a=(100-1)2 025+a,
所以-1+a=100n(n∈Z),得a=100n+1(n∈Z),不妨取n=0,得a=1.
四、解答题13.已知( +3x2)n的展开式中,各项系数和与它的二项式系数和的比值为32.(1)求展开式中二项式系数最大的项;
令x=1,得展开式中的各项系数和为(1+3)n=22n,又展开式中二项式系数和为2n.
因为n=5,所以展开式共有6项,所以二项式系数最大的项为第三、四两项,
(2)求展开式中系数最大的项.
设展开式中第k+1项的系数最大,
因为k∈N,所以k=4,
即展开式中系数最大的项为T5= = .
14.在①只有第5项的二项式系数最大;②第4项与第6项的二项式系数相等;③奇数项的二项式系数的和为128,这三个条件中任选一个,补充在下面的横线上,并解答问题.已知(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn(n∈N+),________.
若选①:因为只有第5项的二项式系数最大,所以展开式中共有9项,即n+1=9,得n=8.若选②:因为第4项与第6项的二项式系数相等,
若选③:因为奇数项的二项式系数的和为128,
所以2n-1=128,解得n=8.所以(2x-1)8=a0+a1x+a2x2+…+a8x8,
令x=0,得a0=1,
(2)求a1+2a2+3a3+…+nan的值.
由(1)可知,n=8,(2x-1)8=a0+a1x+a2x2+…+a8x8,两边求导得16(2x-1)7=a1+2a2x+3a3x2+…+8a8x7,令x=1,则有16=a1+2a2+3a3+…+8a8,所以a1+2a2+3a3+…+8a8=16.
15.(多选)下列结论正确的是
C.若(2x-1)10=a0+a1x+a2x2+…+a10x10,x∈R,则|a0|+|a1|+|a2|+…+ |a10|=310
所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a10|=a0-a1+a2-…+a10,所以令x=-1,有(-2-1)10=a0-a1+a2-…+a10=310,因此|a0|+|a1|+|a2|+…+|a10|=310,故C正确;
因为(1+x+x2)2 024·(x-1)2 024=(x3-1)2 024,
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