例析二项式定理的应用

来源 :高中生学习·高二理综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ws21128
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  二项式定理的问题相对独立,题型繁多,解法灵活且比较难掌握. 二项式定理既是排列组合的直接应用,又与概率理论中的三大概率分布之一的二项分布有着密切联系. 以选择题或填空题的形式考查二项展开式的通项、二项式系数、展开式的系数等知识是高考对本知识的常规考法.
  一、求展开式中的指定项和特定项
  在解决二项展开式指定项或特定项的问题时,关键是公式[Tr+1=Crnan-rbr][(0≤r≤n,r∈N*,n∈N*)]的正确应用.
  例1 已知在[x3-3x3n]的展开式中,第6项为常数项.
  (1)求[n];
  (2)求含[x2]的项的系数;
  (3)求展开式所有的有理项.
  分析 先根据第6项为常数项,求出[n]的值,再写出其通项公式,根据指定项的特点确定[r]的取值.
  解 通项公式为[Tr+1=Crnxn-r3(-3)rx-r3][=(-3)rCrnxn-2r3].
  (1)∵第6项为常数项,
  ∴[r=5]时,有[n-2r3=0],解得[n=10].
  (2)令[10-2r3=2],得[r=12(10-6)=2],
  ∴[x2]项的系数为[C210](-3)2=405.
  (3)由题意知,[10-2r3=2∈Z,0≤r≤10,r∈Z.]
  令[10-2r3=k][(k∈Z)],则[10-2r=3k],即[r=5-32k],
  ∵[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[405x2],-61236,[295245x-2].
  点拨 (1)[(a+b)n]与[(b+a)n]虽然相同,但具体到它们展开式的某一项时是不相同的,应用二项式定理时,其中的[a]和[b]是不能交换的.(2)通项[Tk+1=Crnan-kbk]是[(a+b)n]的展开式的第[k+1]项,而不是第[k]项,这里[k=0,1,…,n]. (3) 展开式中第[r+1]项的二项式系数与第[r+1]项的系数,在一般情况下是不相同的,在具体求各项的系数时,一般先处理符号,对根式或指数的运算要细心,以防出错.
  二、求展开式中各项系数的和
  例2 在[(1x+1x35)n]的展开式中,所有奇数项的系数之和为1024,则中间项系数是( )
  A.330 B.462
  C.682 D.792
  解析 ∵二项式的展开式的所有项的二项式系数和为[2n],而所有偶数项的二项式系数和与所有奇数项的二项式系数和相等.
  ∴[2n-1=1024],∴[n=11],
  ∴展开式共有12项,中间项为第六项、第七项,系数为[C511=C611=462].
  答案 B
  例3 [(1+ax+by)n]展开式中不含[x]的项的系数绝对值的和为243,不含[y]的项的系数绝对值的和为32,则[a,b,n]的值可能为( )
  A.[a=2,b=-1,n=5]
  B.[a=-2,b=-1,n=6]
  C.[a=-1,b=2,n=6]
  D.[a=1,b=2,n=5]
  解析 不含[x]的项的系数的绝对值为[(1+|b|)n]=243=35,不含[y]的项的系数的绝对值为[(1+|a|)n=32=25],
  ∴[n=5],[1+|b|=3,1+|a|=2.]
  答案 D
  点拨 求关于展开式中系数和问题,往往根据展开式的特点赋给其中字母一些特殊的数,如1,-1,等.
  三、求展开式中系数最大项问题
  例3 已知[f(x)=(x23+3x2)n]展开式中各项的系数和比各项的二项式系数和大992.
  (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.
  分析 先建立方案求出[n],再确定所求项. 写通项公式时,由[Tr+1≥Tr,Tr+1≥Tr+2,]得[r=4],求最大项.
  解 (1)令[x=1],则二项式各项系数和为[f(1)]=[(1+3)n=4n],
  展开式中各项的二项式系数之和为[2n].
  由题意知[4n-2n=992].
  ∴[(2n)2-2n-992=0],
  ∴[(2n+31)(2n-32)=0],
  ∴[2n=-31](舍)或[2n=32],∴[n=5].
  由于[n=5]为奇数,所以展开式中二项式系数最大项为中间两项,它们是
  [T3=C25(x23)3(3x2)2=90x6,]
  [T4=C35(x23)2(3x2)3=270x223.]
  (2)展开式的通项为[Tr+1=Cr53r?x23(5+2r)].
  假设[Tr+1]项系数最大,则有[Cr53r≥Cr-15?3r-1,Cr53r≥Cr+15?3r-1.]
  [∴5!(5-r)!r!×3≥5!(6-r)!(r-1)!,5!(5-r)!r!≥5!(4-r)!(r-1)!×3.]
  [∴3r≥16-r,15-r≥3r+1.]
  ∴[72≤r≤92],∵[r∈N],∴[r=4].
  ∴展开式中系数最大项为[T5=C25x23(3x2)4=][405x263].
  点拨 1. 求二项式系数最大的项: 如果[n]是偶数,则中间一项[第[(n2+1)]项]的二项式系数最大; 如果[n]是奇数,则中间两项[第[n+12]项与第[(n+12+1)]项]的二项式系数相等且最大.
  2.求展开式系数最大的项,如求[(a+bx)n][(a,b∈R)]的展开式中系数最大的项,一般是采用待定系数法.设展开式各项系数分别为[A1,A2,…,An+1],且第[r]项系数最大,应用[Ar≥Ar-1Ar≥Ar+1]解出[r]来,即得系数最大的项.
  
  1. [(x-y)10]的展开式中,[x7y3]的系数与[x3y7]的系数之和等于 .
  2. 已知[(x3+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,求[(2x-1x)2n]的展开式中:
  (1)二项式系数最大的项;
  (2)系数的绝对值最大的项.
  
  1. -240
  2. (1)[-8064] (2)[-15360x4]
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