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5.1 二项式定理

计数原理与二项式定理 · 高二
讲清楚它是什么

定义 描述 $(a+b)^n$ 展开后各项系数与指数规律的组合恒等式。

从哪来 本节为起点,无前置知识点记录。

为什么 本质是乘法分配律的多次应用与组合计数。$(a+b)^n$ 是 $n$ 个 $(a+b)$ 相乘,每一项由从 $n$ 个括号中各取一个字母($a$ 或 $b$)组成。若取 $k$ 个 $b$,则必取 $n-k$ 个 $a$,该项为 $a^{n-k}b^k$。取 $k$ 个 $b$ 的方法数即从 $n$ 个位置中选 $k$ 个的组合数 $C_n^k$,故系数为 $C_n^k$。

讲法
适合:逻辑推理型、喜欢探究本质的学生 从 $(a+b)^1, (a+b)^2, (a+b)^3$ 的展开入手,观察系数规律(杨辉三角),再引导学生思考:为什么 $(a+b)^n$ 中 $a^{n-k}b^k$ 的系数是 $C_n^k$?通过“从 $n$ 个括号中选 $k$ 个取 $b$”的组合解释,建立代数与计数的联系。
讲法
适合:直观形象型、依赖模式识别的学生 直接引入杨辉三角,让学生背诵前几行系数,发现“每行首尾为1,中间数等于上一行两肩之和”的规律。然后给出通项公式 $T_{k+1} = C_n^k a^{n-k}b^k$,强调“指数和为 $n$,系数对应杨辉三角第 $n+1$ 行第 $k+1$ 个数”,通过大量模仿练习固化模式。
讲法
适合:应用导向型、偏好解题技巧的学生 直接给出二项式定理公式及通项公式,重点讲解“通项公式”的使用步骤:①确定 $n$;②确定 $k$(注意 $k$ 从 0 开始);③代入 $C_n^k a^{n-k}b^k$。强调“求第 $m$ 项时,$k=m-1$”,并通过典型题型(求系数、求常数项)快速训练,形成解题套路。
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练一道
基础题
求 $(x+2)^5$ 的展开式中 $x^3$ 的系数。
变式
求 $(1-2x)^6$ 展开式中常数项。
试试手自己判
检测题
$(x+\frac{1}{x})^6$ 展开式中,$x^2$ 的系数是多少?
看答案和判分标准
答案:15
判对标准:
1. 正确写出通项 $T_{k+1} = C_6^k x^{6-k} (x^{-1})^k = C_6^k x^{6-2k}$。
2. 正确令 $6-2k=2$,解得 $k=2$。
3. 正确计算 $C_6^2 = 15$。
4. 最终答案为 15,无计算错误。
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