‹ 回去

5.3 二项展开式的应用

计数原理与二项式定理 · 高二
讲清楚它是什么

定义 利用二项式定理展开式中的通项公式,求解特定项系数、常数项或二项式系数和等问题的方法。

从哪来 本知识点建立在二项式定理及其通项公式 $T_{r+1} = C_n^r a^{n-r} b^r$ 的基础之上。

为什么 二项展开式是一个多项式,其每一项的结构由通项公式唯一确定。应用的核心逻辑是“逆向匹配”:已知展开式中某一项的特征(如变量指数、系数值),通过通项公式建立关于 $r$ 的方程,从而确定该项在展开式中的位置($r$ 值)及具体数值。这本质上是利用多项式恒等原理,将复杂的组合求和转化为单项式的代数运算。

适合类型:逻辑严密、擅长代数推导的学生** **核心思路:方程法** 1. **写出通项
明确 $T_{r+1} = C_n^r a^{n-r} b^r$。 2. 提取约束:根据题目要求(如“常数项”即 $x$ 的指数为0,“含 $x^2$ 项”即指数为2),列出关于 $r$ 的指数方程。 3. 求解验证:解出 $r$,必须验证 $r$ 是否为 $0$ 到 $n$ 之间的整数。 4. 代入计算:将 $r$ 代回通项公式计算系数。 *强调:这是最通用、最不易出错的方法,重点在于对指数运算的精准控制。*
适合类型:形象思维强、喜欢找规律的学生** **核心思路:结构分析法** 1. **拆解结构
将通项 $C_n^r a^{n-r} b^r$ 看作三个部分的乘积:组合数部分、$a$ 的幂次部分、$b$ 的幂次部分。 2. 追踪变量:如果题目是 $(ax+b)^n$,重点追踪 $a$ 和 $b$ 中的变量 $x$ 如何合并。例如,若 $a=x, b=1/x$,则每一项中 $x$ 的总指数是 $(n-r) + r \times (-1) = n-2r$。 3. 直接匹配:直接令 $n-2r = \text{目标指数}$,快速求出 $r$。 *强调:通过观察 $a$ 和 $b$ 中变量的指数关系,简化中间步骤,提高解题速度。*
适合类型:基础薄弱、容易混淆概念的学生** **核心思路:特值代入与系数分离** 1. **区分概念
先明确“二项式系数”(仅指 $C_n^r$)与“项的系数”(指 $C_n^r$ 乘以 $a, b$ 中的常数部分)的区别。 2. 分离常数:在计算前,先把通项中的纯数字部分和含变量部分分开写。例如 $T_{r+1} = C_n^r \cdot 2^{n-r} \cdot x^{n-r} \cdot 3^r \cdot x^{-r}$,整理为 $[C_n^r \cdot 2^{n-r} \cdot 3^r] \cdot x^{n-2r}$。 3. 分步求解:先解指数部分确定 $r$,再单独计算中括号内的数值部分。 *强调:通过“先定位置,再算数值”的两步走策略,避免在复杂的乘积运算中出错。*
看不明白?看一段视频 ▾待生成
练一道
基础题
求 $(x + \frac{1}{x})^6$ 展开式中的常数项。
变式
若 $(1+x)^n$ 展开式中,第 3 项的系数是第 2 项系数的 3 倍,求 $n$ 的值。
看解答过程
1. 写出通项公式:$T_{r+1} = C_6^r x^{6-r} (\frac{1}{x})^r = C_6^r x^{6-r} x^{-r} = C_6^r x^{6-2r}$。 2. 令 $x$ 的指数为 0(常数项条件):$6 - 2r = 0$。 3. 解得 $r = 3$。 4. 代入 $r=3$ 计算系数:$C_6^3 = \frac{6 \times 5 \times 4}{3 \times 2 \times 1} = 20$。 5. 故常数项为 20。
试试手自己判
检测题
已知 $(2x - \frac{1}{x})^5$ 的展开式中,含 $x^3$ 的项的系数是多少?
看答案和判分标准
答案:80
判对标准:
1. 正确写出通项 $T_{r+1} = C_5^r (2x)^{5-r} (-\frac{1}{x})^r = C_5^r 2^{5-r} (-1)^r x^{5-2r}$。
2. 正确令指数 $5-2r=3$,解得 $r=1$。
3. 正确计算系数 $C_5^1 \cdot 2^{4} \cdot (-1)^1 = 5 \cdot 16 \cdot (-1) = -80$。
*注:若学生答 80,需检查是否漏掉负号;若答 -80,则完全正确。此处题目问“系数”,通常包含符号。若题目问“系数的绝对值”则为80。根据常规数学表述,系数应带符号。*
修正判对标准:正确答案应为 -80。
1. 通项公式正确。
2. $r$ 值计算正确 ($r=1$)。
3. 系数计算包含符号 $(-1)^1$,最终结果为 -80。
容易错在哪儿 ▾点开看
这一步没懂?写一句问老师 ›
内容由卡片自动生成 · 有不对的地方告诉老师
这张卡有问题?告诉老师 ›