‹ 回去

5.3 多项式展开

二项式定理及其性质与应用 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用乘法分配律,将多项式各因子相乘并合并同类项,得到标准多项式的过程。

从哪来 建立在 5.1 二项式定理 和 3.1 组合的定义 之上。多项式展开本质上是多个二项式(或单项式)乘积的叠加,其系数计算依赖于组合数 $C_n^k$ 的选取逻辑。

为什么 多项式展开的核心逻辑是“分配律的递归应用”。 以 $(a+b+c)^n$ 为例,它不是简单的二项式,而是 $n$ 个括号 $(a+b+c)$ 相乘。 根据乘法分配律,从每个括号中各取一项相乘。 例如取 $k_1$ 个 $a$,$k_2$ 个 $b$,$k_3$ 个 $c$,且 $k_1+k_2+k_3=n$。 这类项的系数即为从 $n$ 个位置中选出 $k_1$ 个放 $a$,再从剩余位置选 $k_2$ 个放 $b$ 的方法数,即多重组合数 $\frac{n!}{k_1!k_2!k_3!}$。 因此,多项式展开是二项式定理在项数多于2时的自然推广,其本质是多项式定理(Multinomial Theorem)。

讲法
适合:逻辑抽象能力强,喜欢公式推导的学生 讲法:从二项式推广到多项式 1. 回顾 $(a+b)^n = \sum C_n^k a^{n-k}b^k$。 2. 提问:如果是 $(a+b+c)^n$ 呢? 3. 引导:把 $c$ 看作一个整体,先算 $(a+(b+c))^n$,展开后每一项形如 $C_n^k a^{n-k}(b+c)^k$。 4. 再次对 $(b+c)^k$ 使用二项式定理。 5. 合并同类项,发现系数变为 $\frac{n!}{i!j!k!}$。 6. 总结:多项式展开就是二项式定理的嵌套应用。
讲法
适合:形象思维好,喜欢具体操作的学生 讲法:“选球”模型 1. 想象有 $n$ 个不同的盒子(代表 $n$ 次乘法中的 $n$ 个因子)。 2. 每个盒子里有3种颜色的球:红($a$)、蓝($b$)、绿($c$)。 3. 任务:从每个盒子各取1个球,共取 $n$ 个球。 4. 问:如果最后手里有 $i$ 个红球,$j$ 个蓝球,$k$ 个绿球($i+j+k=n$),有多少种取法? 5. 计算:先从 $n$ 个盒子选 $i$ 个放红球 $C_n^i$,再从剩下 $n-i$ 个选 $j$ 个放蓝球 $C_{n-i}^j$,最后全放绿球。 6. 结果:$C_n^i C_{n-i}^j = \frac{n!}{i!j!k!}$。 7. 结论:这个数就是 $a^i b^j c^k$ 的系数。
讲法
适合:计算能力弱,容易出错,需要技巧的学生 讲法:降维打击法(分组法) 1. 原则:不要直接展开高次多项式,先“合并”变量。 2. 例子:求 $(x+y+z)^4$ 中 $x^2yz$ 的系数。 3. 步骤1:先把 $y$ 和 $z$ 绑定,看作 $(x + (y+z))^4$。 4. 步骤2:展开含 $x^2$ 的项:$C_4^2 x^2 (y+z)^2$。 5. 步骤3:在 $(y+z)^2$ 中找 $yz$ 的系数:$C_2^1 = 2$。 6. 步骤4:总系数 $= C_4^2 \times 2 = 6 \times 2 = 12$。 7. 技巧:每次只处理两个变量,降低思维负荷。
看不明白?看一段视频 ▾待生成
练一道
基础题
求 $(x+y+z)^3$ 展开式中 $x^2y$ 的系数。
变式
求 $(1+x+x^2)^5$ 展开式中 $x^4$ 的系数。
试试手自己判
检测题
求 $(x+y+z)^4$ 展开式中 $xy^2z$ 的系数。
看答案和判分标准
答案:12
判对标准:
- 若学生写出 $\frac{4!}{1!2!1!} = 12$,判对。
- 若学生使用分组法:先算 $(x+(y+z))^4$ 中 $x(y+z)^3$ 的系数 $C_4^1=4$,再算 $(y+z)^3$ 中 $y^2z$ 的系数 $C_3^1=3$,最后 $4 \times 3 = 12$,判对。
- 若答案为 4、3、6 或其他非 12 的数,判错。
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 ›