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高中数学:二项式定理知识梳理与题型归纳

2023-12-13 14:30 高考数学 评论

二项式定理有关知识是常考内容之一。本文就二项式定理题型进行归纳总结,并对解法进行探讨,供参考。


知识点梳理


一、定理内容
图片

二、基本概念
①二项式展开式:
等式右边的多项式叫作(a+b)n的二项展开式

②二项式系数:
展开式中各项的系数中的图片

③项数:
展开式第r+1项,是关于a,b的齐次多项式.

④通项:
展开式的第r+1项,记作图片

三、几个提醒
①项数:
展开式共有n+1项.

②顺序:
注意正确选择a与b,其顺序不能更改,
即:(a+b)n和(b+a)n是不同的.

③指数:
a的指数从n到0, 降幂排列;
b的指数从0到n,升幂排列。
各项中a,b的指数之和始终为n.

④系数:
正确区分二项式系数项的系数
二项式系数指各项前面的组合数;
项的系数指各项中除去变量的部分(含二项式系数)。

⑤通项:
通项图片是指展开式的第r+1项.

四、常用结论
图片
由此可得贝努力不等式。当x>-1时,有:
n≥1时,(1+x)n≥1+nx;
0≤n≤1时,(1+x)n≤1+nx.
(贝努力不等式常用于函数不等式证明中的放缩)

五、几个性质
①二项式系数对称性:
展开式中,与首末两项等距的任意两项二项式系数相等。
图片
②二项式系数最大值:
展开式的二项式系数图片中,最中间那一项(或最中间两项)的二项式系数最大。即:
图片
③二项式系数和:
二项展开式中,所有二项式系数和等于图片,即:
图片
奇数项二项式系数和等于偶数项二项式系数和,即:
图片图片
(注:凡系数和问题均用赋值法处理)
④杨辉三角中的二项式系数:
图片

题型归纳


一、求二项展开式
图片
图片
图片

二、求展开式的指定项
在二项展开式中,有时存在一些特殊的项,如常数项、有理项、整式项、系数最大的项等等,这些特殊项的求解主要是利用二项展开式的通项公式图片,然后依据条件先确定r的值,进而求出指定的项。
图片
说明:凡二项展开式中指定项的问题,均直接使用通项公式处理.

图片
图片
说明:对于位置指定的展开项问题,要注意用原式,底数中项的顺序不得随意调整。

图片
图片

图片
图片
说明:积的展开式问题,一般分别计算两个因式的通项。

练习:


1. 求常数项

1、已知图片的展开式中第三项与第五项的系数之比为图片,其中图片,则展开式中常数项是(    

A. 45i 

B. 45i 

C. 45  

D. 45

解析:第三项、第五项的系数分别为图片,由题意有

图片图片

整理得图片

解得n=10

设常数项为图片

则有图片

r=8

故常数项为图片,选D


2. 求有理项

2、已知图片的展开式中,前三项系数成等差数列,求展开式中所有的有理项。

解析:展开式的前三项的系数分别为图片

则由题意可得图片

图片

解得n=8n=1舍去)

于是图片

图片为有理项,则图片,且图片,所以r=048

故展开式中所有的有理项为

图片


3. 求幂指数为整数的项

3、图片的展开式中,x的幂指数是整数的项共有(    

A. 3

B. 4

C. 5

D. 6

解析:图片

图片

所以r=06121824时,x的幂指数为整数,故选C


4. 求系数最大的项

4、已知图片的展开式中,只有第五项的二项式系数最大,求该展开式中系数最大的项。

解析:由只有第五项的二项式系数最大,可知展开式共有9项,故n=8

图片

图片

设第r+1项的系数最大,则有

 图片

解得图片

图片,所以r=2r=3

所以二项式的展开式中系数最大的项是

图片


三、求展开式中系数和

在涉及到求展开式中所有项系数的和或者奇数项、偶数项系数和的问题时,通常可以根据题目的结构特征,选择“赋值法”来加以解决。

图片

图片

说明:系数和的问题,一般用赋值法,将式中的字母均赋值为1即可。

此种思路同样适用于底数为多项式的展开式。


图片

图片


图片

图片

说明:分奇偶项求系数和时,一般分别对变量赋值为1和-1,得方程组处理。


练习图片

图片=_____(用数字作答)。

解析:x=0,得图片

x=1,得图片

图片

=2003+1=2004


四、求系数最大(最小)项

图片

图片

说明:系数最大或最小问题,一般可先设出最值项的项数,再利用不等式的恒成立性,求得系数最大或最小项。

也可将二项式看成数列,利用数列单调性的思路确定其单调性后处理。


图片

图片


五、多项展开式

有些三项式展开问题可以先通过变形转化为二项式展开问题加以解决,对于多项的和或积的二项式问题,可通过“搭配”解决,但要注意不重不漏。

图片

图片


图片


图片

说明:对于底数为多项式的展开式问题,如果能将底数变形为二项式,则直接用二项式定理;如果底数不能变形,可以采用上述三种方式处理。

其中解法三利用了多项式的乘法原理,更侧重于对二项式定理原理的理解和认识,应引起重视。


图片

图片


练习1、图片的展开式中整理后的常数项为________

解析:图片

对于二项式图片的展开式中

图片

要得到常数项需10r=5,则r=5

所以常数项为图片


练习2图片展开式中,含图片的项的系数是(    

A. 74 

B. 121

C. 74 

D. 121

解析:图片的展开式中,含图片的项为图片图片,故选D


六、整除性问题

图片

图片


练习:已知数列图片图片的通项公式分别为图片,将两个数列的公共项按它们在原数列中的先后顺序排成一个新数列图片,求图片的通项公式图片

分析: BA整除可视图片,利用二项式定理将图片表达式为图片,若C可被A整数,则B可被A整除,可见提取公因式A乃关键所在。

解析:由于数列图片由数列图片图片的公共项组成,那么必有图片,即图片,整理得图片,则图片必能被4整除。由二项式定理知:图片

图片,于是当且仅当图片为奇数即图片时,图片才是整数,故图片


图片


练习1:今天是星期天,从今天起图片天后的第一天是星期几?

分析:先考虑图片除以7的余数是多少,利用7天为一个周期的规律可推出结果,联想图片便会找到解题思路。

解析:因为图片,而图片可被4整除,所以图片7除的余数为4,从今天起图片天后的第一天是星期五。


练习2:图片除以100的余数是___________

解析:图片92×901M为整数)=100M82×10081

所以图片除以100的余数是81


七、近似计算

图片

图片

说明:在中学阶段,近似计算的处理,可以考虑二分法二项式定理两种途径。


练习:图片的近似值(精确到图片)。

分析:凡二项式定理进行近似计算可根据精确度适当选用如下公式:图片图片


解析:因为图片

图片,所以图片


八、证明不等式

图片

图片

说明:用二项式定理证明不等式,主要是利用其放缩的特征。

凡含有n次幂的不等式证明,可适当考虑此种思路。


图片

图片


练习1:已知图片是正整数,且图片。证明:图片

证明:由二项式定理得:图片

图片,又图片,所以图片,故图片

图片


练习2已知图片,在图片时,比较图片图片的大小。

分析:使用换元策略转化问题,利用二项式定理将结论放缩到图片上来。

解析:因为图片,所以令图片,于是图片

图片,故图片


九、求值

例17图片表示实数图片的小数部分,若图片,求图片的值。

分析:挖掘倒数关系图片,并构造图片是顺利解题的关键。

解析:图片,则由二项式定理知:图片

图片

图片,于是

图片必为正整数,故图片,所以图片


十、与其它知识交汇型问题

在知识点的交汇处命题,已成为新高考命题的一个趋势。二项定理可以与组合、数列极限、杨辉三角等知识进行综合,而设计出新题。

18、设常数a>0图片展开式中图片的系数为图片,则图片=___________________

解:图片

图片,得r=2

图片

所以图片


另外,还有二项式定理与莱布尼茨三角形、极限的交汇题。


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