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1、
第84講 二項式定理的應(yīng)用
【知識要點】
1、二項式定理:
①項數(shù):展開式中總共有項,而不是項;②順序:注意正確選擇,,其順序不能更改.與是不同的;③指數(shù):的指數(shù)從逐項減到,是降冪排列.的指數(shù)從逐項減到,是升冪排列.各項的次數(shù)和等于.
2、二項式通項公式: ()
(1)它表示的是二項式的展開式的第項,而不是第項;
(2)其中叫二項式展開式第項的二項式系數(shù),而二項式展開式第項的系數(shù)是字母冪前的常數(shù);
(3)注意.
3、二項式展開式的二項式系數(shù)的性質(zhì)
(1)對稱性:在二項展開式中,與首末兩項“等距離”的兩項的二項式系數(shù)相等.即=.
(2)增減性和最大值:在二項式的展開式中
2、,二項式系數(shù)先增后減,且在中間取得最大值,如果二項式的冪指數(shù)是偶數(shù),中間一項的二項式系數(shù)最大;如果二項式的冪指數(shù)是奇數(shù),中間兩項的二項式系數(shù)相等且最大.
(3)所有二項式系數(shù)的和等于,即
奇數(shù)項的二項式系數(shù)和與偶數(shù)項的二項式系數(shù)和相等,即
4、二項展開式的系數(shù)的性質(zhì):
對于,
5、證明組合恒等式常用賦值法.
6、二項式系數(shù)展開式的系數(shù)最大項和二項式系數(shù)最大項.
(1)二項式系數(shù)的最大項:如果二項式的冪指數(shù)是偶數(shù)時,則中間一項的二項式系數(shù)取得最大值.
如果二項式的冪指數(shù)是奇數(shù)時,則中間兩項的二項式系數(shù),同時取得最大值.
(2)系數(shù)的最大項:求展開式中最大的項,一般采用
3、待定系數(shù)法.設(shè)展開式中各項系數(shù)分別為,設(shè)第項系數(shù)最大,應(yīng)有,從而解出來.
【方法講評】
應(yīng)用一
利用通項公式求的系數(shù)
解題方法
直接代二項式展開式的通項,再化簡.
【例1】在二項式的展開式中倒數(shù)第項的系數(shù)為,求含有的項的系數(shù)?
【點評】(1)要理解二項式的展開式的系數(shù)的定義,它指的是除去,剩下的所有部分,而二項式的系數(shù)則指的是通項里的組合數(shù).(2)二項式的展開式的通項化簡時,要注意指數(shù)運算的性質(zhì)的準(zhǔn)確運用.
【反饋檢測1】已知的二項展開式中所有奇數(shù)項的系數(shù)之和為512.
(1)求展開式的所有有理項(指數(shù)為整數(shù));
(2)求展開式中項的系數(shù).
應(yīng)
4、用二
求二項式展開式的有理數(shù)項
解題方法
先求二項式的展開式的通項,再化簡,再令的指數(shù)為整數(shù)解答.
【例2】求二項式展開式中的有理項.
【點評】有理項指的是的指數(shù)為整數(shù),可以是正整數(shù),也可以是負(fù)整數(shù)和零.
【反饋檢測2】已知的展開式中的二項式系數(shù)之和為.
(Ⅰ)證明:展開式中沒有常數(shù)項;(Ⅱ)求展開式中所有有理項.
應(yīng)用三
求二項式展開式的系數(shù)最大的項和二項式系數(shù)最大的項
解題方法
(1)二項式系數(shù)的最大項:如果二項式的冪指數(shù)是偶數(shù)時,則中間一項的二項式系數(shù)取得最大值.如果二項式的冪指數(shù)是奇數(shù)時,則中間兩項的二項式系數(shù),同時取得最大值.
(2)系數(shù)
5、的最大項:求展開式中最大的項,一般采用待定系數(shù)法.設(shè)展開式中各項系數(shù)分別為,設(shè)第項系數(shù)最大,應(yīng)有,從而解出來.
【例3】已知二項式.
(1)若展開式中第5項、第6項與第7項的二項式系數(shù)成等差數(shù)列,求展開式中二項式系數(shù)最大的項的系數(shù);
(2)若展開式前三項的二項式系數(shù)和等于79,求展開式中系數(shù)最大的項.
(2),
解得,設(shè)項系數(shù)最大,由于
,,第11項最大.
【點評】(1)二項式系數(shù)的最大項:如果二項式的冪指數(shù)是偶數(shù)時,則中間一項的二項式系數(shù)取得最大值.如果二項式的冪指數(shù)是奇數(shù)時,則中間兩項的二項式系數(shù),同時取得最大值.(2)系數(shù)的最大項:求展開式中最大的項,一般采用待定系數(shù)法
6、.設(shè)展開式中各項系數(shù)分別為
,設(shè)第項系數(shù)最大,應(yīng)有,從而解出來.
【反饋檢測3】已知在的展開式中,第5項的系數(shù)與第3項的系數(shù)之比是14:1.
(1)求展開式中的系數(shù);
(2)求展開式中系數(shù)絕對值最大的項;.
(3)求的值.
應(yīng)用四
求展開式的系數(shù).
解題方法
一般把三項式變成二項式,再代二項式展開式的通項公式解答.
【例4】 求當(dāng)?shù)恼归_式中的一次項的系數(shù).
【點評】(1)對于三項式的展開式教材上沒有講過,教材上只講了二項式的展開式. 所以我們可以想辦法把三項式轉(zhuǎn)化成二項式,再利用二項式的展開式的性質(zhì)解答. (2)對于三項式的展開式的研究,一般轉(zhuǎn)化成二項式
7、的展開式研究,實際上就是數(shù)學(xué)的一個轉(zhuǎn)化的思想的運用,把陌生的轉(zhuǎn)化為熟悉的問題解答. 【反饋檢測4】展開式中常數(shù)項為( )
A.252 B.-252 C.160 D.-160
應(yīng)用五
兩個二項式相乘的系數(shù)問題
解題方法
一般先分別求兩個二項式的展開式的通項,再對它們進(jìn)行組合研究.
【例5】 在的展開式中,求的系數(shù).
【解析】,
要得到,
當(dāng)?shù)谝粋€因式取1時,展開式取5次項,項系數(shù)為
當(dāng)?shù)谝粋€因式取時,展開式取4次項,項系數(shù)為
當(dāng)?shù)谝粋€因式取時,展開式取3次項,項系數(shù)為
當(dāng)?shù)谝粋€因式取-
8、時,展開式取2次項,項系數(shù)為
∴項系數(shù)為+=-63
【點評】兩個二項式相乘的系數(shù)問題,一般先分別求兩個二項式的展開式的通項,再對它們進(jìn)行組合
研究.
【反饋檢測5】
應(yīng)用六
二項式展開式的系數(shù)和與差的問題
解題方法
一般利用賦值法解答.
【例6】已知,求:
(1);
(2).
【點評】二項式展開式的系數(shù)和與差的問題,一般利用賦值法解答,主要是給二項式的展開式的變量
賦一些特殊值,如:1,-1,0等.
【反饋檢測6】(1)設(shè)展開式中只有第5項的二項式系數(shù)最大.則= .
(2)1+2= .
應(yīng)用七
整除性問題
9、
解題方法
一般把指數(shù)的底數(shù)拆成與除數(shù)有關(guān)的數(shù)的和,再利用二項式定理展開研究.
【例7】證明:能被64整除
【點評】整除性的問題,一般把指數(shù)的底數(shù)拆成與除數(shù)有關(guān)的數(shù)的和,再利用二項式定理展開研究,拆數(shù)是關(guān)鍵,本題中指數(shù)的底數(shù)是“3”,先變成“9”,再把“9”拆成“8+1”,再利用二項式定理研究就方便了.
【反饋檢測7】求證:能被7整除.
應(yīng)用八
證明不等式等
解題方法
一般對二項式定理進(jìn)行順用或逆用.
【例8】 求證:2<(1+)n<3().
【證明】(1+)n=C+C× +C()2+…+C()n=1+1+C×+C×+…+C×=2+×+×+…+×<2++
10、
++…+<2++++…+=2+=3-()<3.顯然(1+)n=1+1+C×+C×+…+C×>2.所以2<(1+)n<3.
【點評】看到一般要聯(lián)想到是否能利用二項式定理解答,這是一個觀察聯(lián)想的能力.
【反饋檢測8】
應(yīng)用九
利用二項式定理求近似值
解題方法
一般先把底數(shù)拆成“1”與某個小數(shù)的和與差,再利用二項式定理研究解答.
【例9】求的近似值,使誤差小于;
【點評】由,當(dāng)?shù)慕^對值與1相比很小且很大時,
等項的絕對值都很小,因此在精確度允許的范圍內(nèi)可以忽略不計,因此可以用近似計算公式:
,在使用這個公式時,要注意按問題對精確度的要求,來確定對展開式中各項的取舍
11、,若精確度要求較高,則可以使用更精確的公式:.
【反饋檢測9】某地現(xiàn)有耕地100000畝,規(guī)劃10年后糧食單產(chǎn)比現(xiàn)在增加22%,人均糧食占有量比現(xiàn)在提高10%.如果人口年增加率為1%,那么耕地平均每年至多只能減少多少畝(精確到1畝)?
高中數(shù)學(xué)常見題型解法歸納及反饋檢測第84講:
二項式定理的應(yīng)用參考答案
【反饋檢測1答案】(1),;(2).
【反饋檢測2答案】(Ⅰ)證明見解析;(Ⅱ)所有有理項為:.
【反饋檢測2詳細(xì)解析】(Ⅰ)依題意得:,
令得
展開式中沒有常數(shù)項.
(Ⅱ)當(dāng)時,為有理項.展開式中所有有理項為:.
【反饋檢測3答案】(1);(2
12、);(3).
【反饋檢測3詳細(xì)解析】(1)由,解得.
因為通項:,令 ,
于是系數(shù)為.
(2)設(shè)第項系數(shù)絕對值最大,則
解得,于是只能為6
所以系數(shù)絕對值最大的項為.
(3)原式==.
【反饋檢測4答案】
【反饋檢測5答案】
【反饋檢測5詳細(xì)解析】
.
【反饋檢測6答案】(1);(2).
【反饋檢測6詳細(xì)解析】(1)由二項式系數(shù)的對稱性,
(2)即為展開式中各項的系數(shù)
在中令,∴
(2)在=中,
令,得1+2
【反饋檢測7答案】見解析.
【反饋檢測8答案】
【反饋檢測8詳細(xì)解析】與已知的有一些差距,
【反饋檢測9答案】耕地平均每年至多只能減少4畝.
【反饋檢測9詳細(xì)解析】設(shè)耕地平均每年減少x畝,現(xiàn)有人口為p人,糧食單產(chǎn)為m噸/畝,依題意
化簡:
(畝)
答:耕地平均每年至多只能減少4畝.
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