2022年高考数学高三大一轮复习第十章计数原理、概率、随机变量及其分布10.3二项式定理

发布于 2021-11-30 11:31 ,所属分类:高考数学学习资料大全

2022年高考数学高三大一轮复习

第十章 计数原理、概率、随机变量及其分布

§10.3 二项式定理


§10.3 二项式定理

考试要求 能用多项式运算法则和计数原理证明二项式定理,会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.



1.二项式定理

二项式定理

(ab)nCan+Can1b+…+Cankbk+…+Cbn(nN*)

二项展开式的通项

Tk1=Cankbk,它表示第k+1

二项式系数

C(k∈{0,1,2,3,…,n})

2.二项式系数的性质

(1)对称性:与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等.

(2)增减性与最大值

n是偶数时,中间一项取得最大值;当n是奇数时,中间的两项与相等,且同时取得最大值.

(3)各二项式系数的和

(ab)n的展开式的各个二项式系数的和等于2n.

微思考

1.总结(ab)n的展开式的特点.

提示(1)项数为n+1.

(2)各项的次数都等于二项式的幂指数n,即ab的指数的和为n.

(3)字母a按降幂排列,从第一项开始,次数由n逐项减1直到零;字母b按升幂排列,从第一项起,次数由零逐项增1直到n.

2.(ab)n的展开式的二项式系数和系数相同吗?

提示 不一定.(ab)n的展开式的通项是Cankbk,其二项式系数是C(k∈{0,1,2,3,…,n}),不一定是系数.


题组一 思考辨析

1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)

(1)Cankbk是(ab)n的展开式的第k项.(×)

(2)(ab)n的展开式中某一项的二项式系数与ab无关.(√)

(3)二项展开式中,系数最大的项为中间一项或中间两项.(×)

(4)(ab)n的展开式中某项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等,与该项的二项式系数不同.(√)

题组二 教材改编

2.(xy)n的二项展开式中,第m项的系数是()

A.C B.C

C.C D.(-1)m1C

答案 D

解析 (xy)n二项展开式第m项的通项为

TmC(y)m1xnm1

所以系数为C(1)m1.

3.(八省联考)(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)9的展开式中x2的系数是()

A.60B.80 C.84 D.120

答案D

解析 (利用公式CCC)

(1x)2(1x)3(1x)9的展开式中x2的系数为CCCCCCC120.

4.C+C+C+…+C=________.

答案 210

题组三 易错自纠

5.已知n(a为常数)的展开式的二项式系数之和为32,常数项为80,则a的值为()

A.1B.±1 C.2 D.±2

答案C

解析 根据题意,该二项式的展开式的二项式系数之和为32,则有2n32,可得n5,则二项式的展开式通项为Tk1C()5k·kakC,令=0,得k3,则其常数项为Ca3,根据题意,有Ca380,可得a2.

6.在n的展开式中,所有二项式系数的和是32,则展开式中各项系数的和为_____.

答案 1

解析 因为所有二项式系数的和是32,所以2n32,解得n5.

5中,令x1可得展开式中各项系数的和为(21)51.


题型一多项展开式的特定项

命题点1 二项展开式问题

1 (1)(2020·北京)在(-2)5的展开式中,x2的系数为()

A.-5B.5 C.-10 D.10

答案 C

解析 Tk1C()5k(2)kC·(2)k

令=2,解得k1.

所以x2的系数为C(2)1=-10.

(2)(2019·浙江)在二项式(+x)9的展开式中,常数项是________,系数为有理数的项的个数是________.

答案 165

解析 该二项展开式的第k1项为Tk1C()9kxk,当k0时,第1项为常数项,所以常数项为()916;当k1,3,5,7,9时,展开式的项的系数为有理数,所以系数为有理数的项的个数为5.

命题点2 两个多项式积的展开式问题

2 (1)(2020·全国Ⅰ)(xy)5的展开式中x3y3的系数为()

A.5B.10 C.15 D.20

答案 C

解析 方法一 ∵(xy)5(x55x4y10x3y210x2y35xy4y5)

x3y3的系数为10515.

方法二 x+中取x时,x3y3的系数为C

x+中取时,x3y3的系数为C

x3y3的系数为CC10515.

(2)(2019·全国Ⅲ)(1+2x2)(1+x)4的展开式中x3的系数为()

A.12B.16 C.20 D.24

答案A

解析 展开式中含x3的项可以由“1x3“2x2x的乘积组成,则x3的系数为C2C4812.

命题点3 三项展开式问题

3 (1)(x2xy)5的展开式中,x5y2的系数为()

A.10B.20 C.30 D.60

答案 C

解析 方法一 利用二项展开式的通项公式求解.

(x2xy)5[(x2x)y]5

y2的项为T3C(x2x)3·y2.

其中(x2x)3中含x5的项为Cx4·xCx5.

所以x5y2的系数为CC30.故选C.

方法二 利用排列组合知识求解.

(x2xy)55x2xy之积,其中有两个因式取y,剩余的三个因式中两个取x2,一个取x即可,所以x5y2的系数为CCC30.故选C.

(2)(2020·合肥检测)5的展开式中的常数项为()

A.1B.11 C.-19 D.51

答案 B

解析 55

展开式的通项为Tk1C5k

k5时,常数项为C1

k3时,常数项为-CC=-20

k1时,常数项为CC30.

综上所述,常数项为1203011.

思维升华 (1)求二项展开式中的特定项,一般是化简通项后,令字母的指数符合要求(求常数项时,指数为零;求有理项时,指数为整数等),解出项数k1,代回通项即可.

(2)对于几个多项式积的展开式中的特定项问题,一般都可以根据因式连乘的规律,结合组合思想求解,但要注意适当地运用分类方法,以免重复或遗漏.

(3)对于三项式问题一般先变形化为二项式再解决.

跟踪训练1 (1)(xa)10的展开式中,x7项的系数为15,则a=______.(用数字填写答案)

答案 

解析 通项为Tk1Cx10kak,令10k7

k3x7项的系数为Ca315

a3=,a.

(2)(x2x+1)(x-1)4的展开式中,x3的系数为()

A.-3B.-2 C.1 D.4

答案 B

解析 (x1)4的通项为Tk1Cx4k(1)k(x2x1)(x1)4的展开式中,x3的系数为C(1)3C(1)2C(1)=-2,故选B.

(3)(1+2x-3x2)5的展开式中x5的系数为________.

答案92

解析 方法一(12x3x2)5(1x)5(13x)5,所以x5的系数为CC35C(1)C34C(1)2C33C(1)3C32C(1)4C31C(1)5C3092.

方法二(12x3x2)5[(12x)3x2]5C(12x)5C(12x)4(3x2)C(12x)3(3x2)2C(3x2)5

所以x5的系数为CC25CC×23×(3)CC×2×(3)292.

题型二二项式系数与各项的系数问题

命题点1 二项式系数和与各项系数和

4 (1)若二项式n的展开式的二项式系数之和为8,则该展开式每一项的系数之和为()

A.-1B.1 C.27 D.-27

答案 A

解析 依题意得2n8,解得n3.x1,得该二项展开式每一项的系数之和为(12)3=-1.

(2)若(2-x)7a0a1(1+x)+a2(1+x)2+…+a7(1+x)7,则a0a1a2+…+a6的值为()

A.1B.2C.129 D.2188

答案 C

解析 x0,得a0a1a2a727128

(2x)7[3(x1)]7

a7(1x)7C·30·[(x1)]7,解得a7=-1.

a0a1a2a6128a71281129.

命题点2 二项式系数的最值问题

5二项式n的展开式中只有第11项的二项式系数最大,则展开式中x的指数为整数的项的个数为()

A.3B.5 C.6 D.7

答案D

解析 根据n的展开式中只有第11项的二项式系数最大,得n20n的展开式的通项为Tk1C·(x)20k·k()20k·C·,要使x的指数是整数,需k3的倍数,k0,3,6,9,12,15,18x的指数是整数的项共有7项.

思维升华 (1)求展开式中各项系数和可用赋值法”.

(2)二项式系数最大项在中间一项或中间两项取得.

跟踪训练2 (1)(2021·随州调研)在n的展开式中,只有第5项的二项式系数最大,则展开式中系数最小的项的系数为()

A.-126B.-70 C.-56 D.-28

答案 C

解析 只有第5项的二项式系数最大,

n8n的展开式的通项为

Tk1(1)kC(k0,1,28)

展开式中奇数项的二项式系数与相应奇数项的系数相等,偶数项的二项式系数与相应偶数项的系数互为相反数,而展开式中第5项的二项式系数最大,因此展开式中第4项和第6项的系数相等且最小,为(1)3C=-56.

(2)n的展开式中各项系数之和大于8,但小于32,则展开式中系数最大的项是()

A.6 B.C.4x D.或4x

答案 A

解析 x1,可得n的展开式中各项系数之和为2n,即8<2n<32,解得n4,故第3项的系数最大,所以展开式中系数最大的项是C()226.

(3)已知m是常数,若(mx-1)5a5x5a4x4a3x3a2x2a1xa0a1a2a3a4a5=33,则m=________.

答案 3

解析 x0时,(1)5=-1a0.x1时,(m1)5a0a1a2a3a4a533132,则m12m3.

课时精练


1.(2020·邯郸调研)(1-2x)6的展开式的第三项为()

A.60B.-120 C.60x2 D.-120x2

答案 C

解析 T3C(2x)260x2.

2.5的展开式中含x3的项的系数为()

A.80B.-80 C.-40 D.48

答案 B

解析 5的展开式的通项为Tk1C(2x)5k·k(1)k·25k·C·x52k,令52k3,得k1.于是展开式中含x3的项的系数为(1)·251·C=-80.

3.(2020·山西八校联考)已知(1+x)n的展开式中第5项与第7项的二项式系数相等,则奇数项的二项式系数和为()

A.29 B.210 C.211 D.212

答案 A

解析 由题意得CC,由组合数性质得n10,则奇数项的二项式系数和为2n129.

4.(2020·肇庆模拟)已知(1-ax)(1+x)5的展开式中x2的系数为5,则a等于()

A.1B.2 C.-1 D.-2

答案 A

解析 (1ax)(1x)5(1ax)(15x10x210x35x4x5),其展开式中x2的系数为105a5,解得a1.

5.(x2+2)5的展开式的常数项是()

A.-3B.-2 C.2 D.3

答案D

解析 5的展开式通项为Tk1C5k(1)kCx2k10(1)k,由2k100k5,所以5的展开式中常数项为C(1)5=-1.2k10=-2k4,所以5的展开式中x2的系数为C(1)45,所以(x22)5的展开式的常数项是2×(1)53.

6.设(1+x)3+(1+x)4+(1+x)5+…+(1+x)50a0a1xa2x2a3x3+…+a50x50,则a3的值是()

A.C B.2CC.C D.C

答案D

解析 由题意可得a3的值是x3的系数,而x3的系数为CCCCCCCCC.

7.(多选)对于二项式n(nN*),下列判断正确的有()

A.存在nN*,展开式中有常数项

B.对任意nN*,展开式中没有常数项

C.对任意nN*,展开式中没有x的一次项

D.存在nN*,展开式中有一次项

答案AD

解析 二项式n的展开式的通项公式为Tk1Cx4kn,由通项公式可知,当n4k(kN*)n4k1(kN*)时,展开式中分别存在常数项和一次项,故选AD.

8.(多选)(2020·枣庄模拟)已知(x-1)5a0a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a5(x+1)5,则()

A.a0=-32 B.a2=-80

C.a3+4a4=0 D.a0a1+…+a5=1

答案 ABC

解析 x=-1(11)5a0,即a0=-32,故A正确.令x0(1)5a0a1a5,即a0a1a5=-1,故D不正确.令x1y,则(x1)5a0a1(x1)a2(x1)2a5(x1)5就变为(y2)5a0a1ya2y2a5y5,根据二项式定理知,a2即二项式(y2)5展开式中y2项的系数,Tk1Cy5k(2)k,故a2C·(2)3=-80B正确.a4C(2)1=-10a3C(2)240,故C正确,故选ABC.

9.(2020·全国Ⅲ)6的展开式中常数项是________.(用数字作答)

答案 240

解析 6的展开式的通项为

Tk1C(x2)6kkC2kx123k

123k0,解得k4

所以常数项为C24240.

10.(2020·辽宁葫芦岛兴城高级中学模拟)已知n的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,则x3的系数为________.

答案 240

解析 n的展开式的通项为Tk1C·(2x)nk·k,由展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2∶5,可得C∶C2∶5,解得n6.所以Tk1(1)kC26k·,令6k3,解得k2,所以x3的系数为C262(1)2240.

11.已知(2x+1)5(a≠0),若其展开式中各项的系数和为81,则a=________,展开式中常数项为________.

答案 -10

解析 (2x1)5中,

x1,得(a1)·3581,解得a=-,

所以(2x1)5的展开式中的常数项为

·C·2x10.

12.(2020·浙江)二项展开式(1+2x)5a0a1xa2x2a3x3a4x4a5x5,则a4=________,a1a3a5=________.

答案 80122

解析 由题意,得a4C×245×1680.

x1时,

(12)5a0a1a2a3a4a535243

x=-1时,

(12)5a0a1a2a3a4a5=-1.②

,得2(a1a3a5)243(1)244

所以a1a3a5122.


13.如图,在杨辉三角中,虚线所对应的斜行的各数之和构成一个新数列,则数列的第10项为()


A.55B.89 C.120 D.144

答案A

解析 由题意,可知a11a21a3112a4123a5235a6358a75813a881321a9132134a10213455.

14.(2021·济南模拟)设(1-ax)2020a0a1xa2x2+…+a2020x2020,若a1+2a2+3a3+…+2020a2 020=2 020a(a≠0),则实数a=________.

答案 2

解析 已知(1ax)2 020a0a1xa2x2a2020x2 020,两边同时对x求导,

2 020(1ax)2 019(a)a12a2x3a3x22020a2 020x2 019

x1得,-2 020a(1a)2019a12a23a32 020a20202 020a

a≠0,所以(1a)2019=-1,即1a=-1,故a2.


15.若多项式(2x+3y)n的展开式中仅第5项的二项式系数最大,则多项式n4的展开式中x2的系数为()

A.-304B.304 C.-208 D.208

答案 A

解析 多项式(2x3y)n的展开式中仅第5项的二项式系数最大,故展开式有9项,所以n8,多项式44的展开式的通项为Tr1C(4)4r·r(0≤r≤4,且rN).r的展开式的通项Tk1C(x2)rk·kCx2r4k(0≤kr,且kNrN).令2r4k2,即r2k1,所以k0r1k1r3,所以展开式中x2的系数为C·(4)3C·C·(4)=-25648=-304.

16.设abm为整数(m>0),若abm除得的余数相同,则称ab对模m同余,记为ab(modm).若a=C+C·2+C·22+…+C·220ab(mod10),则b的值可以是()

A.2 018 B.2019 C.2020 D.2021

答案 D

解析 aCC·2C·22C·220(12)20320(801)5,它被10除所得余数为1,又ab(mod10),所以b的值可以是2021.

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