(新高考)高考数学一轮复习讲与练第10章§10.3《二项式定理》(含详解)
展开知识梳理
1.二项式定理
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:当n是偶数时,中间的一项 SKIPIF 1 < 0 取得最大值;当n是奇数时,中间的两项 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 相等,且同时取得最大值.
(3)各二项式系数的和:(a+b)n的展开式的各二项式系数的和等于2n.
常用结论
1.两个常用公式
(1)Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(2,n)+…+Ceq \\al(n,n)=2n.
(2)Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(2,n)+Ceq \\al(4,n)+…=Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(3,n)+Ceq \\al(5,n)+…=2n-1.
2.二项展开式的三个重要特征
(1)字母a的指数按降幂排列由n到0.
(2)字母b的指数按升幂排列由0到n.
(3)每一项字母a的指数与字母b的指数的和等于n.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)Ceq \\al(k,n)an-kbk是(a+b)n的展开式的第k项.( × )
(2)(a+b)n的展开式中某一项的二项式系数与a,b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)(a+b)n的展开式中,某项的系数与该项的二项式系数不同.( × )
教材改编题
1.(x-1)10的展开式的第6项的系数是( )
A.Ceq \\al(6,10) B.-Ceq \\al(6,10)
C.Ceq \\al(5,10) D.-Ceq \\al(5,10)
答案 D
解析 T6=Ceq \\al(5,10)x5(-1)5,
所以第6项的系数是-Ceq \\al(5,10).
2.(多选)已知(a+b)n的展开式中第5项的二项式系数最大,则n的值可以为( )
A.7 B.8
C.9 D.10
答案 ABC
解析 ∵(a+b)n的展开式中第5项的二项式系数Ceq \\al(4,n)最大,∴n=7或n=8或n=9.
3.在(1-2x)10的展开式中,各项系数的和是________.
答案 1
解析 令x=1可得各项系数的和为(1-2)10=1.
题型一 通项公式的应用
命题点1 形如(a+b)n(n∈N*)的展开式的特定项
例1 (1)(2022·烟台模拟)(1-2eq \r(x))8展开式中x项的系数为( )
A.28 B.-28
C.112 D.-112
答案 C
解析 (1-2eq \r(x))8展开式的通项公式为
Tk+1=Ceq \\al(k,8)(-2eq \r(x))k= SKIPIF 1 < 0 .
要求x项的系数,只需eq \f(k,2)=1,解得k=2,
所以x项系数为(-2)2Ceq \\al(2,8)=4×eq \f(8×7,2×1)=112.
(2)(2022·德州模拟)若n∈Z,且3≤n≤6,则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x3)))n的展开式中的常数项为______.
答案 4
解析 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x3)))n的通项公式为
Tk+1=Ceq \\al(k,n)xn-keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x3)))k=Ceq \\al(k,n)xn-4k,
因为3≤n≤6,令n-4k=0,
解得n=4,k=1,
所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x3)))n的展开式中的常数项为4.
命题点2 形如(a+b)m(c+d)n (m,n∈N*)的展开式问题
例2 (1)(2022·泰安模拟)(x3-2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,\r(x))))6的展开式中x6的系数为( )
A.6 B.10 C.13 D.15
答案 C
解析 由于eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,\r(x))))6的展开式的通项为
Tk+1= SKIPIF 1 < 0 ,
令6-eq \f(3k,2)=3,求得k=2;
令6-eq \f(3k,2)=6,求得k=0,
故(x3-2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,\r(x))))6的展开式中x6的系数为Ceq \\al(2,6)-2Ceq \\al(0,6)=15-2=13.
(2)(2022·合肥模拟)二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(x,a)))(1-2x)4的展开式中x3项的系数是-70,则实数a的值为( )
A.-2 B.2
C.-4 D.4
答案 D
解析 因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(x,a)))(1-2x)4
=2×(1-2x)4-eq \f(x,a)×(1-2x)4,
(1-2x)4的展开式的通项公式为Tk+1=Ceq \\al(k,4)(-2x)k=(-2)kCeq \\al(k,4)xk,k=0,1,2,3,4,
所以2×(1-2x)4展开式中x3项的系数是
2×(-2)3Ceq \\al(3,4)=-64,
eq \f(x,a)×(1-2x)4展开式中x3项的系数是
eq \f(1,a)×(-2)2Ceq \\al(2,4)=eq \f(24,a),
所以-64-eq \f(24,a)=-70,解得a=4.
教师备选
1.(2022·菏泽模拟)已知正整数n≥7,若eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,x)))(1-x)n的展开式中不含x5的项,则n的值为( )
A.7 B.8
C.9 D.10
答案 D
解析 (1-x)n的二项展开式中第k+1项为
Tk+1=Ceq \\al(k,n)(-1)kxk,
又因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,x)))(1-x)n=x(1-x)n-eq \f(1,x)(1-x)n的展开式不含x5的项,
所以xCeq \\al(4,n)(-1)4x4-eq \f(1,x)Ceq \\al(6,n)(-1)6x6=0,
Ceq \\al(4,n)x5-Ceq \\al(6,n)x5=0,即Ceq \\al(4,n)=Ceq \\al(6,n),
所以n=10.
2.(2022·烟台模拟)在(x2+2x+y)5的展开式中,x5y2的系数为( )
A.60 B.30
C.15 D.12
答案 A
解析 由(x2+2x+y)5=[(x2+2x)+y]5,
由通项公式可得Tk+1=Ceq \\al(k,5)(x2+2x)5-kyk,
∵要求x5y2的系数,
故k=2,此时(x2+2x)3=x3·(x+2)3,
其对应x5的系数为Ceq \\al(1,3)21=6.
∴x5y2的系数为Ceq \\al(2,5)×6=60.
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k+1,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.
跟踪训练1 (1)(2021·北京)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x3-\f(1,x)))4的展开式中常数项为________.
答案 -4
解析 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x3-\f(1,x)))4的展开式的通项
Tk+1=Ceq \\al(k,4)(x3)4-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,x)))k=(-1)kCeq \\al(k,4)x12-4k,令k=3得常数项为T4=(-1)3Ceq \\al(3,4)=-4.
(2)(2022·攀枝花模拟)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,x2)))(1+2x)5的展开式中,含x3的项的系数是( )
A.-112 B.-48
C.48 D.112
答案 C
解析 由eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,x2)))(1+2x)5
=(1+2x)5-eq \f(1,x2)(1+2x)5,
(1+2x)5展开式的通项公式为
Tk+1=Ceq \\al(k,5)(2x)k=2kCeq \\al(k,5)xk,其中k=0,1,2,3,4,5,
(1+2x)5展开式中含x3项的系数为23Ceq \\al(3,5)=80,
eq \f(1,x2)(1+2x)5展开式中含x3项的系数为25Ceq \\al(5,5)=32,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,x2)))(1+2x)5的展开式中,含x3的项的系数为80-32=48.
题型二 二项式系数与项的系数的问题
命题点1 二项式系数和与系数和
例3 (1)(多选)(2022·十堰调研)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x-\f(1,\r(x))))n的展开式中,各项系数和与二项式系数和之和为128,则( )
A.二项式系数和为64 B.各项系数和为64
C.常数项为-135 D.常数项为135
答案 ABD
解析 在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x-\f(1,\r(x))))n的展开式中,各项系数和与二项式系数和之和为128,令x=1,得各项系数和为2n,二项式系数和为2n,
则2×2n=128,得n=6,即二项式系数和为64,各项系数和也为64,故A,B正确;
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x-\f(1,\r(x))))6展开式的通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,6)·(3x)6-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,\r(x))))k
= SKIPIF 1 < 0 ,
令6-eq \f(3,2)k=0,得k=4,
因此展开式中的常数项为T5=Ceq \\al(4,6)·(-1)4·32=135.故D正确.
(2)已知多项式(1-2x)+(1+x+x2)3=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,则a1=______,a2+a3+a4+a5+a6=______.
答案 1 23
解析 根据题意,令x=1,
则(1-2)+(1+1+1)3=a0+a1+a2+…+a6=26,令x=0,a0=1+1=2,
由于(1-2x)+(1+x+x2)3=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,a1为展开式中x项的系数,
考虑一次项系数a1=-2+Ceq \\al(1,3)Ceq \\al(2,2)×12=1,
所以a2+a3+a4+a5+a6=26-1-2=23.
命题点2 系数与二项式系数的最值问题
例4 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y-\f(2,x2)))6的展开式中二项式系数最大的项为第________项,系数最大的项为________.
答案 4 240x-8y2
解析 因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y-\f(2,x2)))6的展开式中二项式系数的最大值为Ceq \\al(3,6),所以二项式系数最大的项为第4项.因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y-\f(2,x2)))6的展开式的通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,6)·y6-keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,x2)))k=Ceq \\al(k,6)·(-2)kx-2ky6-k,
所以展开式中系数最大的项为奇数项.
展开式中第1,3,5,7项的系数分别为Ceq \\al(0,6)·(-2)0,Ceq \\al(2,6)·(-2)2,Ceq \\al(4,6)·(-2)4,Ceq \\al(6,6)·(-2)6,即1,60,240,64,所以展开式中系数最大的项为240x-8y2.
教师备选
1.(多选)已知(1-2x)2 022=a0+a1x+a2x2+…+a2 022x2 022,下列命题中正确的是( )
A.展开式中所有项的二项式系数的和为22 022
B.展开式中所有奇次项系数的和为eq \f(32 022-1,2)
C.展开式中所有偶次项系数的和为eq \f(32 022+1,2)
D.eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(a2 022,22 022)=-1
答案 ACD
解析 选项A,由二项式知,Ceq \\al(0,2 022)+Ceq \\al(1,2 022)+…+Ceq \\al(2 022,2 022)=(1+1)2 022=22 022,A正确;
当x=1时,有a0+a1+a2+…+a2 022=1,
当x=-1时,
有a0-a1+a2-a3+…-a2 021+a2 022=32 022,
选项B,由上可得
a1+a3+a5+…+a2 021=eq \f(1-32 022,2),
B错误;
选项C,由上可得
a0+a2+a4+…+a2 022=eq \f(32 022+1,2),
C正确;
选项D,令x=eq \f(1,2)可得
a0+eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(a2 022,22 022)=0,
又a0=1,
所以eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(a2 022,22 022)=-1,D正确.
2.(多选)已知(x-3)8=a0+a1(x-2)+a2(x-2)2+…+a8(x-2)8,则下列结论正确的有( )
A.a0=1
B.a6=-28
C.eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+…+eq \f(a8,28)=-eq \f(255,256)
D.a0+a2+a4+a6+a8=128
答案 ACD
解析 对于A,取x=2,得a0=1,A正确;
对于B,(x-3)8=[-1+(x-2)]8展开式中第7项为Ceq \\al(6,8)(-1)2(x-2)6=28(x-2)6,
即a6=28,B不正确;
对于C,取x=eq \f(5,2),得
a0+eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+…+eq \f(a8,28)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,2)-3))8=eq \f(1,256),
则eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+…+eq \f(a8,28)=eq \f(1,256)-a0=-eq \f(255,256),
C正确;
对于D,取x=3,得
a0+a1+a2+a3+…+a7+a8=0,
取x=1,得
a0-a1+a2-a3+…-a7+a8=(-2)8=256,
两式相加得2(a0+a2+a4+a6+a8)=256,
即a0+a2+a4+a6+a8=128,D正确.
思维升华 赋值法的应用
一般地,对于多项式(a+bx)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,令g(x)=(a+bx)n,则(a+bx)n的展开式中各项的系数和为g(1),(a+bx)n的展开式中奇数项的系数和为eq \f(1,2)[g(1)+g(-1)],(a+bx)n的展开式中偶数项的系数和为eq \f(1,2)[g(1)-g(-1)].
跟踪训练2 (1)已知(2x-1)5=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,则|a0|+|a1|+…+|a5|等于( )
A.1 B.243
C.121 D.122
答案 B
解析 令x=1,
得a5+a4+a3+a2+a1+a0=1,①
令x=-1,
得-a5+a4-a3+a2-a1+a0=-243,②
①+②,得2(a4+a2+a0)=-242,
即a4+a2+a0=-121.
①-②,得2(a5+a3+a1)=244,
即a5+a3+a1=122.
所以|a0|+|a1|+…+|a5|=122+121=243.
(2)(多选)(2022·济南模拟)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,x)-x))6的展开式中,下列说法正确的是( )
A.常数项为160
B.第4项的二项式系数最大
C.第3项的系数最大
D.所有项的系数和为64
答案 BC
解析 展开式的通项为Tk+1=Ceq \\al(k,6)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,x)))6-k·(-x)k=26-k(-1)k·Ceq \\al(k,6)x2k-6,由2k-6=0,得k=3,所以常数项为23(-1)3Ceq \\al(3,6)=-160,A错误;展开式共有7项,所以第4项二项式系数最大,B正确;第3项的系数最大,C正确;令x=1,得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,x)-x))6=1,所有项的系数和为1,D错误.
题型三 二项式定理的综合应用
例5 (1)设a∈Z,且0≤a≤13,若512 021+a能被13整除,则a等于( )
A.0 B.1 C.11 D.12
答案 B
解析 因为a∈Z,且0≤a≤13,
所以512 021+a=(52-1)2 021+a,
=Ceq \\al(0,2 021)522 021-Ceq \\al(1,2 021)522 020+Ceq \\al(2,2 021)522 019-…+Ceq \\al(2 020,2 021)52-Ceq \\al(2 021,2 021)+a,
因为512 021+a能被13整除,结合选项,
所以-Ceq \\al(2 021,2 021)+a=-1+a能被13整除,
所以a=1.
(2)利用二项式定理计算1.056,则其结果精确到0.01的近似值是( )
A.1.23 B.1.24
C.1.33 D.1.34
答案 D
解析 1.056=(1+0.05)6=Ceq \\al(0,6)+Ceq \\al(1,6)×0.05+Ceq \\al(2,6)×0.052+Ceq \\al(3,6)×0.053+…+Ceq \\al(6,6)×0.056=1+0.3+0.037 5+0.002 5+…+0.056≈1.34.
教师备选
已知n为满足S=n+Ceq \\al(1,27)+Ceq \\al(2,27)+Ceq \\al(3,27)+…+Ceq \\al(27,27)(n≥3)能被9整除的正数n的最小值,则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,x)))n的展开式中,系数最大的项为( )
A.第6项 B.第7项
C.第11项 D.第6项和第7项
答案 B
解析 S=n+Ceq \\al(1,27)+Ceq \\al(2,27)+Ceq \\al(3,27)+…+Ceq \\al(27,27)
=n+(1+1)27-Ceq \\al(0,27)
=(9-1)9+n-1
=9(98-Ceq \\al(1,9)97+…+Ceq \\al(8,9))+n-2,
∵n≥3,
∴S能被9整除的正数 n的最小值是n-2=9,
∴n=11.
∴eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,x)))11的展开式中的通项公式为
Tk+1=Ceq \\al(k,11)x11-keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,x)))k
=(-1)kCeq \\al(k,11)x11-2k,
只考虑k为偶数的情况,
由T5=Ceq \\al(4,11)x3,T7=Ceq \\al(6,11)x-1,T9=Ceq \\al(8,11)x-5,
可知系数最大的项为第7项.
思维升华 二项式定理应用的题型及解法
(1)在证明整除问题或求余数问题时要进行合理的变形,使被除式(数)展开后的每一项都含有除式的因式.
(2)二项式定理的一个重要用途是做近似计算:当n不很大,|x|比较小时,(1+x)n≈1+nx.
跟踪训练3 (1)设n为奇数,那么11n+Ceq \\al(1,n)·11n-1+Ceq \\al(2,n)·11n-2+…+Ceq \\al(n-1,n)·11-1除以13的余数是( )
A.-3 B.2
C.10 D.11
答案 C
解析 11n+Ceq \\al(1,n)·11n-1+Ceq \\al(2,n)·11n-2+…+Ceq \\al(n-1,n)·11-1=Ceq \\al(0,n)·11n+Ceq \\al(1,n)·11n-1+Ceq \\al(2,n)·11n-2+…+Ceq \\al(n-1,n)·11+Ceq \\al(n,n)-2=(11+1)n-2
=12n-2=(13-1)n-2
=Ceq \\al(0,n)·13n-Ceq \\al(1,n)·13n-1+…+(-1)n-1·Ceq \\al(n-1,n)·13+(-1)n·Ceq \\al(n,n)-2,
因为n为奇数,则上式=
Ceq \\al(0,n)·13n-Ceq \\al(1,n)·13n-1+…+(-1)n-1·Ceq \\al(n-1,n)·13-3=[Ceq \\al(0,n)·13n-Ceq \\al(1,n)·13n-1+…+(-1)n-1·Ceq \\al(n-1,n)·13-13]+10,
所以11n+Ceq \\al(1,n)·11n-1+Ceq \\al(2,n)·11n-2+…+Ceq \\al(n-1,n)·11-1除以13的余数是10.
(2)0.996的计算结果精确到0.001的近似值是( )
A.0.940 B.0.941
C.0.942 D.0.943
答案 B
解析 (0.99)6=(1-0.01)6=Ceq \\al(0,6)×1-Ceq \\al(1,6)×0.01+Ceq \\al(2,6)×0.012-Ceq \\al(3,6)×0.013+…+Ceq \\al(6,6)×0.016
=1-0.06+0.001 5-0.000 02+…+0.016
≈0.941.
课时精练
1.(2022·济南模拟)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x)))6的展开式中,含x4项的系数为( )
A.4 B.6
C.10 D.15
答案 B
解析 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x)))6的展开式通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,6)·x6-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))k=Ceq \\al(k,6)·x6-2k,
令6-2k=4,解得k=1,
因此,展开式中含x4项的系数为Ceq \\al(1,6)=6.
2.(2022·武汉部分重点中学联考)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)-\f(1,\r(3,x))))n的展开式中,只有第7项的二项式系数最大,则展开式常数项是( )
A.eq \f(55,2) B.-eq \f(55,2)
C.-28 D.28
答案 B
解析 展开式中,只有第7项的二项式系数最大,可得展开式有13项,所以n=12,
展开式的通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,12)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)))12-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,\r(3,x))))k
= SKIPIF 1 < 0 ,
若为常数项,则12-eq \f(4,3)k=0,
所以k=9 ,得常数项为
T10=Ceq \\al(9,12)(-1)9eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))12-9=-eq \f(220,8)=-eq \f(55,2).
3.(2022·邯郸模拟)(x2-x)(1+x)6的展开式中x3项的系数为( )
A.-9 B.9
C.-21 D.21
答案 A
解析 展开式中x3项的系数为Ceq \\al(1,6)-Ceq \\al(2,6)=-9.
4.(2022·芜湖质检)已知(x-m)(x+2)5=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,其中m为常数,若a4=30,则a0等于( )
A.-32 B.32
C.64 D.-64
答案 A
解析 由多项式乘法知,第一个因式中x乘以(x+2)5展开式中的x3项得一个x4项,第一个因式中的常数-m乘以(x+2)5展开式中的x4项得另一个x4项,两项合并同类项得系数即为a4,所以a4=Ceq \\al(2,5)×22-m×Ceq \\al(1,5)×2=30,
解得m=1,再令x=0,得a0=-25=-32.
5.(2022·大连模拟)(ax-y)(x+y)4的展开式中x3y2的系数为-2,则实数a的值为( )
A.-eq \f(1,3) B.-1 C.1 D.eq \f(1,3)
答案 D
解析 化简得(ax-y)(x+y)4=ax·(x+y)4-y·(x+y)4,
∵(x+y)4的展开式的通项公式
Tk+1=Ceq \\al(k,4)x4-kyk,
当k=2时,ax·(x+y)4的展开式中x3y2的系数为Ceq \\al(2,4)a=6a,
当k=1时,-y·(x+y)4的展开式中x3y2的系数为-Ceq \\al(1,4)=-4,
综上,(ax-y)(x+y)4的展开式中x3y2的系数为6a-4=-2,∴a=eq \f(1,3).
6.已知在(2x-1)n的二项展开式中,奇次项系数的和比偶次项系数的和小38,则Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(2,n)+Ceq \\al(3,n)+…+Ceq \\al(n,n)的值为( )
A.28 B.28-1
C.27 D.27-1
答案 B
解析 设(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B.
则A=a1+a3+a5+…,
B=a0+a2+a4+a6+….
由已知得,B-A=38,
令x=-1,得
a0-a1+a2-a3+…+an(-1)n=(-3)n,
即(a0+a2+a4+a6+…)-(a1+a3+a5+a7+…)=(-3)n,
即B-A=(-3)n,
∴(-3)n=38=(-3)8,
∴n=8,
由二项式系数性质可得Ceq \\al(1,n)+Ceq \\al(2,n)+Ceq \\al(3,n)+…+Ceq \\al(n,n)=2n-Ceq \\al(0,n)=28-1.
7.(多选)(2022·邯郸模拟)已知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))n的展开式中,二项式系数之和为64,下列说法正确的是( )
A.2,n,10成等差数列
B.各项系数之和为64
C.展开式中二项式系数最大的项是第3项
D.展开式中第5项为常数项
答案 ABD
解析 由eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))n的二项式系数之和为2n=64,
得n=6,得2,6,10成等差数列,A正确;
令x=1,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))6=26=64,
则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))6的各项系数之和为64,B正确;
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))6的展开式共有7项,则二项式系数最大的项是第4项,C不正确;
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5x-\f(3,\r(x))))6的展开式中的第5项为Ceq \\al(4,6)(5x)2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,\r(x))))4=15×25×81为常数项,D正确.
8.(多选)(2022·烟台模拟)已知(2-eq \r(3)x)6=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,则下列选项正确的是( )
A.a3=-360
B.(a0+a2+a4+a6)2-(a1+a3+a5)2=1
C.a1+a2+…+a6=(2-eq \r(3))6
D.展开式中系数最大的为a2
答案 BD
解析 (2-eq \r(3)x)6的展开式通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,6)·26-k·(-eq \r(3)x)k=Ceq \\al(k,6)·(-eq \r(3))k·26-k·xk,
对于A,令k=3,
则a3=Ceq \\al(3,6)×23×(-eq \r(3))3=-480eq \r(3),
A错误;
对于B,令x=1,
则a0+a1+…+a6=(2-eq \r(3))6;
令x=-1,
则a0-a1+a2-…+a6=(2+eq \r(3))6,
∴(a0+a2+a4+a6)2-(a1+a3+a5)2
=(a0+a1+a2+…+a6)(a0-a1+a2-…+a6)
=[(2-eq \r(3))×(2+eq \r(3))]6=1,B正确;
对于C,令x=0,得a0=26,
∴a1+a2+…+a6=(2-eq \r(3))6-26,C错误;
对于D,
∵a0,a2,a4,a6为正数,a1,a3,a5为负数,
又a0=26=64,a2=Ceq \\al(2,6)×24×3=720,
a4=Ceq \\al(4,6)×22×32=540,
a6=33=27,
∴展开式中系数最大的为a2,D正确.
9.(2021·天津)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x3+\f(1,x)))6的展开式中,x6的系数是________.
答案 160
解析 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x3+\f(1,x)))6的展开式的通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,6)(2x3)6-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))k=26-kCeq \\al(k,6)·x18-4k,
令18-4k=6,解得k=3,
所以x6的系数是23Ceq \\al(3,6)=160.
10.(2022·济宁模拟)已知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(2,x)))n的展开式中各项的二项式系数的和为128,则这个展开式中x3项的系数是________.
答案 84
解析 依题意,2n=128,解得n=7,
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(2,x)))7的展开式的通项为
Tk+1=Ceq \\al(k,7)x7-k·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,x)))k
=(-2)kCeq \\al(k,7)x7-2k(k∈N,k≤7),
由7-2k=3得k=2,所以所求展开式中x3项的系数是(-2)2Ceq \\al(2,7)=4×eq \f(7×6,2×1)=84.
11.(2022·温州模拟)若eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(2,\r(x))))n的展开式中共有7项,则常数项为________(用数字作答).
答案 240
解析 因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(2,\r(x))))n的展开式中共有7项,
所以n+1=7,可得n=6,
所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(2,\r(x))))6展开式的通项为
Tk+1= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0
令6-eq \f(3,2)k=0,可得k=4,
所以常数项为Ceq \\al(4,6)24=15×16=240.
12.(2021·浙江)已知多项式(x-1)3+(x+1)4=x4+a1x3+a2x2+a3x+a4,则a1=________,a2+a3+a4=________.
答案 5 10
解析 (x-1)3展开式的通项Tr+1=Ceq \\al(r,3)x3-r·(-1)r,(x+1)4展开式的通项Tk+1=Ceq \\al(k,4)x4-k,则a1=Ceq \\al(0,3)+Ceq \\al(1,4)=1+4=5;a2=Ceq \\al(1,3)(-1)1+Ceq \\al(2,4)=3;a3=Ceq \\al(2,3)(-1)2+Ceq \\al(3,4)=7;a4=Ceq \\al(3,3)(-1)3+Ceq \\al(4,4)=0.所以a2+a3+a4=3+7+0=10.
13.已知n为正整数,若1.1510∈[n,n+1),则n的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 C
解析 因为1.155=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(3,20)))5
=Ceq \\al(0,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))0+Ceq \\al(1,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))1+Ceq \\al(2,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))2+Ceq \\al(3,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))3+Ceq \\al(4,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))4+Ceq \\al(5,5)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))5
=1+eq \f(3,4)+eq \f(9,40)+eq \f(27,800)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5×\f(3,20)+\f(9,400)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))3
=2+eq \f(7,800)+eq \f(309,400)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))3,
而2<2+eq \f(7,800)+eq \f(309,400)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,20)))3<2+eq \f(7,800)+eq \f(27,8 000)
<2+eq \f(7,800)+eq \f(30,8 000)=2+eq \f(1,80)<2.1,
所以2<1.155<2.1,
因此4<1.1510<4.41,
又n为正整数,1.1510∈[n,n+1),所以n=4.
14.(2022·浙江Z20名校联盟联考)设(x-1)(2+x)3=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a1=________,2a2+3a3+4a4=________.
答案 -4 31
解析 因为x·Ceq \\al(0,3)·23·x0-Ceq \\al(1,3)·22·x1=-4x,
所以a1=-4,
对所给等式,两边对x求导,可得
(2+x)3+3(x-1)(2+x)2=a1+2a2x+3a3x2+4a4x3,
令x=1,得27=a1+2a2+3a3+4a4,
所以2a2+3a3+4a4=31.
15.已知Sn是数列{an}的前n项和,若(1-2x)2 022=b0+b1x+b2x2+…+b2 022x2 022,数列{an}的首项a1=eq \f(b1,2)+eq \f(b2,22)+…+eq \f(b2 022,22 022),an+1=Sn·Sn+1,则S2 022等于( )
A.-eq \f(1,2 022) B.eq \f(1,2 022)
C.2 022 D.-2 022
答案 A
解析 令x=eq \f(1,2),得
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-2×\f(1,2)))2 022=b0+eq \f(b1,2)+eq \f(b2,22)+…+eq \f(b2 022,22 022)=0.
又因为b0=1,
所以a1=eq \f(b1,2)+eq \f(b2,22)+…+eq \f(b2 022,22 022)=-1.
由an+1=SnSn+1=Sn+1-Sn,
得eq \f(Sn+1-Sn,SnSn+1)=eq \f(1,Sn)-eq \f(1,Sn+1)=1,
所以eq \f(1,Sn+1)-eq \f(1,Sn)=-1,
所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,Sn)))是首项为eq \f(1,S1)=-1,公差为-1的等差数列,
所以eq \f(1,Sn)=-1+(n-1)·(-1)=-n,
所以Sn=-eq \f(1,n),
所以S2 022=-eq \f(1,2 022).
16.(多选)(2022·南京模拟)已知n∈N*,n≥2,p,q>0,p+q=1,设f(k)=Ceq \\al(k,2n)pkq2n-k,其中k∈N,k≤2n,则( )
A.eq \i\su(k=0,2n,f)(k)=1B.eq \i\su(k=0,2n,k)f(k)=2npq
C.若np=4,则f(k)≤f(8)D.eq \i\su(k=0,n,f)(2k)
解析 eq \i\su(k=0,2n,f)(k)=eq \i\su(k=0,2n,C)eq \\al(k,2n)pkq2n-k=(q+p)2n=1,
A正确;
kCeq \\al(k,2n)=eq \f(k2n!,k!2n-k!)
=2n×eq \f(2n-1!,k-1![2n-1-k-1]!)
=2nCeq \\al(k-1,2n-1),
所以eq \i\su(k=0,2n,k)f(k)=eq \i\su(k=1,2n,k)Ceq \\al(k,2n)pkq2n-k
=eq \i\su(k=1,2n,2)nCeq \\al(k-1,2n-1)pkq2n-k
=2npqeq \i\su(k=1,2n,C)eq \\al(k-1,2n-1)pk-1q2n-1-k
=2npeq \i\su(k=0,2n-1,C)eq \\al(k,2n-1)pkq2n-1-k
=2np(q+p)2n-1
=2np≠2npq(除非p=0),B错;
设f(m)是f(k)中最大项,eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm≥fm-1,,fm≥fm+1,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(C\\al(m,2n)pmq2n-m≥C\\al(m-1,2n)pm-1q2n-m+1,,C\\al(m,2n)pmq2n-m≥C\\al(m+1,2n)pm+1q2n-m-1,))
注意到eq \f(C\\al(m,2n),C\\al(m-1,2n))=eq \f(\f(2n!,m!2n-m!),\f(2n!,m-1!2n-m+1!))
=eq \f(2n-m+1,m),
eq \f(C\\al(m,2n),C\\al(m+1,2n))=eq \f(m+1,2n-m),
又np=4,
不等式组可解为8-q≤m≤8+p,
所以m=8,所以f(k)≤f(8),C正确;
例如n=2时,p=eq \f(1,3),q=eq \f(2,3),
eq \i\su(k=0,n,f)(2k)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)))4+6eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)))2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))4=eq \f(41,81),
eq \i\su(k=1,n,f)(2k-1)=eq \f(40,81),D错误.二项式定理
(a+b)n=Ceq \\al(0,n)an+Ceq \\al(1,n)an-1b1+…+Ceq \\al(k,n)an-kbk+…+Ceq \\al(n,n)bn(n∈N*)
二项展开式的通项
Tk+1=Ceq \\al(k,n)an-kbk,它表示展开式的第k+1项
二项式系数
Ceq \\al(k,n)(k=0,1,…,n)
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