高中数学3.3 二项式定理与杨辉三角同步测试题
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这是一份高中数学3.3 二项式定理与杨辉三角同步测试题,共8页。试卷主要包含了求证等内容,欢迎下载使用。
1.观察图中的数所成的规律,则a所表示的数是( )
A.8 B.6 C.4 D.2
【解析】选B.由题图知,下一行的数是其肩上两数的和,所以4+a=10,得a=6.
【补偿训练】
如图是与杨辉三角有类似性质的三角形数垒,a,b是某行的前两个数,当a=7时,b等于( )
A.20 B.21 C.22 D.23
【解析】选C.由a=7,可知b左肩上的数为6,右肩上的数为(11+5)即16,所以b=6+16=22.
2.已知bxn+1=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+…+an(x-1)n,对任意x∈R恒成立,且a1=9,a2=36,则b=( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【解析】选D.由已知得bxn+1=b[(x-1)+1]n+1=a0+a1(x-1)+…+an(x-1)n,所以a1=C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) ·b=nb=9,a2=C eq \\al(\s\up1(n-2),\s\d1(n)) ·b= eq \f(n(n-1)b,2) =36,所以n-1=8,n=9,所以b=1.
【补偿训练】
对任意实数x,有x3=a0+a1(x-2)+a2(x-2)2+a3(x-2)3,则a2的值为( )
A.3 B.6 C.9 D.21
【解析】选B.由于x3= eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-2)))) 3,其展开式的通项为C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(3)) ·23-r· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-2)) r,当r=2时,
为C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) ·21· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-2)) 2=6 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-2)) 2,故a2=6.
3.已知(1-2x)6=a0+a1x+a2x2+…+a6x6,则|a0|+|a1|+|a2|+…+|a6|=( )
A.1 B.-1 C.36 D.26
【解析】选C.由已知展开式中a0,a2,a4,a6大于零,a1,a3,a5小于零.所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a6|
=a0-a1+a2-a3+a4-a5+a6.
令x=-1,得a0-a1+a2-a3+a4-a5+a6=36.
所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a6|=36.
4.(x2+1)(x-2)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+a3(x-1)3+…+a11(x-1)11,则a1+a2+a3+…+a11的值为________.
【解析】令x=1,得a0=-2.
令x=2,得a0+a1+a2+…+a11=0.
所以a1+a2+a3+…+a11=2.
答案:2
5.已知n∈N*,C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +2C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +3C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(n)) +…+nC eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) =192,且(3-2x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn.
求:(1)展开式中各项的二项式系数之和.
(2)a0+a2+a4+a6.
(3)|a0|+|a1|+…+|an|.
【解析】因为iC eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) =i· eq \f(n!,i!·(n-i)!) =nC eq \\al(\s\up1(i-1),\s\d1(n-1)) (i=1,2,…,n),
所以C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +2C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +3C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(n)) +…+nC eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n))
=n(C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n-1)) +C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n-1)) +…+C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n-1)) )
=n·2n-1=3×26,所以n=6.
(1)展开式中各项的二项式系数之和为26=64.
(2)令x=1,得a0+a1+…+a6=1①,
令x=-1,得a0-a1+a2-…+a6=56②,
相加得a0+a2+a4+a6=7813 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(或\f(56+1,2))) .
(3)令x=-1,得|a0|+|a1|+…+|an|=56.
【补偿训练】
已知(2x-3)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,求:(1)a0+a1+a2+a3+a4;
(2)(a0+a2+a4)2-(a1+a3)2.
【解析】(1)由(2x-3)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,
令x=1得(2-3)4=a0+a1+a2+a3+a4,
所以a0+a1+a2+a3+a4=1.
(2)在(2x-3)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4中,
令x=1得(2-3)4=a0+a1+a2+a3+a4,①
令x=-1得(-2-3)4=a0-a1+a2-a3+a4.②
所以(a0+a2+a4)2-(a1+a3)2
=(a0-a1+a2-a3+a4)(a0+a1+a2+a3+a4)
=(-2-3)4(2-3)4=(2+3)4(2-3)4=625.
(30分钟 60分)
一、单选题(每小题5分,共20分)
1.将杨辉三角中的奇数换成1,偶数换成0,便可以得到如图的“01三角”.在“01三角”中,从第1行起,设第n(n∈N+)次出现全行为1时,1的个数为an,则a3等于( )
A.26 B.27 C.7 D.8
【解题指南】由于是将奇数换成1,故C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(n)) 都是奇数,分别验证n=6,7时C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(n)) 的情况,直接得出正确选项.
【解析】选D.第1行和第3行全是1,已经出现了2次,依题意,第6行原来的数是C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(6)) ,而C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(6)) =6为偶数,不合题意;第7行原来的数是C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(7)) ,即1,7,21,35,35,21,7,1全为奇数,一共有8个,全部转化为1,这是第三次出现全为1的情况.
【补偿训练】
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{an},则数列的第10项为________.
【解析】由题意a1=1,a2=1,a3=2,a4=1+2=3,a5=2+3=5,a6=3+5=8,a7=5+8=13,a8=8+13=21,a9=13+21=34,a10=21+34=55.
答案:55
2.已知(1+x)n的展开式中第4项与第8项的二项式系数相等,则奇数项的二项式系数和为( )
A.212 B.211 C.210 D.29
【解析】选D.因为(1+x)n的展开式中第4项与第8项的二项式系数相等,所以C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(n)) =C eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(n)) ,解得n=10,所以二项式(1+x)10的展开式中奇数项的二项式系数和为 eq \f(1,2) ×210=29.
3.已知 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(x)+\f(3,\r(3,x)))) eq \s\up12(n) 的展开式中,各项系数的和与其各项二项式系数的和之比为64,则n=( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【解析】选C.二项式 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(x)+\f(3,\r(3,x)))) eq \s\up12(n) 的各项系数的和为(1+3)n=4n,二项式 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(x)+\f(3,\r(3,x)))) eq \s\up12(n) 的各项二项式系数的和为2n,因为各项系数的和与其各项二项式系数的和之比为64,所以 eq \f(4n,2n) =2n=64,n=6.
4.已知(1+2x)8展开式的二项式系数的最大值为a,系数的最大值为b,则 eq \f(b,a) 的值为( )
A. eq \f(128,5) B. eq \f(256,7) C. eq \f(512,5) D. eq \f(128,7)
【解析】选A.a=C eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(8)) =70,设b=C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) 2r,则 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) 2r≥C eq \\al(\s\up1(r-1),\s\d1(8)) 2r-1,,C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) 2r≥C eq \\al(\s\up1(r+1),\s\d1(8)) 2r+1,)) 得5≤r≤6,所以b=C eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(8)) 26=C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(8)) 26=7×28,所以 eq \f(b,a) = eq \f(128,5) .
二、多选题(每小题5分,共10分,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
5.已知(a+b)n展开式中第5项的二项式系数最大,则n可能等于( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【解析】选ABC.第5项的二项式系数最大,故第5项是展开式最中间的一项或两项之一.若n为偶数,则共有9项,n=8;若n为奇数,则共有8项或10项,所以n=7或9.
6.对任意实数x,有(2x-3)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+a3(x-1)3+…+a9(x-1)9.则下列结论成立的是( )
A.a2=-144
B.a0=1
C.a0+a1+a2+…+a9=1
D.a0-a1+a2-a3+…-a9=-39
【解析】选ACD.对任意实数x,
有(2x-3)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+a3(x-1)3+…+a9(x-1)9=[-1+2(x-1)]9,
所以a2=-C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(9)) ×22=-144,故A正确;
故令x=1,可得a0=-1,故B不正确;
令x=2,可得a0+a1+a2+…+a9=1,故C正确;
令x=0,可得a0-a1+a2+…-a9=-39,故D正确.
三、填空题(每小题5分,共10分)
7.记f(m,n)为(1+x)6(1+y)4展开式中xm·yn项的系数,则f(3,0)+f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)=________.
【解析】f(3,0)=C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(6)) =20,f(2,1)=C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(6)) C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(4)) =60,f(1,2)=C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(6)) C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) =36,f(0,3)=C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(4)) =4,所以f(3,0)+f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)=20+60+36+4=120.
答案:120
8.(2021·浙江高考)已知多项式(x-1)3+(x+1)4=x4+a1x3+a2x2+a3x+a4,则a1=________;a2+a3+a4=________.
【解析】因为(x-1)3+(x+1)4=x4+a1x3+a2x2+a3x+a4,由二项式展开定理可得:a1=C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(3)) +C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(4)) =5,令x=1可得各项系数和:(x-1)3+(x+1)4=24,所以a2+a3+a4=16-a1-1=10.
答案:5 10
四、解答题(每小题10分,共20分)
9.求证:32n+2-8n-9(n∈N*)能被64整除.
【证明】32n+2-8n-9=(8+1)n+1-8n-9
=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n+1)) 8n+1+C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n+1)) 8n+…+C eq \\al(\s\up1(n+1),\s\d1(n+1)) -8n-9
=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n+1)) 8n+1+C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n+1)) 8n+…+C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n+1)) 82+8(n+1)+1-8n-9=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n+1)) 8n+1+C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n+1)) 8n+…+C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n+1)) 82,该式每一项都含因式82,故能被64整除.
10.已知 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(x)+\f(1,2\r(4,x)))) eq \s\up12(n) 的展开式中,前三项的系数成等差数列.
(1)求n;
(2)求展开式中的有理项;
(3)求展开式中系数最大的项.
【解析】(1)由二项展开式知,前三项的系数分别为C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) , eq \f(1,2) C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) , eq \f(1,4) C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) ,
由已知2× eq \f(1,2) C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) =C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) + eq \f(1,4) C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) ,解得n=8(n=1舍去).
(2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(x)+\f(1,2\r(4,x)))) eq \s\up12(8) 的展开式的通项Tr+1=C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) ( eq \r(x) )8-r· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2\r(4,x)))) eq \s\up12(r) =2-rC eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) x4- eq \f(3r,4) (r=0,1,…,8),
要求有理项,则4- eq \f(3r,4) 必为整数,即r=0,4,8,共3项,这3项分别是T1=x4,T5= eq \f(35,8) x,T9= eq \f(1,256x2) .
(3)设第r+1项的系数为ar+1最大,则ar+1=2-rC eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) ,则 eq \f(ar+1,ar) = eq \f(2-rC eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) ,2-(r-1)C eq \\al(\s\up1(r-1),\s\d1(8)) ) = eq \f(9-r,2r) ≥1,
eq \f(ar+1,ar+2) = eq \f(2-rC eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(8)) ,2-(r+1)C eq \\al(\s\up1(r+1),\s\d1(8)) ) = eq \f(2(r+1),8-r) ≥1,解得2≤r≤3.
当r=2时,a3=2-2C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(8)) =7,当r=3时,a4=2-3C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(8)) =7,因此,第3项和第4项的系数最大,
故系数最大的项为T3=7x eq \f(5,2) ,T4=7x eq \f(7,4) .
【补偿训练】
在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(2,\r(x)))) eq \s\up12(n) 的展开式中,第4项的系数与倒数第4项的系数之比为 eq \f(1,2) .
(1)求n的值.
(2)求展开式中所有的有理项.
(3)求展开式中系数最大的项.
【解题指南】(1)由二项展开式的通项公式分别求出第4项的系数与倒数第4项的系数,然后计算出结果.
(2)由通项公式分别计算当r=0,2,4,6时的有理项.
(3)设展开式中第r+1项的系数最大,列出不等式求出结果.
【解析】(1)由题意知:Tr+1=C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(n)) 2rx2n- eq \f(5,2) r,
则第4项的系数为C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(n)) 23,倒数第4项的系数为
C eq \\al(\s\up1(n-3),\s\d1(n)) 2n-3, 则有 eq \f(C eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(n)) 23,C eq \\al(\s\up1(n-3),\s\d1(n)) 2n-3) = eq \f(1,2) ,即 eq \f(1,2n-6) = eq \f(1,2) ,所以n=7.
(2)由(1)可得Tr+1=C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(7)) 2rx14- eq \f(5,2) r(r=0,1,…,7),
当r=0,2,4,6时,所有的有理项为T1,T3,T5,T7,
即T1=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(7)) 20x14=x14,T3=C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(7)) 22x9=84x9,
T5=C eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(7)) 24x4=560x4,T7=C eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(7)) 26x-1=448x-1.
(3)设展开式中第r+1项的系数最大,则
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(7)) 2r≥C eq \\al(\s\up1(r+1),\s\d1(7)) 2r+1,,C eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(7)) 2r≥C eq \\al(\s\up1(r-1),\s\d1(7)) 2r-1)) ⇒
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(r+1≥2(7-r),,2(8-r)≥r)) ⇒ eq \f(13,3) ≤r≤ eq \f(16,3) ,所以r=5,故系数最大项为T6=C eq \\al(\s\up1(5),\s\d1(7)) 25x eq \f(3,2) =672x eq \f(3,2) .
【创新迁移】
已知函数f(x)=(1+x)n,n∈N*.
(1)当n=8时,求展开式中系数的最大项.
(2)化简C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) 2n-1+C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) 2n-2+C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) 2n-3+…+C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) 2-1.
(3)定义: eq \i\su(i=1,n,) ai=a1+a2+…+an,化简: eq \i\su(i=1,n, ) (i+1)C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) .
【解题指南】(1)根据题意知展开式中系数的最大项就是二项式系数最大的项,n=8,中间项为第5项,其系数最大.(2)根据f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+x)) n=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) +C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) x+C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) x2+…+C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) xn-1+C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) xn,令x=2,即可求值.(3)原式添加C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) ,利用倒序相加,化简即可.
【解析】(1)f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+x)) 8,所以系数最大的项即为二项式系数最大的项T5=C eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(8)) x4=70x4.
(2)f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+x)) n=C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) +C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) x+C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) x2+…+
C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) xn-1+C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) xn,
所以原式= eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) 2n+C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) 2n-1+C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) 2n-2+…+C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) 20))
= eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+2)) n= eq \f(3n,2) .
(3) eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) =2C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +3C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +…+nC eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+1)) C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) , ①
eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+1)) C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) +nC eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) +…+3C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +2C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) , ②
在①,②添加C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) ,则得1+ eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) =C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) +2C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +3C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +…+nC eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+1)) C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) , ③
1+ eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+1)) C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) +nC eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) +…+3C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +2C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +1C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) , ④
③+④得:2(1+ eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) )
= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+2)) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(C eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(n)) +C eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(n)) +C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) +…+C eq \\al(\s\up1(n-1),\s\d1(n)) +C eq \\al(\s\up1(n),\s\d1(n)) )) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+2)) 2n,
所以 eq \i\su(i=1,n, ) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i+1)) C eq \\al(\s\up1(i),\s\d1(n)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+2)) 2n-1-1.
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