当前位置:首页>文档>第10章§10.3 二项式定理_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023新高考一轮复习讲义+课件_2023年高考数学一轮复习讲义(新高考)

第10章§10.3 二项式定理_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023新高考一轮复习讲义+课件_2023年高考数学一轮复习讲义(新高考)

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第10章§10.3 二项式定理_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023新高考一轮复习讲义+课件_2023年高考数学一轮复习讲义(新高考)
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§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. 知识梳理 1.二项式定理 二项式定理 (a+b)n=Can+Can-1b1+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*) 二项展开式的通项 T =Can-kbk,它表示展开式的第 k + 1 项 k+1 二项式系数 C(k=0,1,…,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:当n是偶数时,中间的一项 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:(a+b)n的展开式的各二项式系数的和等于 2 n . 常用结论 1.两个常用公式 (1)C+C+C+…+C=2n. (2)C+C+C+…=C+C+C+…=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)Can-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.C B.-C C.C D.-C 答案 D 解析 T=Cx5(-1)5, 6 所以第6项的系数是-C. 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C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)(1-2)8展开式中x项的系数为( ) A.28 B.-28 C.112 D.-112 答案 C 解析 (1-2)8展开式的通项公式为 T =C(-2)k= . k+1 要求x项的系数,只需=1,解得k=2, 所以x项系数为(-2)2C=4×=112. (2)(2022·德州模拟)若n∈Z,且3≤n≤6,则n的展开式中的常数项为______. 答案 4 解析 n的通项公式为 T =Cxn-kk=Cxn-4k, k+1 因为3≤n≤6,令n-4k=0, 解得n=4,k=1, 所以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)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6的展开式的通项为 T = , k+1 令6-=3,求得k=2; 令6-=6,求得k=0, 故(x3-2)6的展开式中x6的系数为C-2C=15-2=13. (2)(2022·合肥模拟)二项式(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(1-2x)4 =2×(1-2x)4-×(1-2x)4, (1-2x)4的展开式的通项公式为T =C(-2x)k=(-2)kCxk,k=0,1,2,3,4, k+1 所以2×(1-2x)4展开式中x3项的系数是 2×(-2)3C=-64, ×(1-2x)4展开式中x3项的系数是 ×(-2)2C=, 所以-64-=-70,解得a=4. 教师备选 1.(2022·菏泽模拟)已知正整数n≥7,若(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 T =C(-1)kxk, k+1 又因为(1-x)n=x(1-x)n-(1-x)n的展开式不含x5的项, 所以xC(-1)4x4-C(-1)6x6=0, Cx5-Cx5=0,即C=C, 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T =C(x2+2x)5-kyk, k+1 ∵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C21=6. ∴x5y2的系数为C×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)4的展开式中常数项为________. 答案 -4 解析 4的展开式的通项 T =C(x3)4-k·k=(-1)kCx12-4k,令k=3得常数项为T=(-1)3C=-4. k+1 4 (2)(2022·攀枝花模拟)(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(1+2x)5 =(1+2x)5-(1+2x)5, (1+2x)5展开式的通项公式为 T =C(2x)k=2kCxk,其中k=0,1,2,3,4,5, k+1 (1+2x)5展开式中含x3项的系数为23C=80, (1+2x)5展开式中含x3项的系数为25C=32,所以(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; 6展开式的通项为 T =C·(3x)6-k·k k+1 = , 令6-k=0,得k=4, 因此展开式中的常数项为T=C·(-1)4·32=135.故D正确. 5 (2)已知多项式(1-2x)+(1+x+x2)3=a +ax+ax2+…+ax6,则a =______,a +a +a + 0 1 2 6 1 2 3 4 a+a=______. 5 6 答案 1 23 解析 根据题意,令x=1, 则(1-2)+(1+1+1)3=a+a+a+…+a=26,令x=0,a=1+1=2, 0 1 2 6 0 由于(1-2x)+(1+x+x2)3=a+ax+ax2+…+ax6,a 为展开式中x项的系数, 0 1 2 6 1 考虑一次项系数a=-2+CC×12=1, 1 所以a+a+a+a+a=26-1-2=23. 2 3 4 5 6 命题点2 系数与二项式系数的最值问题 例4 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6的展开式中二项式系数的最大值为C,所以二项式系数最大的项为第4项.因 为6的展开式的通项为 T =C·y6-kk=C·(-2)kx-2ky6-k, k+1 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 C·(-2)0,C·(-2)2,C·(-2)4,C·(-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=a+ax+ax2+…+a x2 022,下列命题中正确的是( ) 0 1 2 2 022 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 C.展开式中所有偶次项系数的和为 D.+++…+=-1 答案 ACD 解析 选项A,由二项式知,C+C+…+C=(1+1)2 022=22 022,A正确; 当x=1时,有a+a+a+…+a =1, 0 1 2 2 022 当x=-1时,有a-a+a-a+…-a +a =32 022, 0 1 2 3 2 021 2 022 选项B,由上可得 a+a+a+…+a =, 1 3 5 2 021 B错误; 选项C,由上可得 a+a+a+…+a =, 0 2 4 2 022 C正确; 选项D,令x=可得 a++++…+=0, 0 又a=1, 0 所以+++…+=-1,D正确. 2.(多选)已知(x-3)8=a+a(x-2)+a(x-2)2+…+a(x-2)8,则下列结论正确的有( ) 0 1 2 8 A.a=1 0 B.a=-28 6 C.++…+=- D.a+a+a+a+a=128 0 2 4 6 8 答案 ACD 解析 对于A,取x=2,得a=1,A正确; 0 对于B,(x-3)8=[-1+(x-2)]8展开式中第7项为C(-1)2(x-2)6=28(x-2)6, 即a=28,B不正确; 6 对于C,取x=,得 a+++…+=8=, 0 则++…+=-a=-, 0 C正确; 对于D,取x=3,得 a+a+a+a+…+a+a=0, 0 1 2 3 7 8 取x=1,得 a-a+a-a+…-a+a=(-2)8=256, 0 1 2 3 7 8 两式相加得2(a+a+a+a+a)=256, 0 2 4 6 8 即a+a+a+a+a=128,D正确. 0 2 4 6 8 思维升华 赋值法的应用 一般地,对于多项式(a+bx)n=a +ax+ax2+…+axn,令g(x)=(a+bx)n,则(a+bx)n的展 0 1 2 n 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[g(1)+g(-1)],(a+bx)n 的展开式中偶数项的系数和为[g(1)-g(-1)].跟踪训练2 (1)已知(2x-1)5=ax5+ax4+ax3+ax2+ax+a ,则|a|+|a|+…+|a|等于( 5 4 3 2 1 0 0 1 5 ) A.1 B.243 C.121 D.122 答案 B 解析 令x=1, 得a+a+a+a+a+a=1,① 5 4 3 2 1 0 令x=-1, 得-a+a-a+a-a+a=-243,② 5 4 3 2 1 0 ①+②,得2(a+a+a)=-242, 4 2 0 即a+a+a=-121. 4 2 0 ①-②,得2(a+a+a)=244, 5 3 1 即a+a+a=122. 5 3 1 所以|a|+|a|+…+|a|=122+121=243. 0 1 5 (2)(多选)(2022·济南模拟)在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T =C·6-k·(-x)k=26-k(-1)k·Cx2k-6,由2k-6=0,得k=3,所以常 k+1 数项为23(-1)3C=-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, =C522 021-C522 020+C522 019-…+C52-C+a, 因为512 021+a能被13整除,结合选项, 所以-C+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.1.24C.1.33 D.1.34 答案 D 解析 1.056=(1+0.05)6=C+C×0.05+C×0.052+C×0.053+…+C×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+C+C+C+…+C(n≥3)能被9整除的正数n的最小值,则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+C+C+C+…+C =n+(1+1)27-C =(9-1)9+n-1 =9(98-C97+…+C)+n-2, ∵n≥3, ∴S能被9整除的正数 n的最小值是n-2=9, ∴n=11. ∴11的展开式中的通项公式为 T =Cx11-kk k+1 =(-1)kCx11-2k, 只考虑k为偶数的情况, 由T=Cx3,T=Cx-1,T=Cx-5, 5 7 9 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+C·11n-1+C·11n-2+…+C·11-1除以13的余数是( ) A.-3 B.2 C.10 D.11 答案 C 解析 11n+C·11n-1+C·11n-2+…+C·11-1=C·11n+C·11n-1+C·11n-2+…+C·11+C-2= (11+1)n-2 =12n-2=(13-1)n-2=C·13n-C·13n-1+…+(-1)n-1·C·13+(-1)n·C-2, 因为n为奇数,则上式= C·13n-C·13n-1+…+(-1)n-1·C·13-3=[C·13n-C·13n-1+…+(-1)n-1·C·13-13]+10, 所以11n+C·11n-1+C·11n-2+…+C·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=C×1-C×0.01+C×0.012-C×0.013+…+C×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)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 6的展开式通项为 T =C·x6-k·k=C·x6-2k, k+1 令6-2k=4,解得k=1, 因此,展开式中含x4项的系数为C=6. 2.(2022·武汉部分重点中学联考)在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. B.- 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 T =C12-k·k k+1 = , 若为常数项,则12-k=0,所以k=9 ,得常数项为 T =C(-1)912-9=-=-. 10 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C-C=-9. 4.(2022·芜湖质检)已知(x-m)(x+2)5=a +ax+ax2+…+ax6,其中m为常数,若a = 0 1 2 6 4 30,则a 等于( ) 0 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a, 4 所以a=C×22-m×C×2=30, 4 解得m=1,再令x=0,得a=-25=-32. 0 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.- B.-1 C.1 D. 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 T =Cx4-kyk, k+1 当k=2时,ax·(x+y)4的展开式中x3y2的系数为Ca=6a, 当k=1时,-y·(x+y)4的展开式中x3y2的系数为-C=-4, 综上,(ax-y)(x+y)4的展开式中x3y2的系数为6a-4=-2,∴a=. 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C+C+C +…+C的值为( ) A.28 B.28-1 C.27 D.27-1 答案 B 解析 设(2x-1)n=a+ax+ax2+…+axn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B. 0 1 2 n 则A=a+a+a+…, 1 3 5 B=a+a+a+a+…. 0 2 4 6 由已知得,B-A=38, 令x=-1,得a-a+a-a+…+a(-1)n=(-3)n, 0 1 2 3 n 即(a+a+a+a+…)-(a+a+a+a+…)=(-3)n, 0 2 4 6 1 3 5 7 即B-A=(-3)n, ∴(-3)n=38=(-3)8, ∴n=8, 由二项式系数性质可得C+C+C+…+C=2n-C=28-1. 7.(多选)(2022·邯郸模拟)已知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=1,6=26=64, 则6的各项系数之和为64,B正确; 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; 6的展开式中的第5项为C(5x)24=15×25×81为常数项,D正确. 8.(多选)(2022·烟台模拟)已知(2-x)6=a+ax+ax2+…+ax6,则下列选项正确的是( ) 0 1 2 6 A.a=-360 3 B.(a+a+a+a)2-(a+a+a)2=1 0 2 4 6 1 3 5 C.a+a+…+a=(2-)6 1 2 6 D.展开式中系数最大的为a 2 答案 BD 解析 (2-x)6的展开式通项为 T =C·26-k·(-x)k=C·(-)k·26-k·xk, k+1 对于A,令k=3, 则a=C×23×(-)3=-480, 3 A错误; 对于B,令x=1, 则a+a+…+a=(2-)6; 0 1 6 令x=-1, 则a-a+a-…+a=(2+)6, 0 1 2 6∴(a+a+a+a)2-(a+a+a)2 0 2 4 6 1 3 5 =(a+a+a+…+a)(a-a+a-…+a) 0 1 2 6 0 1 2 6 =[(2-)×(2+)]6=1,B正确; 对于C,令x=0,得a=26, 0 ∴a+a+…+a=(2-)6-26,C错误; 1 2 6 对于D, ∵a,a,a,a 为正数,a,a,a 为负数, 0 2 4 6 1 3 5 又a=26=64,a=C×24×3=720, 0 2 a=C×22×32=540, 4 a=33=27, 6 ∴展开式中系数最大的为a,D正确. 2 9.(2021·天津)在6的展开式中,x6的系数是________. 答案 160 解析 6的展开式的通项为 T =C(2x3)6-k·k=26-kC·x18-4k, k+1 令18-4k=6,解得k=3, 所以x6的系数是23C=160. 10.(2022·济宁模拟)已知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, 7的展开式的通项为 T =Cx7-k·k k+1 =(-2)kCx7-2k(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)2C=4×=84. 11.(2022·温州模拟)若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n的展开式中共有7项, 所以n+1=7,可得n=6, 所以6展开式的通项为 T = = k+1 令6-k=0,可得k=4, 所以常数项为C24=15×16=240.12.(2021·浙江)已知多项式(x-1)3+(x+1)4=x4+ax3+ax2+ax+a ,则a =________,a 1 2 3 4 1 2 +a+a=________. 3 4 答案 5 10 解析 (x-1)3展开式的通项T =Cx3-r·(-1)r,(x+1)4展开式的通项T =Cx4-k,则a =C r+1 k+1 1 +C=1+4=5;a =C(-1)1+C=3;a =C(-1)2+C=7;a =C(-1)3+C=0.所以a +a + 2 3 4 2 3 a=3+7+0=10. 4 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=5 =C·0+C·1+C·2+C·3+C·4+C·5 =1++++3 =2++×3, 而2<2++×3<2++ <2++=2+<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=a +ax+ax2+ax3+ax4,则 a = 0 1 2 3 4 1 ________,2a+3a+4a=________. 2 3 4 答案 -4 31 解析 因为x·C·23·x0-C·22·x1=-4x, 所以a=-4, 1 对所给等式,两边对x求导,可得 (2+x)3+3(x-1)(2+x)2=a+2ax+3ax2+4ax3, 1 2 3 4 令x=1,得27=a+2a+3a+4a, 1 2 3 4 所以2a+3a+4a=31. 2 3 4 15.已知S 是数列{a}的前n项和,若(1-2x)2 022=b+bx+bx2+…+b x2 022,数列{a}的 n n 0 1 2 2 022 n 首项a=++…+,a =S·S ,则S 等于( ) 1 n+1 n n+1 2 022 A.- B. C.2 022 D.-2 022答案 A 解析 令x=,得 2 022=b+++…+=0. 0 又因为b=1, 0 所以a=++…+=-1. 1 由a =SS =S -S, n+1 n n+1 n+1 n 得=-=1, 所以-=-1, 所以数列是首项为=-1,公差为-1的等差数列, 所以=-1+(n-1)·(-1)=-n, 所以S=-, n 所以S =-. 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)=Cpkq2n-k,其中 k∈N,k≤2n,则( ) A.(k)=1 B.f(k)=2npq C.若np=4,则f(k)≤f(8) D.(2k)<<(2k-1) 答案 AC 解析 (k)=pkq2n-k=(q+p)2n=1, A正确; kC= =2n× =2nC, 所以f(k)=Cpkq2n-k =nCpkq2n-k =2npqpk-1q2n-1-k =2nppkq2n-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, 即 注意到= =, =, 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=,q=, (2k)=4+622+4=, (2k-1)=,D错误.