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2018年秋高中数学 第一章 计数原理 1.3 二项式定理 1.3.2“杨辉三角”与二项式系数的性质

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大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。1.3.2 “杨辉三角”与二项式系数的性质

学习目标:1.了解杨辉三角各行数字的特点及其与组合数性质、二项展开式系数性质间的关系,培养学生的观察力和归纳推理能力.(重点)2.理解和掌握二项式系数的性质,并会简单应用.(难点)3.理解和初步掌握赋值法及其应用.(重点)

[自 主 预 习·探 新 知]

1.杨辉三角的特点

(1)在同一行中,每行两端都是1,与这两个1等距离的项的系数相等.

(2)在相邻的两行中,除1以外的每一个数都等于它“肩上”两个数的和,即Cn+1=Cn+Cn. 2.二项式系数的性质

(1)对称性:在(a+b)的展开式中,与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即Cn=Cn,Cn=Cn,…,Cn=Cn.

(2)增减性与最大值:当k<

0

rr-1

rnn1n-1rn-rn+1

2

时,二项式系数是逐渐增大的.由对称性知它的后半

n2

部分是逐渐减小的,且在中间取得最大值.当n是偶数时,中间一项的二项式系数Cn取得最

n-1

大值;当n是奇数时,中间两项的二项式系数Cn3.各二项式系数的和 (1)Cn+Cn+Cn+…+Cn=2; (2)Cn+Cn+Cn+…=Cn+Cn+Cn+…=2

0

2

4

1

3

5

0

1

2

n+1

2

相等,且同时取得最大值.

2

与Cnnnn-1

.

[基础自测]

1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)杨辉三角的每一斜行数字的差成一个等差数列. (2)二项展开式的二项式系数和为Cn+Cn+…+Cn. (3)二项展开式中系数最大项与二项式系数最大项相同.

1

2

( ) ( ) ( )

n[解析] (1)√ 由杨辉三角可知每一斜行数字的差成一个等差数列,故正确. (2)× 二项展开式的二项式系数的和应为Cn+Cn+Cn+…+Cn=2.

(3)× 二项式系数最大项不一定是二项式系数最大的项,只有当二项式系数与各项系数相等时,二者才一致.

[答案] (1)√ (2)× (3)×

2.(1-2x)的展开式中的各项系数和是( )

【导学号:95032084】

A.1

15

0

1

2

nnB.-1

1

大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。C.2

15

D.3

15

B [令x=1即得各项系数和,∴和为-1.]

3.在(a+b)二项展开式中与第3项二项式系数相同的项是( ) A.第8项 C.第9项

B.第7项 D.第10项

10

C [由二项式展开式的性质与首末等距离的两项的二项式系数相等.] 4.(1-x)的展开式中各项的二项式系数分别是( )

【导学号:95032085】

A.1,4,6,4,1 B.1,-4,6,-4,1 C.(-1)C4(r=0,1,2,3) D.(-1)C4(r=0,1,2,3,4)

A [杨辉三角第4行的数字即为二项式系数.]

[合 作 探 究·攻 重 难]

rrrr4

“杨辉三角”的应用 如图1-3-1,在“杨辉三角”中斜线AB的上方,从1开始箭头所示的数组成一个锯齿形数列:1,2,3,3,6,4,10,5,….记其前n项和为Sn,求S19的值.

图1-3-1

[思路探究] 由图知,数列中的首项是C2,第2项是C2,第3项是C3,第4项是C3,…,第17项是C10,第18项是C10,第19项是C11.

[解] S19=(C2+C2)+(C3+C3)+(C4+C4)+…+(C10+C10)+C11=(C2+C3+C4+…+C10)+(C2+C3+…+C10+C11)=(2+3+4+…+10)+C12=

[规律方法] “杨辉三角”问题解决的一般方法 观察—分析;试验—猜想;结论—证明,要得到杨辉三角中蕴含的诸多规律,取决于我们的观察能力,观察能力有:横看、竖看、斜看、连续看、隔行看,从多角度观察.如表所示: 2

2

2

2

3

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1

1

1

2

1

22

1

2

1

+2

+220=274.

2

大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。 [跟踪训练] 1.将全体正整数排成一个三角形数阵:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

……

按照以上排列的规律,第n行(n≥3)从左向右的第3个数为________.

n2-n+6

2

[前n-1行共有正整数[1+2+…+(n-1)]个,即

2

2

n2-n2

个,因此第n行第3

?n-n+3?个,即为n-n+6.]

个数是全体正整数中第??2?2?

求展开式的系数和 设(1-2x)2 01822 018=a0+a1x+a2x+…+a2 018·x(x∈R). (1)求a0+a1+a2+…+a2 018的值; (2)求a1+a3+a5+…+a2 017的值; (3)求|a0|+|a1|+|a2|+…+|a2 018|的值.

【导学号:95032086】

[思路探究] 先观察所求式子与展开式各项的特点,利用赋值法求解. [解] (1)令x=1,得

a0+a1+a2+…+a2 018=(-1)2 018=1.

2 018

(2)令x=-1,得a0-a1+a2-…-a2 017+a2 018=3①-②得

2(a1+a3+…+a2 017)=1-3

2 018

. ②

3

大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。1-3

∴a1+a3+a5+…+a2 017=

2

rr2 018

.

rrr(3)∵Tr+1=C2 018(-2x)=(-1)·C 2 018·(2x), ∴a2k-1<0(k∈N),a2k>0(k∈N). ∴|a0|+|a1|+|a2|+|a3|+…+|a2 017| =a0-a1+a2-a3+…-a2 017+a2018=3[规律方法] 1.解决二项式系数和问题思维流程. 2 018

*

.

2.对形如(ax+b),(ax+bx+c)(a,b,c∈R,m,n∈N)的式子求其展开式的各项系数之和,常用赋值法,只需令x=1即可;对(ax+by)(a,b∈R,n∈N)的式子求其展开式各项系数之和,只需令x=y=1即可. 3.一般地,若f(x)=a0+a1x+a2x+…+anx,则f(x)展开式中各项系数之和为f(1), 奇数项系数之和为a0+a2+a4+…=偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=[跟踪训练] 2.已知(2x-3)=a0+a1x+a2x+a3x+a4x,求: (1)a0+a1+a2+a3+a4; (2)(a0+a2+a4)-(a1+a3).

[解] (1)由(2x-3)=a0+a1x+a2x+a3x+a4x, 令x=1得(2-3)=a0+a1+a2+a3+a4, 所以a0+a1+a2+a3+a4=1.

(2)在(2x-3)=a0+a1x+a2x+a3x+a4x中, 令x=1得(2-3)=a0+a1+a2+a3+a4, ① 令x=-1得(-2-3)=a0-a1+a2-a3+a4. 所以(a0+a2+a4)-(a1+a3)

=(a0-a1+a2-a3+a4)(a0+a1+a2+a3+a4) =(-2-3)(2-3)=(2+3)(2-3)=625.

4

4

4

4

2

2

4

44

2

3

4

4

4

2

3

4

2

2

4

2

3

4

2n2m*n*nff+f-2-f-2, . ②

4

大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。二项式系数性质的应用 [探究问题] 1.根据杨辉三角的特点,在杨辉三角同一行中与两个1等距离的项的系数相等,你可以得到二项式系数的什么性质?

[提示] 对称性,因为Cn=Cn,也可以从f(r)=Cn的图象中得到. Cn2.计算k-1,并说明你得到的结论.

CnCnn-k+1

[提示] k-1=. CnkCn当k<时,k-1>1,说明二项式系数逐渐增大;

2Cn同理,当k>

kkmn-mrn+1

kn+1

2

时,二项式系数逐渐减小.

3.二项式系数何时取得最大值?

n-1

[提示] 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Cn2,

n+1

Cn2

相等,且同时取得最大值.

322n 已知f(x)=(x+3x)展开式中各项的系数和比各项的二项式系数和大992. (1)求展开式中二项式系数最大的项; (2)求展开式中系数最大的项.

【导学号:95032087】

[思路探究] 求二项式系数最大的项,利用性质知展开式中中间项(或中间两项)是二项式系数最大的项;求展开式中系数最大的项,必须将x,y的系数均考虑进去,包括“+”“-”号.

[解] 令x=1,则二项式各项系数的和为f(1)=(1+3)=4,又展开式中各项的二项式系数之和为2.由题意知,4-2=992.

∴(2)-2-992=0, ∴(2+31)(2-32)=0,

∴2=-31(舍去)或2=32,∴n=5.

(1)由于n=5为奇数,∴展开式中二项式系数最大的项为中间两项,它们分别是 2

32

T3=C5(x)3(3x2)2=90x6,

nnnnn2

nnnnnn 5

2018年秋高中数学 第一章 计数原理 1.3 二项式定理 1.3.2“杨辉三角”与二项式系数的性质

大道之行也,天下为公,选贤与能,讲信修睦。故人不独亲其亲,不独子其子,使老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养,男有分,女有归。货恶其弃于地也,不必藏于己;力恶其不出于身也,不必为己。1.3.2“杨辉三角”与二项式系数的性质学习目标:1.了解杨辉三角各行数字的特点及其与组合数性质、二项展开式系数性质间的关系,培养学生的观察力和归纳推理能力.(重点)2.
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