二项式定理释疑
二项式定理是概念性比较强、并且容易混淆的内容之一,初学者往往因概念不清而致误.现举例
分析
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如下.
一 、几个易混的概念
1.二项展开式的二项式系数与该项的系数是两个不同的概念,前者只是指
,它仅是与二项式的幂的指数n及项数有关的组合数,而与a,b的值无关;而后者是指该项除字母外的部分,即各项的系数不仅与各项的二项式系数有关,而且也与a,b的值有关.比如,
中
的二项式系数是
,而
的系数为
.当然,在某些二项展开式(如a,b的系数为1的单项式)中,各项的系数与二项式系数是相等的.
2.就等式而言,虽然
,但要具体到它们展开式的某一项时,并不一定相同.
的二项展开式是以a的降幂排列,以b的升幂排列,而
的二项展开式是以a的升幂排列,以b的降幂排列,在解
题
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时一定要注意它们的顺序,不能用加法交换律更改.
二、典型错解分析
例1 设
展开式中,第二项与第四项的系数之比为
,试求含
的项.
误:第二项的系数为
,第四项的系数为
,依题意得
.
化简,得
.
解此方程并舍去不合题意的负值,得
.
设
展开式中
项为第
项,
则
.
由
,得
,即
展开式中
项为
.
析:
展开式的第二项为
,所以
与
的系数之比为
,这与已知第二项与第四项的系数之比为
矛盾,可见上面解答有误.错误根源在于将“二项展开式中的二项式系数”与“二项展开式中的某项系数”混为一谈.事实上,这是两个既有联系又有区别的概念,当二项式的两项本身的系数都为1时,展开式的二项式系数就是各项系数;当二项式的两项本身的系数不都为1时,则另作别论.本题所给二项式第二项的系数不是1,而上面解答却按照是1的情形处理,因此势必出错.
正:
展开式的第二项与第四项分别为
,
.
依题意得
..
解此方程舍去不合题意的负值,得
.
设
展开式中
项为第
项,
则
.
由
,得
,即
展开式中
项为
.
例2 若
展开式中,第5项是常数,问中间项是第几项?
误:因为
,若第5项是常数,
则有
,解得
.
由于n为自然数,所以此题无解.
析:此题并不是无解,上述是错解.因为二项展开式的项是按照第一个数的降幂排列的,所以,第5项应为
,即
.所以中间项是第9项.
由此可以看出,使用二项展开式时要严格按照
中第一个数a的降幂排列顺序解
题,不可随意颠倒a,b顺序.
例3 设
,试问
展开式中第几项最大?
误:因为
的幂指数是偶数,
所以它的展开式的中间一项最大.
∵此展开式共有51项,∴展开式中第26项最大.
析:上面解答将二项展开式中某一项的系数与这一项的值混为一谈,错误地认为系数最大时,这一项也最大.
正:设第
项为
且最大,则有
.
∴
展开式中第30项最大.
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