馮如芳
二項(xiàng)式定理是高中數(shù)學(xué)中的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn).求三項(xiàng)展開(kāi)式中項(xiàng)的系數(shù)問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)在二項(xiàng)式定理的試題中.該類問(wèn)題的難度一般不大,常以選擇題、填空題的形式出現(xiàn),但計(jì)算量較大.下面,筆者介紹幾個(gè)求三項(xiàng)展開(kāi)式中項(xiàng)的系數(shù)的“妙招”.
一、采用分組法
運(yùn)用分組法求三項(xiàng)展開(kāi)式的系數(shù),需將三項(xiàng)展開(kāi)式中的兩項(xiàng)看作一個(gè)整體,然后運(yùn)用二項(xiàng)式定理將該三項(xiàng)式展開(kāi),再將這兩項(xiàng)運(yùn)用二項(xiàng)式定理展開(kāi),最后綜合所得的結(jié)果,即可求出三項(xiàng)展開(kāi)式中項(xiàng)的系數(shù).在運(yùn)用分組法解題時(shí),要仔細(xì)觀察各項(xiàng)中的系數(shù)、變量的次數(shù),合理化簡(jiǎn)并合并同類項(xiàng).
例1.求(x - -1)5的展開(kāi)式中的常數(shù)項(xiàng).
解:(x - -1)5=[(x -)-1]5= C (x -)5+ C (x -)4?(-1)+ C (x -)3(-1)2+ C (x -)2(-1)3+ C (x -)1(-1)4+C (-1)5,
而(x -)n 的展開(kāi)式的第 r+1項(xiàng)為 Tr+1= Cn(r)xn -r?(-)r =Cn(r)(-1)rxn-2r ,
令 n -2r =0,其中0≤ r ≤n 且 r ∈ N,
當(dāng) n=5時(shí),r 無(wú)解;當(dāng) n=4時(shí),r =2;
當(dāng) n=3,r 無(wú)解;當(dāng) n=2時(shí),r =1.
所以原展開(kāi)式的常數(shù)項(xiàng)為 C C (-1)2×(-1)+ C×(-2)×(-1)3+ C (-1)5=-11.
展開(kāi)式的常數(shù)項(xiàng)中必然不含x,因此x 的次數(shù)為0.可將x - -1分成兩組x -、1,用二項(xiàng)式定理將該式展開(kāi),然后運(yùn)用二項(xiàng)式的通項(xiàng)公式求得(x -)n 的展開(kāi)式的第 r +1項(xiàng),再對(duì)n、 r 進(jìn)行分類討論,找到x 的次數(shù)為0的項(xiàng),從而求得常數(shù)項(xiàng)的系數(shù).
二、運(yùn)用因式分解法
因式分解法是指通過(guò)因式分解,把一個(gè)多項(xiàng)式化為幾個(gè)最簡(jiǎn)因式的乘積的形式.利用因式分解法求三項(xiàng)展開(kāi)式中項(xiàng)的系數(shù),需把所給的三項(xiàng)式分解成兩個(gè)二項(xiàng)式的積的形式,再根據(jù)二項(xiàng)式定理求解.
例2.求(x2+3x +2)5的展開(kāi)式中 x 的系數(shù).
解:(x2+3x +2)5
=(x +1)5(x +2)5
=(C x0+ C x1+…+ C x5)(C 25x0+ C 24x1+…+ C 22x0),
所以 x 的系數(shù)為:C C 24+ C C 25=240.
我們先將三項(xiàng)式x2+3x +2分解為兩個(gè)因式 x+1、x +2的乘積的形式,再利用二項(xiàng)式定理分別將(x +1)5、(x +2)5展開(kāi),找出 x 的次數(shù)為1的項(xiàng),通過(guò)計(jì)算就能求出展開(kāi)式中 x 的系數(shù).
三、賦值
賦值法是指選取合適的特殊值,將其代入三項(xiàng)式或者其展開(kāi)式中,從而求得項(xiàng)的系數(shù).該方法較為簡(jiǎn)單且易于理解,但并不適用于所有的三項(xiàng)展開(kāi)式的系數(shù)問(wèn)題,故在解題時(shí),要根據(jù)題目的具體情況進(jìn)行具體分析.
例3.求(1+x +x2)11的展開(kāi)式中偶次項(xiàng)的系數(shù)和.
解:由題可知(1+x +x2)11的最高次項(xiàng)為 x22,
可設(shè)(1+x +x2)11=b0+b1x1+b2x2+...+b22x22,
令 x =1,得 b0+b1+b2+...+b22=311①,
令 x =-1,得 b0-b1+b2-...+b22=1②,
由①+②得b0+b2+b4+...+b22= ,
故偶次項(xiàng)系數(shù)的和為.
在賦值后,需運(yùn)用整體思想求三項(xiàng)式展開(kāi)式中項(xiàng)的系數(shù),即將所有項(xiàng)的系數(shù)和、奇數(shù)項(xiàng)的系數(shù)和、偶數(shù)項(xiàng)的系數(shù)和分別看作一個(gè)整體,再通過(guò)整體代換求得偶數(shù)項(xiàng)的系數(shù)和.
例4.若1-2x2014=a0+a1x +…+a2014x2014,則a0+a1)+a0+a2+…+a0+a201=______.
解:a0+a1+a0+a2+…+a0+a2014=2013a0+a0+a1+…+a2014,
令 x =0可得: a0=1,
令 x =1可得: a0+a1+…+a2014=1,
所以2013a0+a0+a1+…+a2014=2014.
將目標(biāo)式進(jìn)行整理后便可發(fā)現(xiàn),只需求出a0和1-2x2014展開(kāi)式的系數(shù)和,題目即可獲解,于是令x =0、1,便可求得a0與a0+a1+…+a2014的值.
相比較而言,分組法的適用范圍較廣,因式分解法和賦值法的適用范圍較窄,但分組法的運(yùn)算量較大.因此在解題時(shí),我們可首先看三項(xiàng)式是否可以分解因式,或者問(wèn)題能否通過(guò)賦值獲解,最后再考慮運(yùn)用分組法求解.
(作者單位:江蘇省鹽城市射陽(yáng)縣陳洋中學(xué))