摘 要:二項式定理是初中多項式乘法的拓展延伸,是高考的必考內(nèi)容,經(jīng)常以填空題或選擇題的形式出現(xiàn),從近三年的全國卷的高考試題來看:試題難度不大,多為容易題或中檔題.筆者結(jié)合近幾年來的高考備考經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),在二項展開式中系數(shù)和問題與系數(shù)最值問題中容易出現(xiàn)兩類錯題,下面就這兩類易出錯問題介紹一下自己的淺見,供大家參考.
關(guān)鍵詞:二項式定理;系數(shù)和;系數(shù)最值;準確性;規(guī)范性
中圖分類號:G632????? 文獻標識碼:A??? ??文章編號:1008-0333(2020)34-0018-02
收稿日期:2020-09-05
作者簡介:高振寧(1983.4-),男,本科,中學一級教師,從事高中數(shù)學教學研究.
二項式定理是歷年高考的必考內(nèi)容,考查的方式相對比較穩(wěn)定,主要考查以下兩點:(1)考查二項展開式的通項公式,包括求展開式的指定項、常數(shù)項、有理項等.(2)考查二項式系數(shù)的性質(zhì),特別關(guān)注賦值法處理系數(shù)和以及二項式系數(shù)和問題.筆者在研讀文[2]后,
發(fā)現(xiàn)解答二項式定理問題中的兩種常見錯誤.
錯誤類型1 二項展開式中系數(shù)和易錯問題
根據(jù)二項式定理,可以得出常見形式的二項展開式(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Crnan-rbr+…+Cnnbn,文[2]中指出,設(shè)f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,則f(x)的展開式各項系數(shù)之和為f(1),奇數(shù)項系數(shù)和為a0+a2+a4+…=f(1)+f(-1)2,偶數(shù)項系數(shù)之和為a1+a3+a5+…=f(1)-f(-1)2.需要指出,二項展開式不一定是升冪排列的,比方說,(2x+1)n=C0n(2x)n+C1n(2x)n-1+…+Cnn(2x)0,當然寫作(2x+1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn形式上是可以的,但實際上是不準確的,很容易出錯.不論怎么書寫,明確奇數(shù)項系數(shù)和與偶數(shù)項系數(shù)和還是要靠二項展開式的通式,實際上當n為偶數(shù)時,(2x+1)n的展開式中奇數(shù)項系數(shù)和為a0+a2+a4+…+an,偶數(shù)項系數(shù)和為a1+a3+a5+…+an-1,升冪排列,還是降冪排列沒有區(qū)別,當n為奇數(shù)時,(2x+1)n的展開式必須寫作(2x+1)n=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0,奇數(shù)項系數(shù)和為an+an-2+…+a1,偶數(shù)項系數(shù)和為an-1+an-3+…+a0,如果此種情況下利用升冪排列式兩者是顛倒的.下面一個此類問題的具體題目來展示一下.
例1 (2020山東新泰中學高二期末考試)已知(2x-1)n的二項展開式中,奇數(shù)項的系數(shù)和比偶數(shù)項的系數(shù)和小37,則
C1n+C2n+C3n+…+Cnn=(? ).
A.28? B.28-1? C.27? D.27-1
錯誤解答 設(shè)(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,令x=-1,得(-3)n=a0-a1+a2-a3+…+(-1)n-1an=-(3)7,
故(-3)n=-(3)7,得n=7.則C1n+C2n+C3n+…+Cnn=27-1.
錯因分析 因(2x-1)n=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0,則當n為偶數(shù)時,偶數(shù)項系數(shù)和為S偶=an-1+an-3+…+a1,奇數(shù)項系數(shù)和為S奇=an+an-2+…+a0.令x=-1得(-3)n=S奇-S偶=-37,顯然無解.
當n為奇數(shù)時,偶數(shù)項系數(shù)和為S偶=an-1+an-3+…+a0,奇數(shù)項系數(shù)和為S奇=an+an-2+…+a1.令x=-1得(-3)n=S偶-S奇=37,因n為奇數(shù),故也無解.此題是一個錯題,如果把(2x-1)n改成(1-2x)n,利用升冪形式的二項展開式,就可以求出正確答案.二項展開式應(yīng)該嚴格按照通式展開,必須明確是升冪展開式還是降冪展開式.
錯題類型2 二項展開式中系數(shù)最值易錯問題文[2]中指出,求系數(shù)最大的項采用不等式法,設(shè)第r+1項系數(shù)為Pr+1最大,則有以下不等式成立.
Pr+1≥Pr,Pr+1≥Pr+2.但是在實際過程中,此種方法是有應(yīng)用范圍限制的,注意到0≤r≤n-1,r∈N,則只有系數(shù)最值不是首尾兩項時才可以使用.用下面的一個例題來展示說明.
例2 求(2x+14x)8展開式系數(shù)最大項和最小項.
錯誤解法 設(shè)(2x+14x)8的第r+1項為Tr+1,則Tr+1=Cr8(2x)8-r(14x)r,即Tr+1=28-rCr8x16-3r4.不妨設(shè)第r+1項的系數(shù)最大,則可得
28-rCr8≥29-rCr-18,28-rCr8≥27-rCr+18,解得2≤r≤3,因r∈N,故r=2,3,系數(shù)最大的項為:T3=1792x5/2和T4=1792x7/4.
設(shè)r+1項系數(shù)最小,則可得28-rCr8≤29-rCr-18,28-rCr8≤27-rCr+18,解之r≥3,r≤2,
無解.故系數(shù)最小的項不存在.
正確解法 同錯誤解法,Tr+1=28-rCr8x16-3r4,設(shè)第r+1項的系數(shù)是tr+1,則tr+2-tr+1=27-rCr+18-28-rCr8=27-rCr8(6-3r)r+1.而r∈N,則r=0,1時tr+2>tr+1,當r=2時tr+2=tr+1,當r≥3時tr+2<tr+1,可得
t1<t2<t3=t4>t5>t6>…,故系數(shù)最大項為T3=1792x5/2和T4=1792x7/4,
t1=256,t9=1,故系數(shù)最小的項是T9=1x2.
傳統(tǒng)解決二項式系數(shù)最大項與最小項問題的方法是不等式法,設(shè)Tr+1項系數(shù)最小,隱含著系數(shù)最小項的r范圍是1≤r≤n-1,但實際上0≤r≤n.不等式法求解最值項的三個不足之處:(1)需要解兩個不等式,計算量較大;(2)不等式組有解時,說明系數(shù)最值在中間項取到,若不等式組無解,并不是系數(shù)最值項不存在,而是說明最值項不在中間項,而是在首尾兩項中取得;(3)不等法的運用有局限性,不等式組只能反映局部關(guān)系,不能反映整體情形.系數(shù)數(shù)列的單調(diào)性法成功地克服了不等式法的局限,可以完美解決系數(shù)最值問題.但是利用系數(shù)單調(diào)性法在確定其單調(diào)性時利用的是作差法,一定是tr+2-tr+1,需要特別注意0≤r≤n-1這個范圍.從整體上來看,系數(shù)數(shù)列單調(diào)性法有非常大的優(yōu)點,希望在以后的教學中,擯棄不等式法,推廣系數(shù)數(shù)列單調(diào)性法.
參考文獻:
[1]張永花.二項式定理及其應(yīng)用[J].中學數(shù)學教學參考,2020(03):69-72.
[2]朱德意.二項式定理及其應(yīng)用[J].中學數(shù)學教學參考,2019(04):52-55.
[責任編輯:李 璟]