题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
先把两个词分开:二项式系数专指 C(n,k),最大项在中间(n 偶时 k=n/2,n 奇时 k=(n±1)/2 并列);系数指展开后 xᵏ 前面连常数一起的数,例如 (1+2x)⁸ 里 xᵏ 的系数是 C(8,k)·2ᵏ,最大位置会往 k 大的一侧偏,还可能两项并列。
两个工具:赋值法——令 x=1 得全部系数和,令 x=−1 得「偶次和 − 奇次和」,两式相加减即可分拆;比值法——设 aₖ = C(n,k)·cᵏ,看 aₖ₊₁/aₖ = (n−k)/(k+1)·c 与 1 的大小,等于 1 处就是并列最大。下面指数与常数均为自编示意数值。
二、逐题精讲
题1
题1 系数和与奇偶次分拆
设自编示意二项式 (1 + 2x)⁸ = a₀ + a₁x + a₂x² + … + a₈x⁸。
(1) 求全部系数和 a₀+a₁+…+a₈;(2) 求偶次项系数和 a₀+a₂+a₄+a₆+a₈ 与奇次项系数和 a₁+a₃+a₅+a₇;(3) 求常数项 a₀ 与 x⁸ 项系数 a₈,并用通项验证。
解析
(1) 令 x = 1:(1+2)⁸ = 3⁸ = 6561,即全部系数和。注意这是系数和;若问「二项式系数和」则是 2⁸ = 256,两者不同,别混。(2) 令 x = −1:(1−2)⁸ = (−1)⁸ = 1,即 a₀ − a₁ + a₂ − a₃ + … + a₈ = 偶次和 − 奇次和。联立
偶次和 + 奇次和 = 6561,偶次和 − 奇次和 = 1,得
偶次和 = (6561+1)/2 = 3281,奇次和 = (6561−1)/2 = 3280。两式相加回验:3281+3280 = 6561 ✓;相减:3281−3280 = 1 ✓。
(3) 通项 Tₖ₊₁ = C(8,k)·(2x)ᵏ = C(8,k)·2ᵏ·xᵏ,故 aₖ = C(8,k)·2ᵏ。
a₀ = C(8,0)·2⁰ = 1(直接令 x=0 也得 (1+0)⁸ = 1);a₈ = C(8,8)·2⁸ = 256。
用通项抽查一项:a₄ = C(8,4)·2⁴ = 70×16 = 1120,与后面求最大系数时可对上。另验 x=1 时 Σ C(8,k)2ᵏ = (1+2)⁸ = 6561,与(1)一致,说明通项写法无误。
答案 (1) 6561;(2) 偶次和 3281、奇次和 3280;(3) a₀=1,a₈=256,通项 aₖ=C(8,k)·2ᵏ。
采分点 x=1 得 3⁸=6561 1 分;区分系数和与二项式系数和 1 分;x=−1 得 1 并写出交错和 1 分;联立求偶次 3281 1 分;奇次 3280 1 分;通项 1 分;a₀、a₈ 各 1 分;回验 1 分。
易错点 把系数和写成 2⁸=256;令 x=−1 时把 (−1)⁸ 算成 −1;奇偶和分拆时加减号弄反(奇次和写成 3281);把常数值 2ᵏ 漏掉,只用 C(8,k);求 a₈ 时漏 2⁸。
题2
题2 最大系数与指定项
(1) 求 (1+2x)⁸ 展开式中系数最大的项,写出其系数与对应 k;并说明它与「二项式系数最大项」有何不同。(2) 求 (x + 1/x²)⁹ 展开式中的常数项(自编示意表达式)。
解析
(1) 设 aₖ = C(8,k)·2ᵏ(k = 0,…,8)。相邻比aₖ₊₁/aₖ = [C(8,k+1)/C(8,k)]·2 = [(8−k)/(k+1)]·2。
逐段判:k=4 时 (4/5)·2 = 1.6 > 1 → a₅ > a₄;k=5 时 (3/6)·2 = 1 → a₆ = a₅;k=6 时 (2/7)·2 ≈ 0.571 < 1 → a₇ < a₆。故系数在 k=5 与 k=6 两处并列最大。
验算:a₄ = 70×16 = 1120;a₅ = C(8,5)·2⁵ = 56×32 = 1792;a₆ = C(8,6)·2⁶ = 28×64 = 1792;a₇ = 8×128 = 1024。即最大系数 1792,对应项 1792x⁵ 与 1792x⁶。
与二项式系数的区别:C(8,k) 的最大值是 C(8,4) = 70,唯一在中间 k=4;乘上 2ᵏ 后整体向 k 大的一侧偏移,并因比值恰等于 1 而出现两项并列。若题目问「二项式系数最大项」,答的是第 5 项(k=4),不能照搬 1792。
(2) 通项 Tₖ₊₁ = C(9,k)·x^(9−k)·(x⁻²)ᵏ = C(9,k)·x^(9−3k)。令指数 9 − 3k = 0 → k = 3。故常数项为 C(9,3) = 84。
回验:k=3 时 x 的指数 9−9=0 ✓;k=2 时为 x³、k=4 时为 x⁻³,均非常数项,故常数项唯一。若把底数写成 (x + 1/x)⁹,则指数为 9−2k,9−2k=0 无整数解,常数项不存在——正好说明必须先写通项再解指数,不能凭印象套「中间项」。
答案 (1) 最大系数 1792,在 k=5 与 k=6 并列(1792x⁵、1792x⁶);二项式系数最大为 C(8,4)=70,仅在 k=4。(2) 常数项 84(k=3)。
采分点 写出相邻比公式 1 分;判出 k=5 处比值=1 得并列 1 分;a₅ 1 分;a₆ 1 分;最大系数 1792 1 分;与 C(8,4)=70 对比说明 1 分;第二问通项指数 9−3k 1 分;k=3 与 84 各 1 分。
易错点 把「系数最大」当成 C(8,4)=70;比值等于 1 时只取一项,漏掉并列;比值写成 (k+1)/(8−k)·2(倒置);第二问把指数写成 9−2k 而得出「无常数项」;忘记 C(9,3)=84 而误用 C(9,4)=126。
三、规律小结与对照表
| 问法 | 工具 | 自编示意结果 | 易错 |
|---|---|---|---|
| 全部系数和 | 令 x=1 | 3⁸ = 6561 | 写成 2⁸=256 |
| 二项式系数和 | 2ⁿ | 2⁸ = 256 | 与系数和混用 |
| 交错和 | 令 x=−1 | (−1)⁸ = 1 | 算成 −1 |
| 偶次和 | (S₁+S₋₁)/2 | 3281 | 加减号反 |
| 奇次和 | (S₁−S₋₁)/2 | 3280 | 写成 3281 |
| 系数通项 | C(n,k)·cᵏ | aₖ=C(8,k)2ᵏ | 漏 cᵏ |
| 最大系数 | aₖ₊₁/aₖ 与 1 比 | 1792(k=5,6 并列) | 只取一项 |
| 二项式系数最大 | 中间项 | C(8,4)=70 | 与系数最大混 |
| 指定项 | 解指数方程 | 9−3k=0→k=3→84 | 指数写错 |
二项式题的两把钥匙:赋值(x=1 给总和、x=−1 给交错和,联立拆奇偶)与相邻项比值(≥1 往右走、=1 处并列、<1 停)。始终分清问的是 C(n,k) 还是 C(n,k)·cᵏ:前者永远在中间,后者会被常数 c 推偏。3⁸=6561、1792 与 84 均为自编示意数值;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
四、自测清单
- □ 先读清问「系数」还是「二项式系数」;
- □ 系数和用 x=1,交错和用 x=−1,联立拆奇偶;
- □ 通项先写全 C(n,k)·cᵏ 与 x 的指数,再解指定项;
- □ 求最大系数一律用相邻比,别直接取中间项;
- □ 比值恰等于 1 时记得写「两项并列」;
- □ 奇偶次和相加减回验是否还原 6561 与 1。