要求二项式括号中的未知常数,就用通项写出题目所说的系数,令它等于给定的值,然后求解。常数通常以幂的形式出现,所以方程往往是简单的幂方程,如 k² = 9 或 k³ = 8。
这一课建立在求指定的项之上,也是二项式题目里“求 k 的值”这类问法的常见来源。
方法是什么?
- 确定所需的项,根据题目给出的 x 的幂。
- 求 r,用带有 x 的那个部分的幂。
- 写出系数,用 nCr 和每一个数字因数,包括常数部分的幂。
- 列方程,令它等于给定的值。
- 求解,再按题目的条件检查每个解。
例题详解
(2 + kx)⁵ 展开式中 x³ 的系数是 320。求 k 的值。
第一步,通项: 5Cr × 2⁵⁻ʳ × (kx)ʳ。
第二步,求 r: x 的幂是 r,所以 r = 3。
第三步,系数: 5C3 × 2² × k³ = 10 × 4 × k³ = 40k³。
第四步,方程: 40k³ = 320。
第五步,求解: k³ = 8,所以 k = 2。
检验: 当 k = 2,x³ 的系数是 40 × 8 = 320,与题目相符。
第二种模式:两个系数相等
假设 (1 + ax)⁶ 中 x² 和 x³ 的系数相等,且 a ≠ 0。x² 的系数是 6C2 a² = 15a²。x³ 的系数是 6C3 a³ = 20a³。
令两者相等得 15a² = 20a³,所以 a²(20a − 15) = 0。因为 a ≠ 0,a = 15/20 = 3/4。
要留意的错误
常见的失误是在列方程时漏掉括号里的数字部分。
错误做法: 5C3 × k³ = 320,所以 10k³ = 320,k³ = 32
学生忘了括号中常数 2 带来的因数 2² = 4。真正的系数是 40k³,不是 10k³。
改正的方法是在化简之前写出这一项的每个因数:nCr、数字的幂和字母的幂。再用代回检验:如果 k³ = 32 得不到整数的立方,那就是有因数漏掉的线索。
自我检测
先试做,再打开答案核对。
1. (1 + kx)⁴ 中 x² 的系数是 54,且 k > 0。求 k。
查看答案
4C2 k² = 6k² = 54,所以 k² = 9。因为 k > 0,k = 3。
2. 在 (2 + ax)⁴ 的展开式中,x 和 x² 的系数相等,且 a ≠ 0。求 a。
查看答案
x 的系数:4C1 × 2³ × a = 4 × 8 × a = 32a。x² 的系数:4C2 × 2² × a² = 6 × 4 × a² = 24a²。令 32a = 24a²,得 24a² − 32a = 0,所以 8a(3a − 4) = 0。因为 a ≠ 0,a = 4/3。
3. (x + k)⁶ 中 x⁴ 的系数是 240。求 k 的可能值。
查看答案
x⁴ 对应 6 − r = 4,所以 r = 2。系数是 6C2 k² = 15k² = 240,所以 k² = 16。于是 k = 4 或 k = −4。
下一步
负的常数会带来自己的风险,所以接着学习追踪正负交替展开中的符号。准备好把所有技能混合练习时,试试二项式展开练习题组。
如果你会解方程,却不知道怎样列出方程,附加数学线上一对一补习的老师可以看你怎样设定,当场纠正。