要求 (a + b)ⁿ 的某一项,用通项(general term):nCr × aⁿ⁻ʳ × bʳ。选择 r,使 x 的幂正好是你想要的,然后只计算这一项。当 n 较大时,例如问 7 次幂中的 x⁴,这样能省下很多行。
如果完整展开还不够稳,先复习展开正整数次幂。
通项说了什么?
含 bʳ 的那一项是第 (r + 1) 项,因为 r 从 0 开始。它等于 nCr × aⁿ⁻ʳ × bʳ,其中 nCr 是二项式系数,可以用计算器的 nCr 键得到。
a 和 b 的幂相加永远等于 n。所以知道其中一个部分的幂,另一个就随之而定,r 也就容易求出。
避免选错 r 的方法
- 写出通项,每个部分都保留括号。
- 判断哪个部分带有 x,并为它的幂列方程。如果 (3x) 的幂是 n − r,而你需要 x⁴,那么 n − r = 4。
- 解出 r,并检查 0 ≤ r ≤ n。
- 把 r 代入 nCr、两个幂和数字,然后化简。
- 回答所问的内容:是项,还是只要系数。
例题详解
求 (3x + 2)⁷ 展开式中 x⁴ 的系数。
第一步,通项: nCr (3x)⁷⁻ʳ (2)ʳ = 7Cr (3x)⁷⁻ʳ 2ʳ。
第二步,求 r: x 的幂是 7 − r。需要 7 − r = 4,所以 r = 3。
第三步,代入: 7C3 × (3x)⁴ × 2³ = 35 × 81x⁴ × 8。
第四步,化简: 81 × 8 = 648,35 × 648 = 22 680。
这一项是 22 680x⁴,所以 x⁴ 的系数是 22 680。
要留意的错误
常见的失误是让 r 等于想要的幂,而不是 n 减去那个幂。
错误做法: r = 4,所以 7C4 × (3x)³ × 2⁴ = 35 × 27x³ × 16 = 15 120x³
学生因为题目说 x⁴ 就设 r = 4。这得到的是 x³ 的项,不是 x⁴,所以 x 的幂错了,系数也错了。
改正的方法是问:哪个部分带有 x,它的幂是多少?这里 (3x) 的幂是 7 − r,不是 r。在乘数字之前,先问一句“这样会得到 x⁴ 吗?”来测试你的 r。
自我检测
先试做,再打开答案核对。
1. 求 (1 + 2x)⁶ 中 x³ 的系数。
查看答案
通项:6Cr × 1⁶⁻ʳ × (2x)ʳ。x³ 对应 r = 3。所以 6C3 × 2³ = 20 × 8 = 160。
2. 求 (x + 4)⁵ 中 x² 的系数。
查看答案
通项:5Cr × x⁵⁻ʳ × 4ʳ。x² 对应 5 − r = 2,所以 r = 3。于是 5C3 × 4³ = 10 × 64 = 640。
3. 求 (x + 3)⁶ 展开式(按 x 的降幂排列)的第三项。
查看答案
第三项的 r = 2。所以 6C2 × x⁴ × 3² = 15 × 9 × x⁴ = 135x⁴。
下一步
接下来,看看已知的系数如何帮你求出未知数,见比较系数以确定常数。你也可以回到本单元总览查看整条学习路线。
如果完整展开没问题,但题目只问一项时不知从何下手,附加数学线上一对一补习的老师可以带你练习由 x 的幂反推 r。