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追踪正负交替展开中的符号

括号里的一个负号,如果你不留意,会悄悄把答案的一半全部翻转。

本页内容
  1. 符号是怎么变化的?
  2. 处理负数部分的排版
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

要展开 (a − b)ⁿ,把它看作 (a + (−b))ⁿ,并把负号保留在括号内。这样 (−b)ʳ 在 r 为奇数时为负,r 为偶数时为正,各项的符号就会交替。

规律与展开正整数次幂一样。唯一新增的工作是把负数正确地取幂。

符号是怎么变化的?

对于按 a 的降幂书写的 (a − b)ⁿ,含 bʳ 那一项的符号是 (−1)ʳ。所以第一项为正,第二项为负,第三项为正,以此类推。

当第二部分的幂是偶数时,符号为正;是奇数时,符号为负。看一眼每一项的幂,不用多想就知道它的符号。

处理负数部分的排版

  1. 改写括号,让负号附在第二部分上:(2x + (−3))⁴。
  2. 写出通项,把 (−3) 放进括号:4Cr (2x)⁴⁻ʳ (−3)ʳ。
  3. 先算出 (−3)ʳ:1, −3, 9, −27, 81。
  4. 相乘:系数、2x 的幂,以及这个带符号的数。
  5. 检查规律:符号应当交替出现 + − + − +。

例题详解

展开 (2x − 3)⁴。

第一步,系数: 1, 4, 6, 4, 1。

第二步,各项:

  • r = 0:1 × (2x)⁴ × 1 = 16x⁴
  • r = 1:4 × (2x)³ × (−3) = 4 × 8x³ × (−3) = −96x³
  • r = 2:6 × (2x)² × 9 = 6 × 4x² × 9 = 216x²
  • r = 3:4 × (2x) × (−27) = −216x
  • r = 4:1 × 1 × 81 = 81

第三步,相加:

(2x − 3)⁴ = 16x⁴ − 96x³ + 216x² − 216x + 81

第四步,用 x = 1 检验: 左边是 (2 − 3)⁴ = (−1)⁴ = 1。右边是 16 − 96 + 216 − 216 + 81 = 1。两边一致。

要留意的错误

典型的失误是把数字平方了,却保留了负号。

错误做法: 6 × (2x)² × (−3)² = 6 × 4x² × (−9) = −216x²

学生把 (−3)² 写成 −9。实际上 (−3)² = (−3) × (−3) = 9,所以这一项应该是 +216x²。

改正的方法是在相乘之前,把每个带符号的幂各自写一行算出来。负数的偶数次幂永远为正。如果用了错误的这一项,在 x = 1 时检验会得到 −431 而不是 1,错误就暴露了。

自我检测

先试做,再打开答案核对。

1. 展开 (x − 2)⁵。

查看答案

系数 1, 5, 10, 10, 5, 1,−2 的带符号幂:1, −2, 4, −8, 16, −32。

x⁵ − 10x⁴ + 40x³ − 80x² + 80x − 32

用 x = 1 检验:(−1)⁵ = −1,而 1 − 10 + 40 − 80 + 80 − 32 = −1。

2. 展开 (1 − 3x)³。

查看答案

系数 1, 3, 3, 1。各项:1;3 × (−3x) = −9x;3 × 9x² = 27x²;(−3x)³ = −27x³。

1 − 9x + 27x² − 27x³

用 x = 1 检验:(−2)³ = −8,而 1 − 9 + 27 − 27 = −8。

3. 求 (2 − x)⁶ 中 x³ 的系数。

查看答案

通项:6Cr × 2⁶⁻ʳ × (−x)ʳ。x³ 对应 r = 3。所以 6C3 × 2³ × (−1)³ = 20 × 8 × (−1) = −160。

下一步

快速检验是防止符号错误最有力的保护,所以接着学习用简单代入法检验展开式。二项式展开练习题组会把符号与其他所有技能混合起来。

如果你的方法没错,却总在符号上失分,附加数学线上一对一补习的老师可以看你的作答,找出符号最常在哪一步出错。

常见问题

为什么 (a − b)ⁿ 的符号会交替?

第二部分是 −b,当 r 为奇数时 (−b)ʳ 为负,r 为偶数时为正。所以当括号按 a 的降幂书写时,各项的符号依次是 +、−、+、−,以此类推。

(a − b)ⁿ 要和 (a + b)ⁿ 用不同的方法吗?

不用。把它改写成 (a + (−b))ⁿ,使用同一个通项,并把负号保留在括号内。唯一多出来的工作是把 −b 正确地取幂,包括它的符号。

如果两部分都是负的,例如 (−x − 2)ⁿ 呢?

可以把每个负的部分分别取幂,或者提出 (−1)ⁿ 再展开 (x + 2)ⁿ。两种方法结果相同。之后用代入法检验很有用,因为符号规律很容易出错。

更新于:

下一步

如果符号是你丢分的地方,一对一的老师可以用你自己以前的解题过程,和你一起建立检查符号的习惯。

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