題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
先把兩個詞分開:二項式係數專指 C(n,k),最大項在中間(n 偶時 k=n/2,n 奇時 k=(n±1)/2 並列);係數指展開後 xᵏ 前面連常數一起的數,例如 (1+2x)⁸ 裡 xᵏ 的係數是 C(8,k)·2ᵏ,最大位置會往 k 大的一側偏,還可能兩項並列。
兩個工具:賦值法——令 x=1 得全部係數和,令 x=−1 得「偶次和 − 奇次和」,兩式相加減即可分拆;比值法——設 aₖ = C(n,k)·cᵏ,看 aₖ₊₁/aₖ = (n−k)/(k+1)·c 與 1 的大小,等於 1 處就是並列最大。下面指數與常數均為自編示意數值。
二、逐題精講
題1
題1 係數和與奇偶次分拆
設自編示意二項式 (1 + 2x)⁸ = a₀ + a₁x + a₂x² + … + a₈x⁸。
(1) 求全部係數和 a₀+a₁+…+a₈;(2) 求偶次項係數和 a₀+a₂+a₄+a₆+a₈ 與奇次項係數和 a₁+a₃+a₅+a₇;(3) 求常數項 a₀ 與 x⁸ 項係數 a₈,並用通項驗證。
解析
(1) 令 x = 1:(1+2)⁸ = 3⁸ = 6561,即全部係數和。注意這是係數和;若問「二項式係數和」則是 2⁸ = 256,兩者不同,別混。(2) 令 x = −1:(1−2)⁸ = (−1)⁸ = 1,即 a₀ − a₁ + a₂ − a₃ + … + a₈ = 偶次和 − 奇次和。聯立
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。兩式相加回驗:3281+3280 = 6561 ✓;相減:3281−3280 = 1 ✓。
(3) 通項 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。
用通項抽查一項:a₄ = C(8,4)·2⁴ = 70×16 = 1120,與後面求最大系數時可對上。另驗 x=1 時 Σ C(8,k)2ᵏ = (1+2)⁸ = 6561,與(1)一致,說明通項寫法無誤。
答案 (1) 6561;(2) 偶次和 3281、奇次和 3280;(3) a₀=1,a₈=256,通項 aₖ=C(8,k)·2ᵏ。
採分點 x=1 得 3⁸=6561 1 分;區分系數和與二項式係數和 1 分;x=−1 得 1 並寫出交錯和 1 分;聯立求偶次 3281 1 分;奇次 3280 1 分;通項 1 分;a₀、a₈ 各 1 分;回驗 1 分。
易錯點 把係數和寫成 2⁸=256;令 x=−1 時把 (−1)⁸ 算成 −1;奇偶和分拆時加減號弄反(奇次和寫成 3281);把常數值 2ᵏ 漏掉,只用 C(8,k);求 a₈ 時漏 2⁸。
題2
題2 最大系數與指定項
(1) 求 (1+2x)⁸ 展開式中係數最大的項,寫出其係數與對應 k;並說明它與「二項式係數最大項」有何不同。(2) 求 (x + 1/x²)⁹ 展開式中的常數項(自編示意表達式)。
解析
(1) 設 aₖ = C(8,k)·2ᵏ(k = 0,…,8)。相鄰比aₖ₊₁/aₖ = [C(8,k+1)/C(8,k)]·2 = [(8−k)/(k+1)]·2。
逐段判:k=4 時 (4/5)·2 = 1.6 > 1 → a₅ > a₄;k=5 時 (3/6)·2 = 1 → a₆ = a₅;k=6 時 (2/7)·2 ≈ 0.571 < 1 → a₇ < a₆。故係數在 k=5 與 k=6 兩處並列最大。
驗算:a₄ = 70×16 = 1120;a₅ = C(8,5)·2⁵ = 56×32 = 1792;a₆ = C(8,6)·2⁶ = 28×64 = 1792;a₇ = 8×128 = 1024。即最大系數 1792,對應項 1792x⁵ 與 1792x⁶。
與二項式係數的區別:C(8,k) 的最大值是 C(8,4) = 70,唯一在中間 k=4;乘上 2ᵏ 後整體向 k 大的一側偏移,並因比值恰等於 1 而出現兩項並列。若題目問「二項式係數最大項」,答的是第 5 項(k=4),不能照搬 1792。
(2) 通項 Tₖ₊₁ = C(9,k)·x^(9−k)·(x⁻²)ᵏ = C(9,k)·x^(9−3k)。令指數 9 − 3k = 0 → k = 3。故常數項為 C(9,3) = 84。
回驗:k=3 時 x 的指數 9−9=0 ✓;k=2 時為 x³、k=4 時為 x⁻³,均非常數項,故常數項唯一。若把底數寫成 (x + 1/x)⁹,則指數為 9−2k,9−2k=0 無整數解,常數項不存在——正好說明必須先寫通項再解指數,不能憑印象套「中間項」。
答案 (1) 最大系數 1792,在 k=5 與 k=6 並列(1792x⁵、1792x⁶);二項式係數最大為 C(8,4)=70,僅在 k=4。(2) 常數項 84(k=3)。
採分點 寫出相鄰比公式 1 分;判出 k=5 處比值=1 得並列 1 分;a₅ 1 分;a₆ 1 分;最大系數 1792 1 分;與 C(8,4)=70 對比說明 1 分;第二問通項指數 9−3k 1 分;k=3 與 84 各 1 分。
易錯點 把「係數最大」當成 C(8,4)=70;比值等於 1 時只取一項,漏掉並列;比值寫成 (k+1)/(8−k)·2(倒置);第二問把指數寫成 9−2k 而得出「無常數項」;忘記 C(9,3)=84 而誤用 C(9,4)=126。
三、規律小結與對照表
| 問法 | 工具 | 自編示意結果 | 易錯 |
|---|---|---|---|
| 全部係數和 | 令 x=1 | 3⁸ = 6561 | 寫成 2⁸=256 |
| 二項式係數和 | 2ⁿ | 2⁸ = 256 | 與係數和混用 |
| 交錯和 | 令 x=−1 | (−1)⁸ = 1 | 算成 −1 |
| 偶次和 | (S₁+S₋₁)/2 | 3281 | 加減號反 |
| 奇次和 | (S₁−S₋₁)/2 | 3280 | 寫成 3281 |
| 係數通項 | C(n,k)·cᵏ | aₖ=C(8,k)2ᵏ | 漏 cᵏ |
| 最大系數 | aₖ₊₁/aₖ 與 1 比 | 1792(k=5,6 並列) | 只取一項 |
| 二項式係數最大 | 中間項 | C(8,4)=70 | 與係數最大混 |
| 指定項 | 解指數方程 | 9−3k=0→k=3→84 | 指數寫錯 |
二項式題的兩把鑰匙:賦值(x=1 給總和、x=−1 給交錯和,聯立拆奇偶)與相鄰項比值(≥1 往右走、=1 處並列、<1 停)。始終分清問的是 C(n,k) 還是 C(n,k)·cᵏ:前者永遠在中間,後者會被常數 c 推偏。3⁸=6561、1792 與 84 均為自編示意數值;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
四、自測清單
- □ 先讀清問「係數」還是「二項式係數」;
- □ 係數和用 x=1,交錯和用 x=−1,聯立拆奇偶;
- □ 通項先寫全 C(n,k)·cᵏ 與 x 的指數,再解指定項;
- □ 求最大系數一律用相鄰比,別直接取中間項;
- □ 比值恰等於 1 時記得寫「兩項並列」;
- □ 奇偶次和相加減回驗是否還原 6561 與 1。