二項(xiàng)式定理

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
目標(biāo):
知識(shí)與技能:進(jìn)一步掌握二項(xiàng)式定理和二項(xiàng)展開式的通項(xiàng)公式
過程與方法:能解決二項(xiàng)展開式有關(guān)的簡單問題
情感、態(tài)度與價(jià)值觀:過程中,要讓學(xué)生充分體驗(yàn)到歸納推理不僅可以猜想到一般性的結(jié)果,而且可以啟發(fā)我們發(fā)現(xiàn)一般性問題的解決方法。
教學(xué)重點(diǎn):二項(xiàng)式定理及通項(xiàng)公式的掌握及運(yùn)用
教學(xué)難點(diǎn):二項(xiàng)式定理及通項(xiàng)公式的掌握及運(yùn)用
授課類型:新授課
課時(shí)安排:3課時(shí)
教 具:多媒體、實(shí)物投影儀
內(nèi)容分析:
二項(xiàng)式定理是初中乘法公式的推廣,是排列組合知識(shí)的具體運(yùn)用,是學(xué)習(xí)概率的重要基礎(chǔ).這部分知識(shí)具有較高應(yīng)用價(jià)值和思維訓(xùn)練價(jià)值.中學(xué)教材中的二項(xiàng)式定理主要包括:定理本身,通項(xiàng)公式,楊輝三角,二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)等.
通過二項(xiàng)式定理的學(xué)習(xí)應(yīng)該讓學(xué)生掌握有關(guān)知識(shí),同時(shí)在求展開式、其通項(xiàng)、證恒等式、近似計(jì)算等方面形成技能或技巧;進(jìn)一步體會(huì)過程分析與特殊化方法等等的運(yùn)用;重視學(xué)生正確情感、態(tài)度和世界觀的培養(yǎng)和形成.
二項(xiàng)式定理本身是教學(xué)重點(diǎn),因?yàn)樗呛竺嬉磺薪Y(jié)果的基礎(chǔ).通項(xiàng)公式,楊輝三角,特殊化方法等意義重大而深遠(yuǎn),所以也應(yīng)該是重點(diǎn).
二項(xiàng)式定理的證明是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn).這是因?yàn)椋C明中符號(hào)比較抽象、需要恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用組合數(shù)的性質(zhì)2、需要用到不太熟悉的數(shù)學(xué)歸納法.
在教學(xué)中,努力把表現(xiàn)的機(jī)會(huì)讓給學(xué)生,以發(fā)揮他們的自主精神;盡量創(chuàng)造讓學(xué)生活動(dòng)的機(jī)會(huì),以讓學(xué)生在直接體驗(yàn)中建構(gòu)自己的知識(shí)體系;盡量引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)展和創(chuàng)造意識(shí),以使他們能在再創(chuàng)造的氛圍中學(xué)習(xí).
教學(xué)過程:
一、復(fù)習(xí)引入:
⑴ ;

⑶ 的各項(xiàng)都是 次式,
即展開式應(yīng)有下面形式的各項(xiàng): , , , , ,
展開式各項(xiàng)的系數(shù):上面 個(gè)括號(hào)中,每個(gè)都不取 的情況有 種,即 種, 的系數(shù)是 ;恰有 個(gè)取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,恰有 個(gè)取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,恰有 個(gè)取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,有 都取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,
∴ .
二、講解新課:
二項(xiàng)式定理:
⑴ 的展開式的各項(xiàng)都是 次式,即展開式應(yīng)有下面形式的各項(xiàng):
, ,…, ,…, ,
⑵展開式各項(xiàng)的系數(shù):
每個(gè)都不取 的情況有 種,即 種, 的系數(shù)是 ;
恰有 個(gè)取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,……,
恰有 個(gè)取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,……,
有 都取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,
∴ ,
這個(gè)公式所表示的定理叫二項(xiàng)式定理,右邊的多項(xiàng)式叫 的二項(xiàng)展開式,⑶它有 項(xiàng),各項(xiàng)的系數(shù) 叫二項(xiàng)式系數(shù),
⑷ 叫二項(xiàng)展開式的通項(xiàng),用 表示,即通項(xiàng) .
⑸二項(xiàng)式定理中,設(shè) ,則
三、講解范例:
例1.展開 .
解一: .
解二:

例2.展開 .
解:


例3.求 的展開式中的倒數(shù)第 項(xiàng)
解: 的展開式中共 項(xiàng),它的倒數(shù)第 項(xiàng)是第 項(xiàng),

例4.求(1) ,(2) 的展開式中的第 項(xiàng).
解:(1) ,
(2) .
點(diǎn)評(píng): , 的展開后結(jié)果相同,但展開式中的第 項(xiàng)不相同
例5.(1)求 的展開式常數(shù)項(xiàng);
(2)求 的展開式的中間兩項(xiàng)
解:∵ ,
∴(1)當(dāng) 時(shí)展開式是常數(shù)項(xiàng),即常數(shù)項(xiàng)為 ;
(2) 的展開式共 項(xiàng),它的中間兩項(xiàng)分別是第 項(xiàng)、第 項(xiàng),
,
例6.(1)求 的展開式的第4項(xiàng)的系數(shù);
(2)求 的展開式中 的系數(shù)及二項(xiàng)式系數(shù)
解: 的展開式的第四項(xiàng)是 ,
∴ 的展開式的第四項(xiàng)的系數(shù)是 .
(2)∵ 的展開式的通項(xiàng)是 ,
∴ , ,
∴ 的系數(shù) , 的二項(xiàng)式系數(shù) .
例7.求 的展開式中 的系數(shù)
分析:要把上式展開,必須先把三項(xiàng)中的某兩項(xiàng)結(jié)合起來,看成一項(xiàng),才可以用二項(xiàng)式定理展開,然后再用一次二項(xiàng)式定理,,也可以先把三項(xiàng)式分解成兩個(gè)二項(xiàng)式的積,再用二項(xiàng)式定理展開
解:(法一)

顯然,上式中只有第四項(xiàng)中含 的項(xiàng),
∴展開式中含 的項(xiàng)的系數(shù)是
(法二):

∴展開式中含 的項(xiàng)的系數(shù)是 .
例8.已知 的展開式中含 項(xiàng)的系數(shù)為 ,求展開式中含 項(xiàng)的系數(shù)最小值
分析:展開式中含 項(xiàng)的系數(shù)是關(guān)于 的關(guān)系式,由展開式中含 項(xiàng)的系數(shù)為 ,可得 ,從而轉(zhuǎn)化為關(guān)于 或 的二次函數(shù)求解
解: 展開式中含 的項(xiàng)為

∴ ,即 ,
展開式中含 的項(xiàng)的系數(shù)為

∵ , ∴ ,

,∴當(dāng) 時(shí), 取最小值,但 ,
∴ 時(shí), 即 項(xiàng)的系數(shù)最小,最小值為 ,此時(shí) .
例9.已知 的展開式中,前三項(xiàng)系數(shù)的絕對值依次成等差數(shù)列,
(1)證明展開式中沒有常數(shù)項(xiàng);(2)求展開式中所有的有理項(xiàng)
解:由題意: ,即 ,∴ 舍去)

①若 是常數(shù)項(xiàng),則 ,即 ,
∵ ,這不可能,∴展開式中沒有常數(shù)項(xiàng);
②若 是有理項(xiàng),當(dāng)且僅當(dāng) 為整數(shù),
∴ ,∴ ,
即 展開式中有三項(xiàng)有理項(xiàng),分別是: , ,
例10.求 的近似值,使誤差小于 .
解: ,
展開式中第三項(xiàng)為 ,小于 ,以后各項(xiàng)的絕對值更小,可忽略不計(jì),
∴ ,
一般地當(dāng) 較小時(shí)
四、課堂練習(xí):
1.求 的展開式的第3項(xiàng).
2.求 的展開式的第3項(xiàng).
3.寫出 的展開式的第r+1項(xiàng).
4.求 的展開式的第4項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù),并求第4項(xiàng)的系數(shù).
5.用二項(xiàng)式定理展開:
(1) ;(2) .
6.化簡:(1) ;(2)
7. 展開式中的第 項(xiàng)為 ,求 .
8.求 展開式的中間項(xiàng)
答案:1.
2.
3.
4.展開式的第4項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù) ,第4項(xiàng)的系數(shù)
5. (1) ;
(2) .
6. (1) ;
(2)
7. 展開式中的第 項(xiàng)為

8. 展開式的中間項(xiàng)為
五、小結(jié) :二項(xiàng)式定理的探索思路:觀察――歸納――猜想――證明;二項(xiàng)式定理及通項(xiàng)公式的特點(diǎn)
六、課后作業(yè): P36 習(xí)題1.3A組1. 2. 3.4
七、板書設(shè)計(jì)(略)
八、教學(xué)反思:
(a+b) n =
這個(gè)公式表示的定理叫做二項(xiàng)式定理,公式右邊的多項(xiàng)式叫做 (a+b)n的 ,其中 (r=0,1,2,……,n)叫做 , 叫做二項(xiàng)展開式的通項(xiàng),它是展開式的第 項(xiàng),展開式共有 個(gè)項(xiàng).
掌握二項(xiàng)式定理和二項(xiàng)展開式的通項(xiàng)公式,并能用它們解決與二項(xiàng)展開式有關(guān)的簡單問題。
培養(yǎng)歸納猜想,抽象概括,演繹證明等理性思維能力。教材的探求過程將歸納推理與演繹推理有機(jī)結(jié)合起來,是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)探究能力的極好載體,教學(xué)過程中,要讓學(xué)生充分體驗(yàn)到歸納推理不僅可以猜想到一般性的結(jié)果,而且可以啟發(fā)我們發(fā)現(xiàn)一般性問題的解決方法。
二項(xiàng)式定理是指
這樣一個(gè)展開式的公式.它是(a+b)2=a2+2ab+b2,(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3…等等展開式的一般形式,在初等數(shù)學(xué)中它各章節(jié)的聯(lián)系似乎不太多,而在高等數(shù)學(xué)中它是許多重要公式的共同基礎(chǔ),根據(jù)二項(xiàng)式定理的展開,才求得y=xn的導(dǎo)數(shù)公式y(tǒng)′=nxn-1,同時(shí) =e≈2.718281…也正是由二項(xiàng)式定理的展開規(guī)律所確定,而e在高等數(shù)學(xué)中的地位更是舉足輕重,概率中的正態(tài)分布,復(fù)變函數(shù)中的歐拉公式eiθ=cosθ+isinθ,微分方程中二階變系數(shù)方程及高階常系數(shù)方程的解由e的指數(shù)形式來表達(dá).且直接由e的定義建立的y=lnx的導(dǎo)數(shù)公式y(tǒng)= 與積分公式 =dxlnx+c是分析學(xué)中用的最多的公式之一.而由y=xn的各階導(dǎo)數(shù)為基礎(chǔ)建立的泰勒公式;f(x)=f(x0)+ (x-x0)2+… (x-x0)n+ (θ∈(0,1))以及由此建立的冪級(jí)數(shù)理論,更是廣泛深入到高等數(shù)學(xué)的各個(gè)分支中.
怎樣使二項(xiàng)式定理的教學(xué)生動(dòng)有趣
正因?yàn)槎?xiàng)式定理在初等數(shù)學(xué)中與其他內(nèi)容聯(lián)系較少,所以教材上教法就顯得呆板,單調(diào),課本上先給出一個(gè)(a+b)4用組合知識(shí)來求展開式的系數(shù)的例子.然后推廣到一般形式,再用數(shù)學(xué)歸納法證明,因?yàn)樽C明寫得很長,上課時(shí)的板書幾乎占了整個(gè)黑板,所以課必然上得累贅,學(xué)生必然感到被動(dòng).那么多的算式學(xué)生看都不及細(xì)看,記也感到吃力,又怎能發(fā)揮主體作用?
怎樣才能使得在這節(jié)課上學(xué)生獲得主動(dòng)?采用課前預(yù)習(xí);自學(xué)輔導(dǎo);還是學(xué)生討論,或讀,議、講,練,或目標(biāo)教學(xué),還是設(shè)置發(fā)現(xiàn)情境?看來這些辦法遇到真正困難時(shí)都會(huì)無能為力,因?yàn)檫@些方法都無法改變算式的冗長,證法的呆板,課堂上的新情境與學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的圖式不協(xié)調(diào)的事實(shí).

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