二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)課選自《2019人教A版高中數(shù)學(xué)選擇性必修第三冊(cè)》，第六章《計(jì)數(shù)原理》，本節(jié)課主本節(jié)課主要學(xué)習(xí)二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)

本節(jié)是在學(xué)習(xí)了二項(xiàng)式定理的基礎(chǔ)上，探究二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)。由于二項(xiàng)式系數(shù)組成的數(shù)列就是一個(gè)離散型函數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)的角度研究二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)，便于建立知識(shí)前后聯(lián)系，使學(xué)生運(yùn)用利用幾何直觀、數(shù)形結(jié)合、特殊到一般的數(shù)學(xué)思想進(jìn)行思考。

課件教案

研究二項(xiàng)式系數(shù)這組特定的性質(zhì)，對(duì)鞏固二項(xiàng)式定理，建立知識(shí)間的聯(lián)系，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)組合數(shù)、進(jìn)行組合數(shù)的計(jì)算和變形都有重要作用，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)微分方程也具有重要地位。

課程目標(biāo)

學(xué)科素養(yǎng)

A.能記住二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì),并能靈活運(yùn)用性質(zhì)解決相關(guān)問(wèn)題.

B.會(huì)用賦值法求二項(xiàng)展開(kāi)式系數(shù)的和,注意區(qū)分項(xiàng)的系數(shù)和二項(xiàng)式系數(shù).

1.數(shù)學(xué)抽象：二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)

2.邏輯推理：運(yùn)用函數(shù)的觀點(diǎn)討論二項(xiàng)式系數(shù)的單調(diào)性

3.數(shù)學(xué)運(yùn)算：運(yùn)用二項(xiàng)式性質(zhì)解決問(wèn)題

4.幾何直觀：運(yùn)用函數(shù)圖像討論二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)

重點(diǎn)：二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)（對(duì)稱(chēng)性、增減性與最大值和各二項(xiàng)式系數(shù)的和）；

難點(diǎn)：理解增減性與最大值時(shí)，根據(jù)n的奇偶性確定相應(yīng)的分界點(diǎn)；

利用賦值法證明二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)，數(shù)學(xué)思想方法的滲透.

多媒體

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖

核心素養(yǎng)目標(biāo)

一、溫故知新

1．二項(xiàng)式定理

(a＋b)ⁿ＝_________________________ (n∈N^*)．

(1)這個(gè)公式所表示的規(guī)律叫做二項(xiàng)式定理．

(2)展開(kāi)式：等號(hào)右邊的多項(xiàng)式叫做(a＋b)ⁿ的二項(xiàng)展開(kāi)式，展開(kāi)式中一共有______項(xiàng)．

(3)二項(xiàng)式系數(shù)：各項(xiàng)的系數(shù)____ (k∈{0,1,2，…，n})叫做二項(xiàng)式系數(shù)．

Caⁿ＋Caⁿ^－¹b＋Caⁿ^－²b²＋…＋Caⁿ^－^kb^k＋…＋Cbⁿ

n＋1 ；C

2．二項(xiàng)展開(kāi)式的通項(xiàng)公式

(a＋b)ⁿ展開(kāi)式的第______項(xiàng)叫做二項(xiàng)展開(kāi)式的通項(xiàng)，記作T_k_＋₁＝______.

k＋1 ；Caⁿ^－^kb^k

二、新知探究

探究1：計(jì)算展開(kāi)式的二項(xiàng)式系數(shù)并填入下表

二項(xiàng)式系數(shù):

通過(guò)計(jì)算、填表、你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

n	的展開(kāi)式的二項(xiàng)式系數(shù)
1	1	1
2	1	2	1
3	1	3	3	1
4	1	4	6	4	1
5	1	5	10	10	5	1
6	1	6	15	20	15	6	1

將上表寫(xiě)成如下形式：

思考：通過(guò)上表和上圖，能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

展開(kāi)式的二項(xiàng)式系數(shù)

我們還可以從函數(shù)的角度分析它們。可看成是以為自變量的函數(shù)，其定義域是

我們還可以畫(huà)出它的圖像。

例如，當(dāng)時(shí)，

函數(shù)()的圖像是7個(gè)離散的點(diǎn)，如圖所示。

1.對(duì)稱(chēng)性

與首末兩端“等距離”的兩個(gè)二項(xiàng)式系數(shù)相等,即.

2.增減性與最大值

當(dāng)k<時(shí),隨k的增加而增大;由對(duì)稱(chēng)性可知,當(dāng)k>時(shí),隨k的增加而減小.當(dāng)n是偶數(shù)時(shí),中間的一項(xiàng)取得最大值;當(dāng)n是奇數(shù)時(shí),中間的兩項(xiàng)相等,且同時(shí)取得最大值.

探究2.已知 =

3.各二項(xiàng)式系數(shù)的和

令x=1 得=

所以，的展開(kāi)式的各二項(xiàng)式系數(shù)之和為

1. 在(a+b)⁸的展開(kāi)式中,二項(xiàng)式系數(shù)最大的項(xiàng)為 ,在(a+b)⁹的展開(kāi)式中,二項(xiàng)式系數(shù)最大的項(xiàng)為 .

解析:因?yàn)?/span>(a+b)⁸的展開(kāi)式中有9項(xiàng),所以中間一項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)最大,該項(xiàng)為a⁴b⁴=70a⁴b⁴.

因?yàn)?/span>(a+b)⁹的展開(kāi)式中有10項(xiàng),所以中間兩項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)最大,這兩項(xiàng)分別為a⁵b⁴=126a⁵b⁴,a⁴b⁵=126a⁴b⁵.

答案:1.70a⁴b⁴ 126a⁵b⁴與126a⁴b⁵

2. A=+…與B=+…的大小關(guān)系是( )

A.A>B B.A=B C.A不確定

解析:∵(1+1)ⁿ=+…+=2ⁿ,

(1-1)ⁿ=-…+(-1)ⁿ=0,

∴+…=+…=2^n-1,即A=B.

答案:B

三、典例解析

例3.求證:在的展開(kāi)式中,奇數(shù)項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)的和等于偶數(shù)項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)的和.

證明:在展開(kāi)式

=中，

令a=1,b=-1，得

即

因此

即在的展開(kāi)式中，奇數(shù)項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)的和等于偶數(shù)項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)的和.

二項(xiàng)展開(kāi)式中系數(shù)和的求法

(1)對(duì)形如(ax+b)ⁿ,(ax²+bx+c)^m(a,b,c∈R,m,n∈N^*)的式子求其展開(kāi)式的各項(xiàng)系數(shù)之和,常用賦值法,只需令x=1即可;對(duì)(ax+by)ⁿ(a,b∈R,n∈N^*)的式子求其展開(kāi)式各項(xiàng)系數(shù)之和,只需令x=y=1即可.

(2)一般地,若f(x)=a₀+a₁x+a₂x²+…+a_nxⁿ,則f(x)展開(kāi)式中各項(xiàng)系數(shù)之和為f(1),

奇數(shù)項(xiàng)系數(shù)之和為a₀+a₂+a₄+…=,

偶數(shù)項(xiàng)系數(shù)之和為a₁+a₃+a₅+…=.

跟蹤訓(xùn)練1. 在(2x-3y)⁹的展開(kāi)式中,求:

(1)二項(xiàng)式系數(shù)之和;

(2)各項(xiàng)系數(shù)之和;

(3)所有奇數(shù)項(xiàng)系數(shù)之和.

解:設(shè)(2x-3y)⁹=a₀x⁹+a₁x⁸y+a₂x⁷y²+…+a₉y⁹.

(1)二項(xiàng)式系數(shù)之和為+…+=2⁹=512.

(2)各項(xiàng)系數(shù)之和為a₀+a₁+a₂+…+a₉,

令x=1,y=1,

所以a₀+a₁+a₂+…+a₉=(2-3)⁹=-1.

(3)令x=1,y=-1,可得

a₀-a₁+a₂-…-a₉=5⁹,

又a₀+a₁+a₂+…+a₉=-1,

將兩式相加可得a₀+a₂+a₄+a₆+a₈==976 562,

即所有奇數(shù)項(xiàng)系數(shù)之和為976 562.

例4.已知(1+2x)ⁿ的展開(kāi)式中第6項(xiàng)與第7項(xiàng)的系數(shù)相等,求展開(kāi)式中二項(xiàng)式系數(shù)最大的項(xiàng)和

系數(shù)最大的項(xiàng).

解:T₆=(2x)⁵,T₇=(2x)⁶,依題意有

2⁵=2⁶,解得n=8.

∴在(1+2x)⁸的展開(kāi)式中,二項(xiàng)式系數(shù)最大的項(xiàng)為

T₅=(2x)⁴=1 120x⁴.

設(shè)第k+1項(xiàng)的系數(shù)最大,則有

解得5≤k≤6.

∴k=5或k=6(∵k∈{0,1,2,…,8}).

∴系數(shù)最大的項(xiàng)為T₆=1 792x⁵,T₇=1 792x⁶.

求二項(xiàng)展開(kāi)式中系數(shù)的最值的方法

(1)若二項(xiàng)展開(kāi)式的系數(shù)的絕對(duì)值與對(duì)應(yīng)二項(xiàng)式系數(shù)相等,可轉(zhuǎn)化為確定二項(xiàng)式系數(shù)的最值來(lái)解決.

(2)若二項(xiàng)展開(kāi)式的系數(shù)為f(k)=m^g(k)的形式.

如求(a+bx)ⁿ(a,b∈R)的展開(kāi)式中系數(shù)最大的項(xiàng),一般是采用待定系數(shù)法,設(shè)其展開(kāi)式的各項(xiàng)系數(shù)分別為A₁,A₂,…,A_n+1,且第k+1項(xiàng)系數(shù)

最大,應(yīng)解出k,即得系數(shù)最大的項(xiàng).

跟蹤訓(xùn)練2.已知的展開(kāi)式中,只有第6項(xiàng)的二項(xiàng)式系數(shù)最大.

(1)求該展開(kāi)式中所有有理項(xiàng)的個(gè)數(shù);

(2)求該展開(kāi)式中系數(shù)最大的項(xiàng).

通過(guò)回顧二項(xiàng)式定理，從數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)部提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)。發(fā)展學(xué)生邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)抽象和數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)。

讓學(xué)生親身經(jīng)歷了從特殊到一般，獲得二項(xiàng)式性質(zhì)的過(guò)程。發(fā)展學(xué)生邏輯推理，直觀想象、數(shù)學(xué)抽象和數(shù)學(xué)運(yùn)算的核心素養(yǎng)。

通過(guò)典例解析，讓學(xué)生體會(huì)利用二項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)，感受數(shù)學(xué)模型在數(shù)學(xué)應(yīng)用中的價(jià)值。發(fā)展學(xué)生邏輯推理，直觀想象、數(shù)學(xué)抽象和數(shù)學(xué)運(yùn)算的核心素養(yǎng)。