学生背得到 C(n,r),但展开 (x + 3/x)^6 之后就找不到常数项。这一堂只建立一个习惯:先写通项、把指数写成 r 的表达式、再令它等于目标次方。
本堂目标 学生能够:① 写出 (a + b)ⁿ 的通项 T(r+1) = C(n,r) aⁿ⁻ʳ bʳ;② 由通项求指定次方的系数与常数项;③ 用代值法求系数和,并判断系数的正负。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 组合数 |
C(5,3) 等于多少 |
10 |
| 指数律 |
(2x)³ 的系数部分 |
8 |
| 解一次方程 |
6 − 2r = 0 的 r |
3 |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
展开的规律 |
巴斯卡三角形与 C(n,r) |
写出 (a+b)³ 三行 |
| 8–20 分 |
通项公式 |
T(r+1) 的写法 |
学生自己写一次 |
| 20–34 分 |
指定次方系数 |
(1+2x)^5 的 x³ |
算出 80 |
| 34–46 分 |
常数项 |
(x+3/x)^6 |
算出 540 |
| 46–56 分 |
系数和与正负 |
代 x = 1 或 −1 |
和 = 243 |
| 56–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:由巴斯卡三角形到组合数
(a + b)² 的系数是 1, 2, 1;(a + b)³ 是 1, 3, 3, 1,正正是 C(3,0) 至 C(3,3)。
所以 (a + b)ⁿ 的第 r+1 项系数是 C(n,r),这就是二项式定理的全部来源,不需要另背公式。
要学生讲:C(6,2) 是多少、为何 (a+b)⁶ 中间两项系数相同(对称,C(6,2) = C(6,4))。
第二幕:通项:一条公式处理所有题
通项 T(r+1) = C(n,r) · aⁿ⁻ʳ · bʳ,r 由 0 开始。
(1 + 2x)^5:a = 1、b = 2x、n = 5,所以 T(r+1) = C(5,r) · 2ʳ · xʳ。求 x³ 令 r = 3:C(5,3) × 2³ = 10 × 8 = 80。
(2 − x)⁷ 的 x⁴ 系数:C(7,4) × 2³ × (−1)⁴ = 35 × 8 = 280。
提醒:要先写清楚 a 与 b 各自是什么,b 的符号(负号)一定要跟进去。
第三幕:常数项与系数和
(x + 3/x)^6:T(r+1) = C(6,r) · x^(6−r) · (3/x)ʳ = C(6,r) · 3ʳ · x^(6−2r)。常数项要指数为 0:6 − 2r = 0 → r = 3,系数 = C(6,3) × 3³ = 20 × 27 = 540。
系数和:令 x = 1,(1 + 2)⁵ = 243;若要“奇次项减偶次项”,令 x = −1 再相加减。
要学生计:(x + 2/x)⁴ 的常数项(r = 2,C(4,2) × 2² = 24)。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 求系数 |
指定次方 |
写通项 → 令指数 = 目标 → 代 r |
80 |
| 常数项 |
正负次方混合 |
令指数 = 0 解 r |
540 |
| 系数和 |
全部系数相加 |
代 x = 1 |
243 |
| 判断 |
某项是否存在 |
解出的 r 必须是 0 至 n 的整数 |
r = 3 存在 |
合理性检查(一定要教):解出的 r 必须是 0 至 n 之间的整数,否则该项不存在(答“没有此项”)。常数项一定是正数次方项与负数次方项抵消;系数和的数量级应与 a + b 的 n 次方相符。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| (1 + 2x)^5 的 x³ 系数 |
80 |
r = 3,C(5,3) × 8 |
| (x + 3/x)^6 的常数项 |
540 |
6 − 2r = 0 → r = 3 |
| (1 + 2x)^5 所有系数之和 |
243 |
代 x = 1 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 指数与 r 对调 |
答案用 C(5,2) |
“T(r+1) 的 r 系 b 的次方,不好调乱。” |
| 忘记 b 的系数次方 |
答 20 |
“(2x)³ 系 8x³,不系 2x³。” |
| 常数项令 r = 0 |
答 C(6,0) |
“要指数等于 0,不系 r 等于 0。” |
| 负号漏掉 |
答 +280 而非 −280 |
“b 带负号,奇次项一定负。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| (1 + 2x)^5 的 x³ 系数 |
80 |
三题全对=可进概率 |
| (x + 3/x)^6 的常数项 |
540 |
错一题=下堂前重讲通项 |
| 求系数和应代哪个值 |
x = 1 |
错两题以上=回到第一幕 |
09 导师常问
要背巴斯卡三角形吗?
不用背到很深,记住系数就是 C(n,r),三角形只是辅助理解。
n 很大怎样算?
用计算机的 nCr 功能,DSE 容许,重点是写对通项。
常数项可以有多个吗?
在单一二项式展开中只有一个 r 令指数为 0,所以只有一个常数项。
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