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DSE 數學|二項式定理 備課指引(導師用)|通項、常數項與係數和

DSE 數學|二項式定理 備課指引(導師用)|通項、常數項與係數和

  • 2026-11-01

學生背得到 C(n,r),但展開 (x + 3/x)^6 之後就找不到常數項。這一堂只建立一個習慣:先寫通項、把指數寫成 r 的表達式、再令它等於目標次方。

本堂目標 學生能夠:① 寫出 (a + b)ⁿ 的通項 T(r+1) = C(n,r) aⁿ⁻ʳ bʳ;② 由通項求指定次方的係數與常數項;③ 用代值法求係數和,並判斷係數的正負。

01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)

以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:

技能 快檢題 過關標準
組合數 C(5,3) 等於多少 10
指數律 (2x)³ 的係數部分 8
解一次方程 6 − 2r = 0 的 r 3

02 課堂流程(60 分鐘)

時間 環節 導師做什麼 學生做什麼
0–8 分 展開的規律 巴斯卡三角形與 C(n,r) 寫出 (a+b)³ 三行
8–20 分 通項公式 T(r+1) 的寫法 學生自己寫一次
20–34 分 指定次方係數 (1+2x)^5 的 x³ 算出 80
34–46 分 常數項 (x+3/x)^6 算出 540
46–56 分 係數和與正負 代 x = 1 或 −1 和 = 243
56–60 分 離場檢查 三題收回即批 獨立完成

03 講解腳本(照著說就可以)

第一幕:由巴斯卡三角形到組合數

(a + b)² 的係數是 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 項係數是 C(n,r),這就是二項式定理的全部來源,不需要另背公式。

要學生講:C(6,2) 是多少、為何 (a+b)⁶ 中間兩項係數相同(對稱,C(6,2) = C(6,4))。

第二幕:通項:一條公式處理所有題

通項 T(r+1) = C(n,r) · aⁿ⁻ʳ · bʳ,r 由 0 開始。
(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 係數:C(7,4) × 2³ × (−1)⁴ = 35 × 8 = 280。

提醒:要先寫清楚 a 與 b 各自是什麼,b 的符號(負號)一定要跟進去。

第三幕:常數項與係數和

(x + 3/x)^6:T(r+1) = C(6,r) · x^(6−r) · (3/x)ʳ = C(6,r) · 3ʳ · x^(6−2r)。常數項要指數為 0:6 − 2r = 0 → r = 3,係數 = C(6,3) × 3³ = 20 × 27 = 540。
係數和:令 x = 1,(1 + 2)⁵ = 243;若要「奇次項減偶次項」,令 x = −1 再相加減。

要學生計:(x + 2/x)⁴ 的常數項(r = 2,C(4,2) × 2² = 24)。

04 必教題型與步驟

題型 例子 步驟 答案
求係數 指定次方 寫通項 → 令指數 = 目標 → 代 r 80
常數項 正負次方混合 令指數 = 0 解 r 540
係數和 全部係數相加 代 x = 1 243
判斷 某項是否存在 解出的 r 必須是 0 至 n 的整數 r = 3 存在
合理性檢查(一定要教):解出的 r 必須是 0 至 n 之間的整數,否則該項不存在(答「沒有此項」)。常數項一定是正數次方項與負數次方項抵消;係數和的數量級應與 a + b 的 n 次方相符。

05 獨立練習三題

題目 答案 想觀察什麼
(1 + 2x)^5 的 x³ 係數 80 r = 3,C(5,3) × 8
(x + 3/x)^6 的常數項 540 6 − 2r = 0 → r = 3
(1 + 2x)^5 所有係數之和 243 代 x = 1

06 學生常見錯誤與糾正句

錯誤 學生通常這樣寫 導師這樣說
指數與 r 對調 答案用 C(5,2) 「T(r+1) 嘅 r 係 b 嘅次方,唔好調亂。」
忘記 b 的係數次方 答 20 「(2x)³ 係 8x³,唔係 2x³。」
常數項令 r = 0 答 C(6,0) 「要指數等於 0,唔係 r 等於 0。」
負號漏掉 答 +280 而非 −280 「b 帶負號,奇次項一定負。」

07 家課建議(直接指到練習卷題號)

08 離場檢查(最後 5 分鐘)

題目 答案 判定
(1 + 2x)^5 的 x³ 係數 80 三題全對=可進概率
(x + 3/x)^6 的常數項 540 錯一題=下堂前重講通項
求係數和應代哪個值 x = 1 錯兩題以上=回到第一幕

09 導師常問

要背巴斯卡三角形嗎?

不用背到很深,記住係數就是 C(n,r),三角形只是輔助理解。

n 很大怎樣算?

用計算機的 nCr 功能,DSE 容許,重點是寫對通項。

常數項可以有多個嗎?

在單一二項式展開中只有一個 r 令指數為 0,所以只有一個常數項。

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