二項式定理

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
目標(biāo):
知識與技能:進(jìn)一步掌握二項式定理和二項展開式的通項公式
過程與方法:能解決二項展開式有關(guān)的簡單問題
情感、態(tài)度與價值觀:過程中,要讓學(xué)生充分體驗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:二項式定理及通項公式的掌握及運(yùn)用
教學(xué)難點:二項式定理及通項公式的掌握及運(yùn)用
授課類型:新授課
課時安排:3課時
教 具:多媒體、實物投影儀
內(nèi)容分析:
二項式定理是初中乘法公式的推廣,是排列組合知識的具體運(yùn)用,是學(xué)習(xí)概率的重要基礎(chǔ).這部分知識具有較高應(yīng)用價值和思維訓(xùn)練價值.中學(xué)教材中的二項式定理主要包括:定理本身,通項公式,楊輝三角,二項式系數(shù)的性質(zhì)等.
通過二項式定理的學(xué)習(xí)應(yīng)該讓學(xué)生掌握有關(guān)知識,同時在求展開式、其通項、證恒等式、近似計算等方面形成技能或技巧;進(jìn)一步體會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.
二項式定理本身是教學(xué)重點,因為它是后面一切結(jié)果的基礎(chǔ).通項公式,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.
二項式定理的證明是一個教學(xué)難點.這是因為,證明中符號比較抽象、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)生活動的機(jī)會,以讓學(xué)生在直接體驗中建構(gòu)自己的知識體系;盡量引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)展和創(chuàng)造意識,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 的各項都是 次式,
即展開式應(yīng)有下面形式的各項: , , , , ,
展開式各項的系數(shù):上面 個括號中,每個都不取 的情況有 種,即 種, 的系數(shù)是 ;恰有 個取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,恰有 個取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,恰有 個取 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:
二項式定理:
⑴ 的展開式的各項都是 次式,即展開式應(yīng)有下面形式的各項:
, ,…, ,…, ,
⑵展開式各項的系數(shù):
每個都不取 的情況有 種,即 種, 的系數(shù)是 ;
恰有 個取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,……,
恰有 個取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,……,
有 都取 的情況有 種, 的系數(shù)是 ,
∴ ,
這個公式所表示的定理叫二項式定理,右邊的多項式叫 的二項展開式,⑶它有 項,各項的系數(shù) 叫二項式系數(shù),
⑷ 叫二項展開式的通項,用 表示,即通項 .
⑸二項式定理中,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
解: 的展開式中共 項,它的倒數(shù)第 項是第 項,

例4.求(1) ,(2) 的展開式中的第 項.
解:(1) ,
(2) .
點評: , 的展開后結(jié)果相同,但展開式中的第 項不相同
例5.(1)求 的展開式常數(shù)項;
(2)求 的展開式的中間兩項
解:∵ ,
∴(1)當(dāng) 時展開式是常數(shù)項,即常數(shù)項為 ;
(2) 的展開式共 項,它的中間兩項分別是第 項、第 項,

例6.(1)求 的展開式的第4項的系數(shù);
(2)求 的展開式中 的系數(shù)及二項式系數(shù)
解: 的展開式的第四項是 ,
∴ 的展開式的第四項的系數(shù)是 .
(2)∵ 的展開式的通項是 ,
∴ , ,
∴ 的系數(shù) , 的二項式系數(shù) .
例7.求 的展開式中 的系數(shù)
分析:要把上式展開,必須先把三項中的某兩項結(jié)合起來,看成一項,才可以用二項式定理展開,然后再用一次二項式定理,,也可以先把三項式分解成兩個二項式的積,再用二項式定理展開
解:(法一)

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

∴展開式中含 的項的系數(shù)是 .
例8.已知 的展開式中含 項的系數(shù)為 ,求展開式中含 項的系數(shù)最小值
分析:展開式中含 項的系數(shù)是關(guān)于 的關(guān)系式,由展開式中含 項的系數(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 的項為

∴ ,即 ,
展開式中含 的項的系數(shù)為

∵ , ∴ ,

,∴當(dāng) 時, 取最小值,但 ,
∴ 時, 即 項的系數(shù)最小,最小值為 ,此時 .
例9.已知 的展開式中,前三項系數(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;(2)求展開式中所有的有理項
解:由題意: ,即 ,∴ 舍去)

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

8. 展開式的中間項為
五、小結(jié) :二項式定理的探索思路:觀察――歸納――猜想――證明;二項式定理及通項公式的特點
六、課后作業(yè): P36 習(xí)題1.3A組1. 2. 3.4
七、板書設(shè)計(略)
八、教學(xué)反思:
(a+b) n =
這個公式表示的定理叫做二項式定理,公式右邊的多項式叫做 (a+b)n的 ,其中 (r=0,1,2,……,n)叫做 , 叫做二項展開式的通項,它是展開式的第 項,展開式共有 個項.
掌握二項式定理和二項展開式的通項公式,并能用它們解決與二項展開式有關(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。
二項式定理是指
這樣一個展開式的公式.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)二項式定理的展開,才求得y=xn的導(dǎo)數(shù)公式y(tǒng)′=nxn-1,同時 =e≈2.718281…也正是由二項式定理的展開規(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數(shù)理論,更是廣泛深入到高等數(shù)學(xué)的各個分支中.
怎樣使二項式定理的教學(xué)生動有趣
正因為二項式定理在初等數(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(a+b)4用組合知識來求展開式的系數(shù)的例子.然后推廣到一般形式,再用數(shù)學(xué)歸納法證明,因為證明寫得很長,上課時的板書幾乎占了整個黑板,所以課必然上得累贅,學(xué)生必然感到被動.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?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都會無能為力,因為這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.

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