二項式定理(DSE M2):展開式及通項

對正整數 n,(a + b)ⁿ = Σ C(n, r) aⁿ⁻ʳ bʳ(r = 0 至 n)。通項是 Tr+1 = C(n, r) aⁿ⁻ʳ bʳ。要求某一項的係數,先寫出通項,整理 x 的次數,再解出 r。

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楊輝三角(至 n = 6)。第 5 行的 1、5、10、10、5、1 正是例題 1 所用的係數。 自己試試 →

二項式定理公式

展開式(a + b)ⁿ = C(n, 0)aⁿ + C(n, 1)aⁿ⁻¹b + … + C(n, n)bⁿ
通項Tr+1 = C(n, r) aⁿ⁻ʳ bʳ
二項式係數C(n, r) = n! / (r!(n − r)!)
特殊情況(1 + x)ⁿ = 1 + nx + [n(n − 1)/2]x² + … + xⁿ
求和記號Σ(axr + byr) = aΣxr + bΣyr, Σi=1n a = na

二項式定理例題詳解

例題 1:求某項的係數

求 (2 − x)⁵ 的展開式中 x³ 的係數。

  1. Tr+1 = C(5, r) 2⁵⁻ʳ (−x)ʳ = C(5, r) 2⁵⁻ʳ (−1)ʳ xʳ
  2. x³ 項對應 r = 3
  3. C(5, 3) × 2² × (−1)³ = 10 × 4 × (−1) = −40

答案: −40

例題 2:求常數項

求 (x² + 1/x)⁶ 的展開式中的常數項。

  1. Tr+1 = C(6, r) (x²)⁶⁻ʳ (x⁻¹)ʳ = C(6, r) x¹²⁻³ʳ
  2. 常數項:12 − 3r = 0,所以 r = 4
  3. C(6, 4) = 15

答案: 15

💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)

⚠️ 正負號屬於該項在 (2 − x)⁵ 中,第二項是 −x,所以通項含有 (−1)ʳ。漏了它,所有奇數次冪的係數正負號都會出錯。
⚠️ 項數是 r + 1含 C(n, r) 的是第 (r + 1) 項,因為 r 由 0 開始。「第 4 項」對應 r = 3。

✏️ 自我測試:互動練習

溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。

(展開)把 (1 + 2x)⁴ 按 x 的升冪展開。
(兩展開式之積)求 (1 + x)⁴(1 − 2x)³ 的展開式中 x² 的係數。
(常數項)求 (2x − 1/x²)⁹ 的展開式中的常數項。

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