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36 二项式定理的推导

免费读1257字2024-07-21

  老师:各位同学大家好,我是来自江西省信誉市第四中学的王坤明老师,今天由我来给大家讲授二项式定理的推导。这一节课在初中我们就学习了多项式的相关运算,比如a加b的平方的展开式为a的平方加RAB加b平方,那么a加b的立方。对的,我们只需要在完全平方公式的左右两侧同时乘以a加b,就可以得到。a加b的立方等于a的立方加3A平方,b加3A,b平方加b的立方,那么a加b的4次方。大家可以暂停视频动笔试着计算一下,a加b的4次方等于a的4次方加4A立方,b加6A平方b平方,再加4Ab的立方,加b的4次方,你算到了吗?那么更一般的a加b的n次方的展开式,我们确实可以基于刚才的计算方法继续往下计算下去,但是计算十分复杂,那么有没有一种比较快捷的方式用来处理这类二项和的n次方幂的展开问题?为了探究展开式的一般规律,我们首先从n等于r这一特殊情形入手。

  老师:a加b的平方,也就是两个a加b相乘。根据多项式的乘法则,我们需要用第一个a加b中的a和b分别去乘第二个a加b中的a和b,即得到a平方ABBAB平方四项,再相加和病同类项,就可以得到a的平方加r,ab加b平方这一结果了。

  老师:从技术原理的角度来看,其实就是分别从两个a加b中各取一个元素进行组合,然后观察组合之后的结果。为了将这一想法形象化,我们构建这么一个数学情境,现有两个盒子,每个盒子中各有两个小球,红球a,黑球b。先从两个盒子中各取一个小球放在一起。

  老师:问,有几种不同的结果?我们不妨以取出的壁球的个数作为分类标准。若取出0个壁球,则两个盒子都取a,则我们得到的结果是AA。若取出一个b球,即一个盒子取b,一个盒子取a,则我们得到的结果是ab或者ba。若取出两个b球,则得到的结果是BB。

  老师:这其实就是完全平方式的展开过程。三种取求结果分别对应展开式中的a平方、ab平方三项,而展开式的系数分别对应每种取求结果的方法数。通过左侧的图式列举,我们不难发现,三种结果的取求方法数分别为121,也就是说三项系数分别为121。那么除了使用列举法,你还能找到其他方法用来求展开适中三项的系数吗?比如,我们要产生一个a球,一个b球这一结果,则我们需要从两个盒子中选择一个盒子用来取壁球,所以对应的方法数也就是两个盒子中选择一个盒子的组合数,即CRE。如果要产生两个壁球,则应该从两个盒子中选择两个盒子用来取出b球,那么方法数应该是CRR。那么对于两个a球这一结果来说,不需要取出b球,则方法术也就是CR0了。

  老师:也就是说,我们的展开式其实又可以写成,a加b的平方等于c,r0乘以a平方,加cr,e乘以a,b加cr,r乘以b平方。那既然a加b的平方的展开式可以从这个角度理解,那么a加b的地方类比刚刚的前进,现在有三个盒子,每个盒子中仍然有a、b两个小球各取出一个球,那么有多少种不同的结果?我们仍然以取出必求的个数作为分

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