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嘿!同学们!有没有想过,像 (a+b)¹⁰⁰ 这样的式子,如果让你一个一个乘开,那得算到猴年马月?别担心!今天,我们就来揭开一个神奇的数学工具——二项式定理的神秘面纱,让你轻松搞定这类问题!
我们先从简单的开始。看,(a+b)¹、(a+b)²、(a+b)³、(a+b)⁴ 的展开式。观察它们的结构!发现了什么?每个展开式里,a 的指数逐渐减小,b 的指数逐渐增大,而且每一项里 a 和 b 的指数之和总是等于原来的幂次 n!再看这些系数:1,1;1,2,1;1,3,3,1;1,4,6,4,1。是不是很眼熟?没错,它们就是帕斯卡三角形里的数字!
根据这些发现,我们得到了强大的二项式定理!它告诉我们,(a+b)ⁿ 的展开式,就是从 k=0 到 n 的每一项 C(n, k) 乘以 a 的 n-k 次方,再乘以 b 的 k 次方,然后把所有项加起来!其中,C(n, k) 也被称为二项式系数,等于 n 的阶乘除以 k 的阶乘和 n-k 的阶乘的乘积。记住这个公式,展开高次幂不再是难题!
来,我们用二项式定理展开 (2x - y)³。这里,a 就是 2x,b 是 -y,n 是 3。我们一项一项来计算。当k等于0时,得到8x³;当k等于1时,得到负12x²y;当k等于2时,得到6xy²;当k等于3时,得到负y³。最后相加得到:8x³ - 12x²y + 6xy² - y³。看,是不是比直接乘开快多了?
二项式定理不仅能展开,还能帮我们快速找到展开式中特定项的系数!比如,要求 (x + 2y)⁶ 中 x²y⁴ 的系数。我们先写出通项公式,然后根据目标项的指数确定 k 的值为4,最后计算对应的系数。C(6,4) 等于15,乘以2的4次方16,得到240。看,是不是很巧妙?二项式定理,这个强大的数学工具,让高次幂展开变得简单!今天的讲解就到这里,希望二项式定理能成为你数学学习中的得力助手!