初等代数 中,二项式是只有两项的 多项式 ,即两个 单项式 的和。
二项式是仅次于单项式的最简单多项式。
运算法则
与因子相乘
二项式与因子c的乘法可以根据 分配律 计算:
两二项式相乘
两个二项式 与 的乘法可以通过两次分配律得到: 两个线性二项式 与 的乘积为:
二项式平方
二项式 的平方为
二项式 的平方为
二项式的幂
的二项式 的 n 次幂可以用 二项式定理 或者等价的杨辉三角形展开,展开式系数呈现对称性,奇数项时中间两项系数最大且相等。
二项式因式分解
二项式可以因式分解为另外两个二项式的乘积:
二项式的递推
二项式展开后各项的系数为推广公式,其中,第1个数 ,从第2个数开始,后面的每一个数都可以用前面的那个数表示
这就是二项式展开“系数递推”的依据. 二项式系数 递推实际上是组合数由到的递推。
形式
线性形式
如果二项式的形式为 (其中 a 与 b 是 常数 , x 是变量),那么这个二项式是线性的。
复数形式
复数 是形式为 的二项式,其中i是 的平方根。
定理
binomialtheorem
二项式定理 ,又称牛顿二项式定理,由 艾萨克·牛顿 于1664、1665年间提出。此 定理 指出: (其中 )其中, 二项式系数 指 ,等号右边的 多项式 叫做二项展开式。二项展开式的通项公式为 ,其i项系数可表示为n取i的组合数目。
组合数
1、
2、
3、
证明:由 可得
当 时,代入 二项式定理 可证明1
当 时代入二项式定理可证明2
4.组合数的性质:
(1)
(2)
(3)
系数性质
①对称性
②增减性和最大值:先增后减
n为偶数时,中间一项的 二项式系数 最大,为
赋值法
掌握“赋值法”这种利用 恒等式 解决问题的思想.
证明:n个 相乘,是从 中取一个字母a或b的积。所以 的展开式中每一项都是 的形式。对于每一个 ,是由k个 选了a,a的系数为n个中取k个的组合数(就是那个C右上角一个数,右下角一个数), 个 选了b得到的(b的系数同理)。由此得到 二项式定理 。
二项式系数 之和:
而且展开式中 奇数 项二项式系数之和等于偶数项二项式系数之和等于
二项式定理的推广:
二项式定理推广到指数为非 自然数 的情况:
形式为 .
数形趣遇
二项式定理与 杨辉 三角形是一对天然的数形趣遇,它把数形结合带进了计算 数学. 求二项式展开式系数的问题,实际上是一种组合数的计算问题.用系数通项公式来计算,称为“式算”;用杨辉三角形来计算,称作“图算”.
【 图算 】 常数项产生在展开后的第5、6两项.用“错位加法”很容易“加出”杨辉三角形第8行的第5个数.简图如下:
图上得到 .
故求得展开式中常数项为
【点评】“ 式算”与“图算”趣遇,各扬所长,各补所短.
杨辉 三角形本来就是二项式展开式的算图.对杨辉三角形熟悉的考生,比如他熟悉到了它的第6行:
那么他可以心算不动笔,对本题做到一望而答.
杨辉 三角形在3年内考了5个(相关的)题目,这正是高考改革强调“多想少算”、“ 逻辑思维 与直觉思维并重”的结果.这5个考题都与二项式展开式的系数相关,说明数形结合思想正在高考命题中进行深层次地渗透.
利用二项式推出牛顿 切线法 开方
开立方公式 :
设 ,求X.称为开立方。开立方有一个标准的公式: 例如, ,即求5介于1的3次方;至2的3次方;之间( , )
初始值 可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,都可以。例如我们取 按照公式:
第一步:
即 , , , 。
即取2位数值,即1.7。
第二步:
即 , , , 。
取3位数,比前面多取一位数。
第三步:
第四步:
这种方法可以自动调节,第一步与第三步取值偏大,但是计算出来以后输出值会自动转小;第二步,第四步输入值偏小,输出值自动转大。即 ;当然初始值 也可以取1.1,1.2,1.3,...1.8,1.9中的任何一个,都是 。当然,我们在实际中初始值采用中间值,即1.5。
如果用这个公式开平方,只需将3改成2,2改成1。即
例如, :5介于2的平方至3的平方之间。我们取初始值2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,2.7,2.8,2.9都可以,我们取中间值2.5。
第一步:
即 ,
取2位数2.2。
第二步:
即 。
取3位数。
第三步:
即 .
每一步多取一位数。这个方法又叫反馈开方,即使你输入一个错误的数值,也没有关系,输出值会自动调节,接近准确值。
展开。
带入公式就是开方公式。 即牛顿 切线法 就是在开方过程中把牛顿 二项式定理 转换成为牛顿切线法。