intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Các bài toán về nhị thức newton

Chia sẻ: Nguyễn Văn Huy | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:20

716
lượt xem
101
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về Các bài toán về nhị thức newton...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các bài toán về nhị thức newton

  1. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton NhÞ thøc newton vµ øng dông I - NhÞ thøc newton 1 - C«ng thøc nhÞ thøc Newton: Víi mäi cÆp sè a, -b vµ mäi sè nguyªn d¬ng ta cã: (a + b)n = con an + c1n an – 1 b + c2n c1n – 2 b2 + … + cnn-1 abn – 1 + cnnbn n = ∑ C n a n−k b k (*) k k =n 2 - C¸c nhËn xÐt vÒ c«ng thøc khai triÓn: + Sè c¸c sè h¹ng ë bªn ph¶i cña c«ng thøc (*) b»ng n + 1, n lµ sè mò cña nhÞ thøc ë vÕ tr¸i. + Tæng c¸c sè mò cña a, b trong mçi sè h¹ng b»ng n. + C¸c hÖ sè cña khai triÓn lÇn lît lµ: C0n; C1n; C2n; … Cn-1n; Cnn; Víi chó ý: Ckn = Cnn–k 0 < k < n. n − k + 1 k −1 Cn = k Cn k 3 - Mét sè d¹ng ®Æc biÖt: + D¹ng 1: Thay a = 1 vµ b = x vµo (*) ta ®îc (1 + x)n = C0n + C1n x + C2n x2 + …+ Cn-1n xn-1 + Cnn xn + D¹ng 2: Thay a = 1 vµ b = -x vµo (*) ta ®îc (2) (1 - x)n = C0n - C2n x+ C2nx2 + …(-1) kCkn xk + …+ (-1)n Cnn xn (3) 4 - Mét sè hÖ thøc gi÷a c¸c hÖ sè nhÞ thøc + Thay x = 1 vµo (2) ta ®îc C0n + C1n x + C2n + …+ Cnn = 2n + Thay x = -1 vµo (3) ta ®îc: C0n - C1n x + C2n - …+ (-1)n Cnn = 0 A - ¸p dông I. ViÕt khai triÓn vµ tÝnh cña c¸c biÓu thøc sö dông khai triÓn ®ã: Bµi 1: Thùc hiÖn khai triÓn: TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang1
  2. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton (3x – 4)5 5 CT: Ta cã (3x – 4)5 = ∑ C5 (3x) .(−4) 5− k k k k =0 = 35. C05 . x5 + 4.34 C15 x4 + … + 45 C55 Trong khai triÓn ®ã + Cã 6 sè h¹ng. + C¸c hÖ sè cã tÝnh ®èi xøng nhau + Ta cã c¸c hÖ sè cña 3 hÖ sè ®Çu cña c«ng thøc khai triÓn ®ã lµ c¸c hÖ sè C05 = 1 C15 = 5 C25 = 10 VËy (3x – 4)5 = 243x5 – 1620 x4 + 4320 x3 – 5760 x2 + 3840 x – 1024 Bµi 2: TÝnh gi¸ trÞ cña c¸c biÓu thøc sau: S1 = C06 + C16 + C26 + … + C66 a: S2 = C05 + 2C15 + 22 C25 + … +25 C55 b: S3 = 317. C017 – 41. 316. C117 + 42. 315. C217 – 43.314. C37 + …-417.C1717 c: S4 = C611 + C711 + C811 + C911 + C1011 + C1111 d: 2001− k S 4 = C2002C2002 + C2002C2001 + ... + C2002C2002−k + ... + C 2002 C10 0 2001 1 2000 k 2001 e: Gi¶i:a ta cã S1 = C06 + C16 + C26 + … + C66 = (1 + 1)6 = 26 = 64 5 ∑C 5= k x k (1) b:Ta cã (1 + x) 5 k =0 Thay x = 2 vµo (1) ta ®îc: S2 = C05 + 2C15 + 22. C25 + … +25 C55 = 35 = 243 c:Ta cã: = 317. C017 – 41. 316. C117 + 42. 315. C217 – 43.314. C37 + …-417.C1717 S3 = C017.317+ C117.316(-4)1 + C217 315 (-4)2 + C317 314 (-4) + …+ C1717 (-14)17 = (3 – 4)17 = (3 – 4)17 = -1 d: Ta cã (1 + 1)11 = C011 + C111 + C211 + … + C611 + C211 +…+ C1111 ∈ MÆt kh¸c Ck11 = C1111-k víi k (0,1,2,…11) Do vËy: (1 + 1)11 = 2 (C611 + C711 + C811 + C911 + C1011 + C1111) = 2S4 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang2
  3. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton →S4 = 210 ( 2002 − k )! 2002! 2001− k C 2002 .C 2002− k = ... k . k!(2002 − k )! (2001 − k )! e: Ta cã 2002!2002! = = 2002C 2001 k k!( 2001 − k )! ( C 2001 + C 2001 + ... + C2001 ) = 2002(1 + 1) 0 1 2001 2001 Tõ ®ã: S5 = 2002 Bµi 3: T×m sè nguyªn d¬ng n sao cho: Con + 2 C1n + 4 C2n + … + 2n Cnn = 243 (1) Gi¶i: Ta cã Con + 2 C1n + 2 C2n + … + 2n Cnn = (1 + 2)n = 3n VËy (1) ⇔ 3n = 243 = 35 ⇔ n = 5 Bµi tËp t¬ng tù Bµi 4: ViÕt khai triÓn (3x – 1)16 vµ chøng minh r»ng 316. Co16 – 315 C116 + … + C1616 = 216. Bµi 5: TÝnh gi¸ trÞ c¸c biÓu thøc sau: S1 = 2n C0n + 2n-2 C2n + 2n-4 C4n + … + Cnn a: S2 = 2n-1 C1n + 2n-3 C3n + 2n-5 C5n + … +Cnn b: S3 = C610 C710 + C810 + C910 + C1010 c: Bµi 6: TÝnh tæng S = C 2000 + C2000 + .3C2000 + ... + 2001C2000 0 1 2 2000 II. T×m hÖ sè (t×m sè h¹ng) trong khai triÓn Ph¬ng ph¸p: Víi c¸c yªu cÇu vÒ hÖ sè trong khai triÓn NEWTON, ta cÇn l u ý: n ∑ 1 n −i i n 1 – Ta cã: (a + b) = Cn a b i =0 Do ®ã hÖ sè cña sè h¹ng thø i lµ Cin, vµ sè h¹ng thø i: Cin an-i bi n −i n n 2 – Ta cã ( x α + b β ) n = ∑ C ni ( x α ) ( x β ) i = ∑ Cni x α ( n−i )+ β i =0 i =0 Do ®ã: HÖ sè xk trong khai triÓn trªn lµ Cin víi i lµ nghiÖm cña ph ¬ng tr×nh α ( n – i) +β i = k §Æc biÖt khi k = 0 ®ã chÝnh lµ sè h¹ng kh«ng phô thuéc x. VÝ dô 1: Cho biÕt hÖ sè cña sè h¹ng thø 3 cña kiÕn thøc nhÞ thøc. TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang3
  4. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton n  x  = ( x 5 / 2 + x − 2 / 3 ) = ∑ C n ( x 5 / 2 ) n −1 ( x − 2 / 3 ) n x 2 x + i x    i =0 Tõ ®ã, hÖ sè cña sè h¹ng thø 3 , cña khai triÓn nhÞ thøc lµ: n! C n = 36 ⇔ = 36 ⇔ n(n − 1) = 72 2 2!( n − 2) ⇔ n 2 − n − 72 = 0 ⇔ n = 9 VËy thø h¹ng thø 7 ®îc cho bëi C96 ( x 5 / 2 ) 3 ( x −2 / 3 ) 6 = 84 x 7 / 2 VÝ dô 2: Trong khai triÓn nhÞ thøc x + x −28 /15 ) n ( x3 h·y t×m sè h¹ng kh«ng phô thuéc vµo x biÕt. Cnn + Cn-1n + Cn-2n = 79 Gi¶i: + XÐt PT: Cnn + Cn-1n + Cn-2n = 79 (1) n( n − 1) Ta cã PT (1)⇔ 1 + n + = 79 ⇔ n 2 + n − 156 = 0 2 (do n ∈ N) ⇔ n = 12 Khi ®ã: x3 x + x −28 / 15 )12 = ∑12=0 C nk ( x 4 / 3 )12−k ( x −28 / 5 ) k k 4(12 − k ) 28k 12 = ∑ C12 − k 3 15 k =0 Sè h¹ng thø k + 1 kh«ng phô thuéc x trong khai triÓn. T/m 4(12 − k ) − 28k = 0 ⇔ k = 5 3 15 VËy hÖ sè kh«ng phô thuéc x b»ng C512 VÝ dô 3: Cho biÕt ba sè h¹ng ®Çu tiªn cña KT 1 ( x+ )n 4 2x Cã c¸c hÖ sè h¹ng liªn tiÕp cña mét cÊp sè céng. T×m tÊt c¶ c¸c h¹ng tö h÷u tû cña khai triÓn ®ã ®· cho. n 1 ) n = ( x1 / 2 + 2 −1 x −1 / 4 ) n = ∑ C n ( x1 / 2 ) n −k (2 −1 x −1 / 4 ) n Gi¶i: Ta cã:( x + k 24 x k =0 2 n =3 k n = ∑ 2 −k x 4 k =0 Ta cã ba hµng tö ®Çu tiªn cña khai triÓn cã c¸c hÖ sè lµ: c0n; c1n 2-1; c2n 2-2; Ba hÖ sè liªn tiÕp theo thø tù lËp thµnh mét cÊp sè céng ⇔ n(n − 1) C0n + C2n 2-2 = 2C1n 2-1 ⇔ 1+ = n ⇔ n 2 − 9n + 8 = 0 8 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang4
  5. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton n = 1 ⇔ n = 8  1  x+ 4    a) Víi n = 1 ta ®îc kh«ng cã h¹ng tö h÷u tû  2 x 16 −3 k  1 8  x + 4  8 = ∑ c8 c −k x k 4 b) n = 8 ta ®îc:    2 x  k =0 Sè h¹ng thø k + 1 lµ hÖ sè h÷u tû ⇔ ( 16 – 3k)/4 ∈N, 0 < k < 8 k = 0 16 – 3k =4i; i ∈ N ⇔ ⇔ k = 4 0 1 ⇔ k < k −1 k 2 Cn n =1 n +1 k Cn C nk −1 > C nk ⇔ k −1 k 2 Cn n +1 Tøc lµ: Ckn t¨ng khi k t¨ng vµk < 2 n +1 gi¶m khi k gi¶m vµk > Ckn 2 n +1 VËy n lÎ th× Ckn ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i= 2 k Víi n lÎ th× Ckn ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i k = n/2 VÝ dô 5: T×m hÖ sè cã gi¸ trÞ lín nhÊt cña khai triÓn (a + b) n biÕt r»ng tæng c¸c hÖ sè b»ng 4096 CT : Tæng c¸c hÖ sè trong khai triÓn (a + b) n b»ng: Con + C1n + C2n + … + Cnn = 2n = 4096 ⇔ n = 12 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang5
  6. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton ⇒ Ta ®i t×m gi¸ trÞ lín nhÊt trong c¸c gi¸ trÞ: Co12; C112; …, C1212 Thùc hiÖn so s¸nh Ck12 vµ C12 k-1 b»ng c¸ch xÐt; 12! 13 − k 13 k!(12 − k )! k (1) C = = = −1 12 k −1 12! k k C 12 (k − 1)!(13 − k )! k C12 13 C12−1 < C12 ⇔ >1⇔ k < k k Tõ (1) suy ra k −1 2 C12 k C12 13 13 C12−1 > C12 ⇔ < 1 ⇔ k < −1 < 1 ⇔ k > k k k −1 2 2 C12 VËy Ck12 ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i k = 6 vµ C6n = 924 VÝ dô 6: T×m sè h¹ng cã gi¸ trÞ lín nhÊt cña khai triÓn. 12 ak = C2k7( )27− k( )k = C2k722k− 273− k (0 ≤ k ≤ 27) 23 Gi¶i: Ta cã gäi tk lµ sè h¹ng thø k + 1 trong khai triÓn. 8 8−k h Ta cã a = C ( ) ( ) = C 2 3 (0 ≤ k ≤ 27) = ∑ C8 1  2  k 1 27 − k 2 k k 2 k − 27 − k k   k 27 27 3  3  K =0 23 8−k k 1  2  k C   2(9 −k ) 8 tk 3  3  = = XÐt (1) 9− k− k 1 tk − k k 1 1  2  C8 −     1 3  3  Tõ (1) suy ra: 2(9 −k ) t tk – 1 < t k ⇔k > ⇔ > ⇔ t k ⇔k < ⇔ < ⇔ 6 VËy tk ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i k = 6 vµ cã gi¸ trÞ b»ng 2 6 1  2  1792 C    = 6 8 3  3  2187 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang6
  7. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton Px = ( 1 + 2x)12 VÝ dô 7: Khai triÓn ®a thøc . Thµnh d¹ng P(x) = a0 + a1x + a2x2 + … + a20x10 Max (a1 a2 … a12) 12 12 Gi¶i: Ta cã (1 + 2x)12 =∑C12 ( 2 x) k =∑C12 2 k x k k k k= k= 0 0 ak = Ck12 2k víi k = 1,12 Suy ra : 12! k+ k k k!(12 −k )! ak C2 1 = = = XÐt (1) 12 2− !12 k+ 2k + 2(12 −k ) 1 1 ak + C 1 n ( k + ) (11 −k )! 1! Tõ (1), suy ra: k +1 a 23 ak + 1 < ak ⇔ a > 1 ⇔ 2(12 − k ) > 1 ⇔ k > 3 k k +1 k +1 ak 23 ak + 1 > a k ⇔ 2C n 8 9 C n 2 > C n 2 99  Cn  25 ⇔ 8 ⇔  8 1 7 ⇔ 11 ≤ n ≤ ⇒ n = 12 88 Cn > Cn Cn 2 > Cn 2 Cn 1 77 2  >   2   Cn 2 7   VD9: Cho khai triÓn1 + 2 x) n ( 2 3 1 – BiÕt tæng hai hÖ sè ®Çu vµ hai lÇn hÖ sè cña sè h¹ng thø 3 trong 1285 khai triÓn b»ng . T×m hÖ sè lín nhÊt trong c¸c hÖ sè khi khai triÓn nhÞ 2n thøc trªn. TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang7
  8. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton 2 – BiÕt h¹ng tö thø 11 cã hÖ sè lín nhÊt. T×m n. 12 01 11 2 14 9 ( + x) n = C n n + C n n−1 + x + C n n − 2 x 2 + ... + C nn ( ) n x n 2 23 3 29 3 2 2 Gi¶i: Ta cã 01 11 2 1 4 1285 C n n + C n n−1 + + 2C n2 n− 2 = n 3 29 2 2 2 Theo gt 4n 16(n − 1) 1+ + = 1285 ⇔ 16n 2 − 4n = 11556 = 0 ⇔ 3 9 ⇔ n = 27 (tho¶ m·n) hoÆc n = -26,75 (l) 27 12 k1 2 ( :+ x) 27 = ∑ C 27 ( ) 27 − k ( ) k x k VËy n = 7 ta cã khai triÓn 23 2 3 k =0 1 27− k 2 k HST9: a k = C 27 ( ) ( ) = C 27 2 2 k − 27 3 − k (0 ≤ k ≤ 27) k k 2 3 2 ( k +1) − 27 − ( k +1) 4 27 − k a k +1 k −1 2 .3 LËp tØ sè: = C 27 . k 2 k −27 −k = ≥ 1 ⇔ 0 ≤ k ≤ 15 5 k +1 ak C 27 2 3 Do ®ã (ak) t¨ng khi 0 < k < 15 => (ak) max = a15 Do ®ã (ak) gi¶m khi 16 < k < 27 => (ak) max = a16 a16 3 17 − 15 = = 1 = >a16 = a15 Mµ a15 4 16 Nªn (ak) max = a15 = C2723. 3-15. 2) KÕt qu¶: n ∈{17, 18, 19 }lµm t¬ng tù VD8 VD10: T×m c¸c h¹ng tö lµ sè nguyªn trong khi khai triÓn. x2 Gi¶i: ta cã ( + )n 55 19 − k k 19 19 ( 3 + 2 ) = ∑ C ( 3) ( 2) = ∑ C 3 19 − k 3 19 k k k 3 2 3 2 19 19 k =0 k =0 §Ó h¹ng tö lµ sè nguyªn th×  k∈N  m, k ∈ N  m, k ∈ N  0 ≤ k ≤ 19  0≤m≤6  0 ≤ k ≤ 19  m =1⇒ k = 3  0 ≤ k ≤ 19 19 − k 19 − 3m     ∈ N ⇔  k = 3m ⇔ 19 − 3k ⇔ ∈N ⇔ m =5⇒ k =9   2 ∈N 2 2 19 − k m = 5 ⇒ k = 15  k∈N  k ∈N    0 ≤ 3m ≤ 19 ∈N  2 3  VËy c¸c h¹ng tö lµ sè nguyªn lµ C319 38 2; C919 35 23; C1519 32 25 1 3 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang8
  9. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton VD11: BiÕt r»ng trong khai triÓn (x - )n = C0n x4 – C1n1xn-1 + C21 xn-2 n 9 3 1 - …(1)n Cnn ( )n HÖ sè cña h¹ng tö thø ba 3 1 n! = 45 ⇔ n(n − 1) = 90 Trong KT trªn lµ : 9 C2n = 5  2!( n − 2)!  n2 – n – 90 = 0  n = 10 hoÆc n = -9 (lo¹i) 1 )10 sÏ cã 11 sè h¹ng. Khi n = 10 th× khai triÓn (x - 3 Do ®ã sè h¹ng chÝnh gi÷a lµ sè h¹ng thø 6 ®ã lµ: 1 28 C10 x 5 (− ) 3 = − x 5 5 3 27 III – TÝnh c¸c tæng Ckn vµ cm®t chøa Ckn Bµi 1: Víi n sè nguyªn d¬ng CMR a) C1n + 2 C2n + … + (n – 1) Cn-1n + n Cnn = n. 2n-1 b) 2.1 C2n + 3.2 C3n + … + n (n – 1) Cnn = n (n – 1) 2n-2 CM: Víi mäi x vµ n lµ sè nguyªn d¬ng ta cã; (1 + x)n = C0n + C1n x+ C2n x2 + … + Cn-1n xn-1 + Cnn xn (1) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) theo x ta ®îc. n(1 + x)n-1 = C1n + 2C2n x + … + (n - 1) Cn-1n. xn-2 + n Cnn xn-1 (2) a) thay x = 1 vµo (2) ta ®îc. n. 2n-1 = C1n + 2 C2n + … + (n – 1) Cn-1n + n Cnn (§PCM) b) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (2) theo x Ta ®îc: n(n –1) (1 + x)n-2 = 2.1 C2n + 3 . 2 C2n x + … + (n – 1) (n – 2) Cn-1n xn-3 + n (n – 1) Cnn xn-2 (3) Thay x = 1 vµ (3) ta ®îc. n(n –1) 2n-2 = 2.1 C2n + 3 . 2 C2n x + … + (n – 1) (n – 2) Cn-1n + + n(n-1) Cnn (§PCM). * Chó ý: (1) NÕu ph¶i tÝnh tæng cã d¹ng: S1 = C1n + 2C2n ∝ + 3 C3n ∝ + … + (n-1) Cn-1n ∝n-2 + n Cnn ∝n-2 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang9
  10. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton n ∑k + XÐt khai triÓn (1 + x) = C n xn n (1) k =0 + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) theo x ®îc: n n(1 + x)n-1 = ∑ C nk x k −1 (2) k =0 + Thay x = ∝ vµo (2) ⇒ kÕt qu¶. + NÕu ph¶i tÝnh tæng d¹ng. S1 = 2. 1C2n + 3.2C3n ∝ + … + (n-1) (n-2) Cnn-1 ∝n-3 + n (n-1)(n – 2)Cnn-1 ∝n-3 + n(n-1) Cnn ∝n-2 Ph¬ng ph¸p: + XÐt khai triÓn (1) + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) theo x ®îc (2) + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (2) theo x ®îc n =∑ k (k − 1)C n x k k −2 n-2 n(n-1) (1+x) (3) k =0 Thay x = ∝ vµo (3) ⇒ kÕt qu¶ Ch¼ng h¹n tÝnh tæng: C1n + 22 C2n 1 + 3 C3n22 + … + (n-1) Cnn-1 cn-2 + n Cnn 2n-1 = n(1+ 2) n-2 = n3n-2. VD2: CM c¸c ®¼ng thøc sau: C1n3n-1 + 2 C2n. 3n-2 + … + (n-1) Cnn-1 3 + n Cnn = n 4n-1 (1) Híng dÉn: 1 k. Ckn 3n-l = k Ckn. 3-k+1. 3n-1 = k 3n-1 Ck3 k − 1 C1: §Ó ý: n 1 1 Tõ ®ã (1) ⇔ C1n 3n-1 + 2 C2n 3n-1 + … + (n – 1) Cnn-1 n–2 3 3 1 + 3n-1 n Cnn = n. 4n-2 n-1 3 1 1 1 ⇔ C1n + 2 C2n + … + ( n – 1) Cnn-1 ( )n-2 + n Cnn 3 k-1 3 3 4 1 = n ( 3 )n-1 = n (1 +3 )n-1 1 ⇒ Thay x = vµo (2) ta ®îc ®pcm 3 C¸ch 2: §Ó ý : n. 4n-1 = n (3+ 1)n-1 n (3 + x ) n = ∑ C n 3 n − k x k k k =0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang10
  11. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton ⇒ XÐt khai triÓn (1) + LÊy ®/h 2 vÕ cña (1) theo biÕn x ta ®uîc. n = ∑ kC n 3 n−k x k −1 n −1 (3 + x ) k (2) k =0 + Thay x = 1 vµo (2) ta ®îc. n(3 + 1)n-1 = C1n 3n-1 + 2 C2n 3n-2 + … + n Cnn 3n-1 ⇔ ®iÒu ph¶i chøng minh * Chó ý: TÝnh tæng cã d¹ng. S3 = C1n ∝n - 1 + Cn2 ∝n-2 +… + (n-1) Cnn-2 ∝ + n Cnn n + XÐt khai triÓn (∝ + x)= ∑ kC nk α n−k x k −1 n C¸ch 1: (1) k =0 + LÊy ®/h 2 vÕ cña (1) theo biÕn x n Ta ®îc n(∝ + x)n-1 = ∑ kC nk α n−k x k −1 (2) k =0 Trong (2) thay x = 1 vµo ta ®îc kÕt qu¶ VD3: CMR 2n-1 C1n + 2n-1 C2n + 3.2n-3 C3n + 4. 2n-4 C4n + … + n Cnn = n. 3n-1 1 (lµm t¬ng tù VD2 víi ∝ = 2 VD4: 1. Chøng minh c¸c hÖ thøc sau: Con + 2 C1n + 3 C2n + … + (n + 1) Cnn = (n + 2) 2n-1 2) TÝnh tæng : S = 2 . 1 C1n + 3. 2 C2n + … + n (n – 1) Cnn-1 + (n + 1) n Cnn. Gi¶i: a) C¸ch 1: XÐt khai triÓn: (1 + x)n = Con + C1n + C2n x2 … + Cnn-1 xn-1 + Cnn cn ⇒ f(x) = x (1 + x)n = Con x + C1nx2 + C2n x3 + … + Cnn-1- xn +Cnn xn+1 (1) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) ta ®îc. (1 + x)n + xn (1 + x)n-1 = C0nx + C1nx2 + C2nx3 +…+n Cnn-1 xn-1 + + n(n+1) Cnn xn (2) Thay x = 1 vµo (2) ta ®îc. 2C1n + 3 . 2 C2n + … + n(n-1) Cnn-1 + (n + 1) n Cnn = (2 + n) 2n-1 ⇒ ®pcm. TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang11
  12. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton b) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (2) ta ®îc. n(1+x)n-1 + n (1+ x)n-1 + n. x (n –1) (1 + x)n-2 = 2 C1n + 3.2 C2n x + … + n (n-1) Cnn-1 cn-2 (n+1) n Cnn xn-1 (3) Thay x = 1 vµo (3) ta ®îc. S = 2 C1n + 3. 2 C2n + … + n (n-1) Cnn-1 + (n+ 1) n Cnn = 2n . 2n-1 + n (n-1) 2n-2 = n. 2 n-2. (n + 1) • Chó ý: TÝnh tæng: (1) S4 = Con + 2 C1n ∝ + 3 C2n∝2 + … + n Cnn-1 ∝n-1 + (n+1) Cnn ∝n. Ph¬ng ph¸p: -XÐt khai triÓn: n (1 + x)n = ∑ C nk x k (1) k =0 + Nh©n 2 vÕ cña (1) víi x ta ®îc. n x (1 + x)n = ∑ C nk x k +1 (2) k =0 LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (2) theo biÕn x ta ®îc n = ∑ (k + 1)C n x k k (1 + x)n + nx (1 + x)n-1 (3) k =0 Thay x = ∝ vµo (3) ⇒ kÕt qu¶ tæng S4. (2) S5 = 2. 1 C1n + 3. 2 C2n∝ + … + n (n – 1) Cnn-1 ∝n-2 + (n + 1) n Cnn ∝n-1 Ph¬ng ph¸p: LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (3) sau ®ã thay x =∝ => kÕt qu¶. VD5: TÝnh tæng. S1 = 2 C1n + 3. 22 C2n + 4.3 C2n 22 +…+ n (n-1) Cnn-1 2n-2 + + (n+1) n Cnn 2n-1 S2 = 12 C1n + 22 C2n + 33 C3n 42 C4n +…+ p2 Cpn + …+ n2 Cnn HD : §Ó ý p2Cpn = p.p Cpn = p [(p+1) –1] Cpn = p(p+1) Cpn – p Cpn. ⇒ S2 = [2 C1n + 3. 2 C2n + … + p (p+1) Cpn + … + (n + 1) n Cnn] - [ C1n + c2n + … + pCpn + … + n Cnn ] Gi¶i: XÐt f(x) = (1 + x)n = Con + C1nx + C2n x2 + C3n x3 + … + Cnn xn TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang12
  13. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton Vµ g(x) = x (1 + x)n = Conx + C1x x2 + C2n x3 + C3n x4 + … + Cnn xn+1 Ta cã f(x) = n (1 + x)n-1 = C1n + 2 C2nx + 3 C3n x2 + … + n Cnn xn-1. ⇒ f(1) = n. 2n-1 = C1n + 2 C2n + 3 C3n + … + n Cnn (1) g’(x) = (1+ x)n + nx (1 + x)n-1 = Con + 2 C1nx + x C2n x2 + 4 C3n x3 + … + (p + 1) Cpn xp + … + (n-1) Cnn xn. g’’(x) = 2n (1 + x)n-1 + n (n – 1) x (1 + x) n-2 = 2 C1n + 3 . 2 C2n + 4 . 3 C3n x2 + … + (p + 1) p Cpn xp-1 + … + (n + 1) n Cnn xn-2 ⇒ g’’ (1) = 2n. 2n-1 + n (n-1) 2n-2. = 2 C1n+ 3. 2 C2n + 4. 3 C3n + … + (= + 1) p Cpn + … + (n + 1) n Cnn. LÊy (2) – (1) ⇒ S2 = 2n. 2n-1 + n ( n- 1)n-2 – n. 2n-1 = n. 2n – 2 (3n – 1). VD6: Víi n nguyªn d¬ng h·y chøng minh. (1) 4n Con – 4n-1 C1n + 4 n-2 C2n + … + (-1)n Cnn. = Con + 2 C1n + … + n 2n-1 Cnn + … + 2n Cnn. (2) C1n + 4 C2n + … + n.2n-1 Cnn = n. 4n-1 Con – (n-1) 4n-2 C1n + (n-2) 4n-3 C2n + … + (-1)n-1 Cnn-1. Gi¶i (1) víi mäi x vµ n lµ sè nguyªn d¬ng ta cã. (4 – x)n = Con + 4n – C1n 4n-1 x + 4n-2 C2n x2 + … + (-1)n Cnn xn (1) Thay x = 1 vµ (1) 3n = Con 4n- C1n 4n-1 + C2n 4n-2 + … + (-1)n Cnn (*) Víi mäi x vµ n lµ sè nguyªn d¬ng ta cã: (1 + x)n = Con + C1n x + … + Cnn xn (2) Thay x = 2 vµo (2) ta ®îc; 3n = Con C1n 2 + 22 C2n + … + 2n Cnn (**) Tõ (*) vµ (**) ⇒ ®pcm. (2) víi mäi x vµ n lµ sè nguyªn d¬ng ta cã: TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang13
  14. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton (1 + x)n = Con + C1nx + C2n x2+ … + Cnn-1 xn-1 + Cnn xn (1) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) theo biÕn x ta ®îc: n (1 + x)n-1 = C1n + 2 C2n x + … + (n-1) Cnn-1 xn-2 + n Cnn xn-1 (2) Thay x = 2 vµo (2) ta ®îc. n. 3n-1 = C1n + 4 C2n + … + ( n- 1) Cnn-1 xn-2 + n Cnn xn-1 (3) Víi mäi x vµ n nguyªn d¬ng ta cã (x – 1)n = Con xn - C1nxn-1 + … + (-1)n Cnn (4) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (4) theo biÕn x (x – 1)n-1 = n Con xn-1 - (n-1)C0n xn-2 + … + (-1)n-1 Cnn-1 (5) Thay x = 4 vµo (5) ta ®îc. n. 3n-1 = n. 4n-1 Con – (n-1) 4n-2 C1n + (n-2) 4n-3 (C2n + … + (-1)n-1 Cnn-1 (6) Tõ (3) vµ (6) => ®iÒu ph¶i chøng minh. n n ∑ k (k =∑ Chó ý; Nh vËy ®Ó tÝnh tæng cã d¹ng kCnk =hoÆc − 1)C n k k = −0 k = −0 Ta lÊy ®¹o hµm mét hoÆc hai lÇn cña nhÞ thøc Niu t¬n. Bµi tËp luyÖn tËp: TÝnh c¸c tæng sau: 2005 1) S1 = 2006. 32005. C02006 + 2005. 32004. C12006 + C22006 + …2006 C+ HDG: + XÐt khai triÓn (x + 1)2006 = x2006 C02006 + x2005 C12006 + …+ (1) 2005 C 2006 + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) C 2005 2006. (x + 1)2005 = 2006.x2005 C02006 + 2005 x2004 C12006 + … 2006 + (2) + Thay x = 3 vµo (2) => S1 = 2006.42005. 2) S2 = 52005. C12006 + 2.52004 .4.C22006 + 3.52003. 42 C32006 +…+2006.42005 2005 C 2006 2006 HDG: + XÐt khai triÓn : (5 + x)2006∑ C 2006 .52006−k x k =k (1) k =0 2006 + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1) ta ®2006(5 + x) 2005 ∑ C 2006 .5 2006−k x k −1 k îc (2) k =0 + Thay x = 4 => S2 = 2006.92005. TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang14
  15. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton 3) S3 = 99.398 C099 – 98 . 397 C199 + 97 . 396 C299 - … + C9899 99 ∑k HDG: + XÐt KT (x + 1)99 = C99 .x 99−k k =0 99 + LÊy ®¹o hµm 2 vÕ (1) theo x ®îc (2) = (x + 1) ∑ C (99 − k ) x 98− k k 98 = 99 k =0 + Thay x = -3 vµo (2) ®îc S3 = 99.298 4) S4 = C02006 + 2C12006 + 3C22006 + 4C32006 + …+ 2007 2006 C 2006 HDG: + T¸ch S4 = I + J; I = C02006 + C12006 + …+ 2006 C 2006 2006 C 2006 Vµ J = C12006 +2C22006 + 3C32006 + …+ 2006 C2: Nh©n 2 vÕ khai triÓn (1 + x) 2006 víi x lÊy ®/h 1 vÕ theo x sau ®ã thay x = 1 => kÕt qu¶. 2006 C 2006 5) S5 = 3 C02006 + 4C12006 + 5C22006 + …+ 2009 2006 ∑k k ==0 C 2006 .x 2006 HDG: + XÐt KT: (1 + x) (1) k 2006 =∑ C 2006 .x k +3 k 3 3 2006 + Nh©n 2 vÕ (1) víi x : x (1 + x) (2) k =0 + LÊy ®/h 1 vÕ cña (2) theo x ®îc (3) + Chän k = 1 => kÕt qu¶ S5 = 22005. 2012 2007 6) S6 =4.53 C02007 + 5.54 C12007 + 6.55 C22007 +…+ 2011.5C 2007 2010 XÐt KT : x4 (1 + x)2007 lµm t¬ng tù VD5. * NhËn xÐt: víi mäi x vµ n lµ sè nguyªn d¬ng ta cã: n ∑ xk (1) (1 + ) n = k x Cn k=0 LÊy tÝch ph©n theo x hai vÕ cña (1). Ta ®îc. 1 1 n ∑ ∫ ∫ (1 + ) n dx = k xk x C n k=0 0 0 1 1 (1 + ) n + xk+ 1 1 n x ∫∑ k +∫ ⇔ k C n n+ 1 10 k=0 0 n+ t k +Cn (1 + ) − 1 1 k n x 1 ∑k + ⇔ = (2) n+ 1 1 k= 0 + Thay t = 1 vµ (2) ta ®îc 2n+ − 1 k n 1 Cn ∑+ = 1+ n k= k 1 0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang15
  16. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton Hay 2n+ 3n + − 22 23 1 1 1 2C n + Cn + Cn + + Cn = 0 1 2 n ... n+ n+ 2 3 1 1 Thay t = -1 vµo (2 ) ta ®îc (1− k + C n (−) k Cn − )1k k n n 1 1 1 ∑ k+ ∑k+ = ⇔ = n+ n+ 1 1 1 1 k= k= 0 0 Hay : C1C2 n Cn 1 n − + n + + −) n = 0 2C ... ( 1 n 1+ 1+ 1+ 1+ 1 2 n n Thay t = 2 vµo (2) ta ®îc: 3n + − 2 k Cn k 1 n 1 ∑+ = n+ 1 0k 1 k= Hay 2n+ 3n + − 22 23 1 1 1 2C n + Cn + Cn + + Cn = 0 1 2 n ... n+ n+ 2 3 1 1 + XÐt khai triÓn: n (1 − x) n = ∑(−1) k Cn x k = Cn − Cn x + Cn x 2 + ... + ( −1) k Cn x k + ... + ( −1) n C1n (1) n k 0 1 2 k k =0 x = 1/3 vµo (1) ta ®îc n  1 11 1 1  −  = n − Cn + 2 Cn + + − ) C0 2 ... ( 1 n n Cn n 1 3 3 3 3  2n 11 1 1 ⇔ n = n − Cn + 2 Cn + + − ) n C0 2 n ... ( 1 Cn 3 3 3 3 Ta cã  n 11 11 1 1 2 n = n  n − Cn + Cn + 2 Cn + + − ) n n Cn  3 C0 2 ... ( 1 Tõ khai triÓn (1) ta 3 cã:   3 3 3 [ ] n +1 2 (1 − x) 1 2 2 I = ∫ (1 − x) n dx = ∫ (1 − x) n d (1 − x) = − = 1 + (−1) n (2) 1+1 0 n +1 0 0 MÆt kh¸c: x k +1 2 n n ∑ (−1) C x = ∑ 2 I =∫ (−1) C k k k k k n n k +1 0 k =0 k =0 0 (−1) n +1 n k 11 12 = 2C n − 2 2 C n + 2 3 C n + ... + 0 2 Cn (3) n +1 2 3 Tõ (2) vµ (3) ta cã ®¼ng thøc: [ ] (−1) k n+1 n 11 12 1 = 2C n − 2 2 C n + 2 3 C n + ... + 2 Cn = 1 + ( −1) n 0 n +1 n +1 2 3 Chó ý: §Ó tÝnh tæng d¹ng k k n n Cn Cn ∑ ∑ = k +1 ( k + 1)(k + 2) k = −0 k = −0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang16
  17. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton hoÆc Ta lÊy tÝch ph©n 1 hoÆc 2 lÇn cña nhÞ thøc Niu t¬n. VÝ dô 7: CM (−1) n C nn C n C n2 1 2.4...2n Cn − + − ... + = 0 2n + 1 3.5...( 2n + 1) 3 5 Gi¶i: 1 XÐt: I n = ∫0 (1 − x ) dx 2n víi n∈ N Ta x¸c ®Þnh tÝch ph©n In b»ng ph¬ng ph¸p tÝch ph©n tõng phÇn, víi ®Æt: u = (1 − x 2 ) n du = −2nx (1 − x 2 ) n−1 dx ⇔  dv = dx v = x Khi ®ã: [ ] n −1 1 1 I n = x(1 − x 2 ) n 1 +2n ∫ (1 − x 2 ) x 2 dx = −2n ∫ (1 − x 2 ) (1 − x 2 ) − 1dx 0 0 0 = −2n  ∫ x(1 − x 2 ) n dx − ∫ (1 − x 2 ) n−1 dx  − 2n( I n − I n−1 ) 1 1 0    0 2n 2(n − 1) 2 2n 2.4...2n 1 ∫0 dx I n −1 = (1) ⇔ In = .... I 0 = 2n + 1 2n + 1 2n − 1 3.5...(2n + 1) 3 n Ta cã = 2.4...2n(1 − x) n = ∑ (−1) k Cnk x k 3.5...(2n + 1) k =0 n (1 − x 2 ) n = ∑ (−1) k C n x 2 k (2) Suy ra k k =0 LÊy tÝch ph©n theo x hai vÕ cña (2), ta ®îc. x 2 k +1 n 2 (1 − x 2 ) n dx = ∫ (−1) k Cnk x 2 k = ∑ (−1) k C n 1 1 ∫ k 2k + 1 0 0 0 k =0 (−1) C 1 2 n n C C (3) = Cn − + − ... + 0 n n n 2n + 1 3 5 Tõ (1) vµ (3) suy ra ®iÒu cÇn chøng minh. VD 8: CM: 2 n+1 − 1 1 C2 Cn Cn Cn + + n + ... + n = 0 1+1 1+ 2 1+ n n +1 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang17
  18. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton Ta tÝnh tÝch ph©n + x) n dx 1 ∫ (1 0 2 n+1 − 1 1 Ta ®îc (1) ∫ (1 + x) n dx = n +1 0 MÆt kh¸c ta cã ( 1 + x)n = C 0 + C 1n .x + C 2 .x 2 +…+ C n . x n n n n 1 1 1 1 1 LÊy TP ta cã ∫ (1 + x) dx = C n ∫ dx + C n ∫ x.dx + C n ∫ x dx + ... + C n ∫ x .dx n 0 1 2 2 n n 0 0 0 0 0 n +1 2 −1 1 2 n C C C Cn + + + ... + = 0 n n n = 1+1 1+ 2 n +1 n +1 (−1) n C nn −1 111213 C − C n + C n − C n + ... + = 0 VD 9: CM n n +1 n +1 2 3 4 −1 −1 Ta tÝnhI = ∫0 (1 + x ) n dx = n + 1 (1) Ta cã: (1 + x) n = C n + C n x + C n x 2 + C n x 3 + ... + C n x n 0 1 2 3 n −1 −1 −1 −1 −1 ⇒∫ (1 + x) n dx = C n ∫ dx + C n ∫ ( xdx + C n ∫ x 2 dx + ... + C nn ∫ 0 1 2 xn 0 0 0 0 0 x n+1 x 2 −1 3 2x −1 ∫0 0− −1 (1 + x) n dx = C n x 01 + C n+ Cn + ... + C n 1 1 n 0 0 0 n +1 2 3 n +1 (−1) 1112 = −C n + C n − C n + ... + 0 n C n ( 2) n +1 2 3 VËy Tõ (1) vµ (2) => ®iÒu ph¶i chøng minh 1 =∫ x VD 10: 1. - TÝnh tÝchI ph©n(1 − x ) dx 2n 0 (−1) n n 101112 1 Cn − Cn + Cn + ... + Cn = 2 – CM 2 2n + 2 2(n + 1) 4 6 11 1 1- Ta cã: I = ∫0 x(1 − x ) dx = − 2 ∫0 (1 − x ) d (1 − x ) 2n 2n 2 1 (1 − 2 2 ) n+1 1 1 ∫0 = 2(n + 1) (1) =− 2 n +1 2 – Theo khai triÓn nhÞ thøc Niu t¬n ta cã (1 + x) n = C n + C n x + C n + C n x 2 + ... + C n x n 0 1 2 2 n ⇒ (1 + x) n = C n − C n (− x 2 ) + C n2 (− x 2 ) 2 + ... + C nn (− x 2 ) n 0 1 ⇒ x(1 − x) n = xC n − x 3C n + x 5 C n + ... + (−1) n x 2 n +1C nn 0 1 2 x 2 n +1 1 2 1 1 x4 1 1 1 ⇒ ∫ x (1 − x 2 ) n dx = x 0 Cn − C n + ... + (−1) n 1 0 0 2n + 1 2 4 0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang18
  19. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton = 101112 (2) (−1) n n C n − C n + C n + ... + Cn 2n + 2 2 4 6 So s¸nh (1) vµ (2) => ®iÒu ph¶i chøng minh. Bµi tËp: Bµi 1: Chøng minh r»ng: C 2 n + C 2 n + C 2 n + ... + C 2 n = C 2 n + C 2 n + C 2 n + ... + C 22nn−1 0 1 4 2n 1 3 5 Bµi 2: Chøng minh r»ng: (C n ) 2 + (C 2 n ) 2 + ... + (Cn ) 2 = C2 n 0 1 n n Bµi 3: Chøng minh: (C n ) 2 + (C2 n ) 2 + (C2 n ) 2 ... + (C2 n ) 2 = (−1) n C 2 n 0 1 2 2n 1 Bµi 4: Chøng minh r»ng: (-1)n C0n + (-1)n-1 2C1n + … + (-1)n-k 2k Ckn + 2n Cnn = 1 Bµi 5: Chøng minh r»ng: C02n + C12n + C42n + … + (C22nn ) 2 = 22n-1 Bµi 6: chøng minh r»ng: (−1) n n 1011 1 Cn − Cn + ... + Cn = 2n + 2 2(n + 1) 2 4 Bµi 7: Chøng minh r»ng: 2 n+1 − 1 1011 1 C n − C n + ... + Cn = n 3n + 3 3(n + 1) 3 6 Bµi 8: Chøng minh r»ng víi c¸c sè k, n∈N vµ 5 < k < n ta cã 1k C n +5 = C 5 C n + C C n −1 + ... + C 55 C n −1 k 0k k 5 Bµi 9: TÝnh tÝch ph©n 1 I = ∫ x(1 − x 2 ) n dx 0 Chøng minh r»ng: (−1) n C n n 101112 1 C n − C n + C n − ... + = 2(n + 1) 2(n + 1) 2 4 6 Bµi 10: Cho n lµ mét sè tù nhiªn lín h¬n 2 a – TÝnh tÝch ph©n 1 I = ∫ x 2 (1 − x 2 ) n dx 0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang19
  20. GV: Nguyễn Văn Huy (ĐT: 0909 646597) Chuyên đề Nhị thức Newton b – Chøng minh r»ng 2 n+1 − 1 10 11 12 1 cn + cn + cn + ... + Cn = n 3n + 3 3(n + 1) 3 6 9 Bµi 11: TÝnh tÝch ph©n: 1 I = ∫ x(1 − x)19 dx 0 Rót gän tæng 10 11 12 1 18 1 19 S = C19 − C19 + C19 − ... + C19 − C19 2 3 4 20 21 Bµi 12: Cho f(x) = x (x + 1)2001 a – TÝnh f (x) b – TÝnh tæng S = C 2001 + 2C 2001 + ... + 2001C 2001 + 2002C 2001 0 1 2000 2001 Bµi 13: TÝnh tæng S = C2005 + 2C 2005 + ... + 2003C 2005 + 2006C2005 0 1 2004 2005 Bµi 14: Chøng minh r»ng víi c¸c sè m, p, n nguyªn, d¬ng sao cho. p −1 p −1 1 P< n vµ p < m ta cã C n+ m = C n Cm + Cn C m + ... + C n C n + C n Cm p 0 p 1 p0 TRUNG TÂM LTĐH TÀI ĐỨC Trang20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2