第 201 章 二项式定理的奇妙世界
在学子们对导数的应用有了更深入的理解和熟练掌握之后,戴浩文决定开启新的数学篇章,为他们带来有趣且实用的知识——二项式定理。
新的一天,阳光透过窗户洒进讲堂,戴浩文精神抖擞地站在讲台上,看着充满期待的学子们,微笑着说道:“同学们,今天咱们要一起探索一个新的数学领域——二项式定理。”
他转身在黑板上写下了一个简单的二项式表达式:(a + b)^2 。
“大家先回想一下,我们之前学过的乘法运算,(a + b)^2 展开应该是什么呢?”戴浩文问道。
学子们纷纷动笔计算,不一会儿,就有声音回答:“是 a^2 + 2ab + b^2 。”
戴浩文点点头,接着说:“那如果是 (a + b)^3 呢?”
这一下,学子们计算的时间稍微长了一些,但最终还是得出了正确的结果:a^3 + 3a^2b + 3ab^2 + b^3 。
戴浩文笑着说:“不错不错,那大家有没有发现其中的规律呢?”
学子们陷入了沉思,戴浩文见状,开始引导他们:“我们来看每一项的系数,还有 a 和 b 的指数,是不是有一定的特点?”
经过一番思考和讨论,有学子举手发言:“先生,系数好像是有一定的排列规律。”
戴浩文赞许地说:“对!这就是我们即将要学习的二项式定理的一部分。接下来,我们正式来学习二项式定理的一般形式。”
他在黑板上写下了二项式定理的公式:(a + b)^n = c(n, 0)a^n + c(n, 1)a^(n - 1)b + c(n, 2)a^(n - 2)b^2 + … + c(n, r)a^(n - r)b^r + … + c(n, n)b^n 。
看着学子们一脸疑惑的表情,戴浩文解释道:“这里的 c(n, r) 叫做组合数,表示从 n 个元素中选取 r 个元素的组合数。”
为了让学子们更好地理解组合数,戴浩文又花了一些时间讲解了组合数的计算方法:c(n, r) = n! \/ (r!(n - r)!) 。
“那我们来实际计算一下,(a + b)^4 展开式是什么。”戴浩文说道。
学子们按照刚刚所学的知识,一步一步地计算着。
“首先,n = 4 ,那么第一项的系数 c(4, 0) 等于 1,所以第一项是 a^4 。第二项 c(4, 1) 等于 4,所以是 4a^3b 。大家继续算下去。”戴浩文在一旁耐心地指导。
经过一番努力,学子们算出了 (a + b)^4 = a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 。
戴浩文接着说:“那如果我们给定一个具体的数值,比如 (1 + 2)^3 ,大家能快速算出结果吗?”
学子们纷纷动笔,很快就得出了答案 27 。
“很好,那我们再来看二项式定理的一些应用。”戴浩文又在黑板上写下了一道题目:“已知 (x + 1)^5 ,求展开式中 x^3 的系数。”
学子们开始思考,有一位学子站起来说:“先生,我们先根据二项式定理展开,找到 x^3 那一项的系数。”
戴浩文鼓励道:“非常好,那你来试试。”
这位学子走上讲台,边写边说:“c(5, 3) = 10 ,所以 x^3 的系数是 10 。”
戴浩文点头称赞:“完全正确!那我们再来看这道题。”
他写下:“求 (2x - 1)^6 展开式中的常数项。”
这道题稍微有点难度,学子们纷纷讨论起来。
戴浩文提示道:“大家想想,常数项是哪一项?”
经过一番思考和讨论,有学子回答:“当 x 的次数为 0 时,就是常数项。”
戴浩文笑着说:“对,那我们来找找 x 的次数为 0 的那一项。”
最终,学子们算出了常数项为 1 。
戴浩文接着说:“二项式定理在数学中有很多用处,比如可以用来近似计算、证明一些不等式。我们来看这个例子。”
他在黑板上写下:“证明 (1 + x)^n ≥ 1