高一下🧮 代數
二項式定理
Binomial Theorem
公式
(a+b)ⁿ = Σ C(n,k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ
展開 (a+b)ⁿ 的每一項係數就是組合數,這也是巴斯卡三角形的來源。
白話解釋
(a+b)² = a² + 2ab + b²、(a+b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³。係數 1,2,1 和 1,3,3,1 就是巴斯卡三角形的兩列。
為什麼是組合數?展開 (a+b)ⁿ 時,每一項都是從 n 個括號中各挑一個字母相乘。要得到 aⁿ⁻ᵏbᵏ,就是從 n 個括號中選 k 個貢獻 b,方法數就是 C(n,k)。
所以**通項**是 **C(n,k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ**,這裡 k 從 0 數到 n。注意這是**第 k+1 項**——k 從 0 開始,這個 off-by-one 是最常見的錯誤。要求「第 5 項」時 k = 4。
幾個好用的推論: 所有係數和 = 2ⁿ(令 a = b = 1); 奇數項係數和等於偶數項係數和(令 a = 1, b = −1); 展開式共有 n+1 項。
常見題型是「求某一項的係數」。做法是先設通項,找出讓次方符合要求的 k,再代回去算。例如求 (x + 2)⁵ 中 x³ 的係數:需要 5−k = 3,即 k = 2,係數是 C(5,2)·2² = 10 × 4 = 40。
什麼時候用
展開高次二項式、求特定項係數、近似計算、機率中的二項分布。
最容易錯的地方
- 把「第 r 項」和 k 值搞混(第 r 項對應 k = r−1)。
- 忘記把 b 的係數(例如 2ˣ 中的 2)也算進去。
- 誤以為係數只有 C(n,k),忽略 a、b 本身帶的常數。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
(a+b)⁴ 展開後,a²b² 的係數是多少?
- 2
(x+2)⁵ 展開後,x³ 的係數是多少?
- 3
(a+b)⁶ 展開後共有幾項?