chuyên đề cực trị GTLN và GTNN , rất chi tiết và đầy đủ
Nhi thuc neưton va ung dung
1. I.Các bài toán về hệ số nhị thức.
1. Phương trình, bất phương trình tổ hợp, chỉnh hợp:
Ví dụ 1:Tìm n biết: ( )1
4 3 7 3n n
n nC C n+
+ +− = +
Ví dụ 2:(ĐHBKHN-2000) Giải bất phương trình:
2 2 3
2
1 6
10
2
x x xA A C
x
− ≤ + ĐS: { }3;4x∈
Ví dụ 3: (ĐH Hàng hải 99) Giải bất phương trình:
n 3C 1n 1
4 14PA 3n 1
−
− >
+
ĐS:
n∈{3, 4, 5}.
2.Bài toán tìm hệ số trong khai triển newton.
Ví dụ 1. Tìm số hạng không chứa x trong khai triển nhị thức Niu-tơn: ( )
18
5
1
2 0x x
x
+ > ÷
.
Ví dụ 2:(ĐH HCQG, 2000)
a)Tìm hệ số x8
trong khai triển
12
1
1
x
+ ÷
b)Cho biết tổng tất cả các hệ số của khai triển nhị thức ( )2
1
n
x + bằng 1024. Hãy tìm hệ số a ( )*a∈¥
của số hạng ax12
trong khai triển đó.( ĐHSPHN, khối D,2000)
Ví dụ 3: Tìm số hạng thứ 21 trong khai triển: ( )
25
2 3x−
Ví dụ 4:(Đại học Thuỷ lợi cơ sở II, 2000) Khai triển và rút gọn đa thức:
( ) ( ) ( ) ( )
9 10 14
1 1 ... 1Q x x x x= + + + + + +
Ta được đa thức: ( ) 14
0 1 14...Q x a a x a x= + + +
Xác định hệ số 9a ĐS: 9a = 3003
Ví dụ 5.Tìm hệ số của x10
trong khai triển nhị thức ( )2
n
x+ , biết rằng
( )0 1 1 2 2 3 3
3 3 3 3 ... 1 2048
nn n n n n
n n n n nC C C C C− − −
− + − + + − =
Ví dụ 6. Tìm hệ số của x5
trong khai triển biểu thức ( ) ( )
5 102
1 2 1 3P x x x x= − + +
Ví dụ 7. Tìm hệ số của số hạng chứa x26
trong khai triển nhị thức Niu-tơn của 7
4
1
n
x
x
+ ÷
, biết rằng
1 2 20
2 1 2 1 2 1... 2 1n
n n nC C C+ + ++ + + = −
Ví dụ 8. Tìm hệ số của x8
trong khai triển thành đa thức của biểu thức ( )
82
1 1P x x = + −
Ví dụ 9. Tìm các số hạng không chứa x trong khai triển nhị thức Niu-tơn
7
3
4
1
, 0P x x
x
= + > ÷
Ví dụ 10. Tìm hệ số của số hạng chứa x8
trong khai triển nhị thức Niu-tơn 5
3
1
n
x
x
+ ÷
, biết rằng
( )1
4 3 7 3n n
n nC C n+
+ +− = +
Ví dụ 11. Tìm số nguyên dương n sao cho
2. 0 1 2 2 3 3
2 2 2 ... 2 243n n
n n n n nC C C C C+ + + + + =
Ví dụ 12. Biết rằng tổng tất cả các hệ số của khai triển nhị thức ( )2
1
n
x + bằng 1024. Hãy tìm hệ số của
số hạng chứa x12
trong khai triển trên.
Ví dụ 13. Gọi a1, a2, …, a11 là hệ số trong khai triển sau:
( ) ( )
10 11 10 9
1 2 10 111 2 ...x x x a x a x a x a+ + = + + + + +
Tìm hệ số a5.
Ví dụ 14: (ĐH KA 2004) Tìm hệ số của x8
trong khai triển đa thức của: ( )
82
1 1x x + −
Ví dụ 15. Với n là số nguyên dương, gọi 3 3na − là hệ số của 3 3n
x −
trong khai triển thành đa thức của
( ) ( )2
1 2
n n
x x+ + . Tìm n để 3 3 26na n− = .
3. Tìm hệ số lớn nhất trong khai triển Newton
Cơ sở lý thuyết: Ta có ( ) 0 1 1 1 1
0
...
n
n n n n n n n k n k k
n n n n n
k
a b C a C a b C ab C b C a b− − − −
=
+ = + + + + = ∑
Các số hạng của khai triển Newton sẽ tạo thành một dãy số dạng hình tháp:
Gọi ka là số hạng lớn nhất thì [ ]1
1
1 ;k
k k
k
a
a a k
a
+
+
> ⇔ > ⇒ ∈ , sau khi tìm được k ta so sánh ka và
1ka + để chọn kết quả.
Ví dụ 1: (ĐH SPHN-2001) Cho khai triển nhị thức:
10
9 10
0 1 9 10
1 2
... .
3 3
x a a x a x a x
+ = + + + + ÷
Hãy tìm số hạng ka lớn nhất.
Ví dụ 2:(HVKTQS, 2000) Khai triển đa thức: ( ) 12 12
0 1 12(1 2 ) ...P x x a a x a x= + = + + +
Tìm max( )0 1 2 12, , ,...,a a a a
VÝ dô 3: Khai triÓn ®a thøc . Px = ( 1 + 2x)12
Thµnh d¹ng P(x) = a0 + a1x + a2x2
+ … + a12x12
Tìm Max (a1 a2 … a12)
Ví dụ 4. Xét khai triển ( )
9 2 9
0 1 2 93 2 ...x a a x a x a x+ = + + + +
Tìm { }0 1 2 9max , , ,...,a a a a
Ví dụ 5. Cho khai triển: ( ) 0 11 2 ...
n n
nx a a x a x+ = + + + , trong đó n ∗
∈¥ và các hệ số 0 1, ,..., na a a thỏa
mãn hệ thức 1
0 ... 4096
2 2
n
n
aa
a + + + = . Tìm số lớn nhất trong các số 0 1, ,..., na a a .
II. Áp dụng nhị thứ Newton để chứng minh hệ thức và tính tổng tổ hợp.
1. Thuần nhị thức Newton
Dấu hiệu nhận biết: Khi các số hạng của tổng đó có dạng
k n k k
nC a b−
thì ta sẽ dùng trực tiếp nhị thức Newton:
( )
0
n
n k n k k
n
k
a b C a b−
=
+ = ∑ . Việc còn lại chỉ là khéo léo chọn a,b.
Ví dụ 1: ( ĐH Hàng Hải-2000) Chứng minh rằng:
3. ( )0 2 2 4 4 2 2 2 1 2
2 2 2 23 3 ... 3 2 2 1n n n n
n n n nC C C C −
+ + + + = +
Ví dụ 2: Tính các tổng sau
a) S1 = C0
6 + C1
6 + C2
6 + … + C6
6 b) S2 = C0
5 + 2C1
5 + 22
C2
5 + … +25
C5
5
c)
6 7 8 9 10 11
3 11 11 11 11 11 11S C C C C C C= + + + + +
2.Sử dụng đạo hàm cấp 1,2.
a.Đạo hàm cấp 1.
Dấu hiệu: Khi hệ số đứng trước tổ hợp tăng dần hoặc giảm dần từ 1,2,3,…,n hay n,…,3,2,1 tức là số hạng
đó có dạng
k
nkC hoặc
1k n k k
nkC a b− −
thì ta có thể dùng đạo hàm cấp 1 để tính. Cụ thể:
( ) 0 1 1
2 ...
n n n n n
n n na x C a C a x nC ax−
+ = + + +
Lấy đạo hàm hai vế theo x ta được:
( ) ( )
1 1 1 2 2 1
2 ... 1
n n n n n
n n nn a x C a C a nC ax
− − − −
+ = + + +
Đến đây thay x,a bằng hằng số thích hợp ta được tổng cần tìm.
b.Đạo hàm cấp 2.
Dấu hiệu: Khi hệ số đứng trước tổ hợp có dạng 1.2,2.3,…,(n-1)n hay (n-1)n,…,3.2,2.1 hay 12
,22
,
…,n2
(không kể dấu) tức có dạng ( 1) k n k
nk k C a −
− hay tổng quát hơn ( )1 k n k k
nk k C a b−
− thì ta có thể
dùng đạo hàm đến cấp 2 để tính. Xét đa thức
( ) 0 1 1
...
n n n n n
n n na bx C C a bx C b x−
+ = + + +
Khi đó đạo hàm hai vế theo x ta được:
( )
1 1 1 2 2 2 1
2 ...
n n n n n n
n n nbn a bx C a b C a b x nC b x
− − − −
+ = + +
Đạo hàm lần nữa:
( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 2 2 1
1 2.1 ... 1 2n n n n n
n nb n n a bx C a b n n C b x− − −
− + = + + −
Đến đây ta gần như giải quyết xong ví dụ toán chỉ việc thay a,b,x bởi các hằng số thích hợp nữa thôi.
Ví dụ 1:(ĐH BKHN-1999) Tính tổng ( )
11 2 3 4
2 3 4 ... 1
n n
n n n n nC C C C nC
−
− + − + + −
Ví dụ2: (ĐH AN-CS Khối A 1998) Cho ( ) ( ) ( )1 , 2
n
f x x n= + ≤ ≤ ¢
a.Tính ( )1f ′′
b.Chứng minh rằng:
( ) ( )2 3 2
2.1 3.2 ... 1 1 2n n
n n nC C n nC n n −
+ + + − = −
Ví dụ3: Chứng minh rằng: ( ) ( ) ( )1 2 2
2.1 3.2 ... 1 ... 1 1 2p n n
n n n nC C n pC n nC n n −
+ + + + + + + = +
Bài 1:(CĐSP Bến Tre Khối A-2002) Chứng minh rằng:
1 1 19 19
20 20 20... 2C C C+ + + =
Bài 2:(CĐ Khối T-M-2004)Chứng minh rằng :
2004
0 2 1 2004 2004
2004 2004 2004
3 1
2 ... 2
2
C C C
+
+ + + =
Bài 3:(ĐHKTQD-2000) Chứng minh:
( ) ( )1 1 2 2 2 2 1
2 1.2 . 2.2 . 3.2 . ... .3 1
n n n n n n
n n n nx C C C nC n n− − − −
+ = + + + + = ∀ ≤ ∈¢
4. Bài 4: Rút gọn tổng:
2 1 2008 2 2 2007 2 2009
2009 2009 20091 2 2 2 ... 2009C C C+ + +
VD7. Với n là số nguyên dương, chứng minh rằng:
1. ( )1 2 3 1 1
2 3 ... 1 .2n n n
n n n n nC C C n C nC n− −
+ + + + − + =
2. ( ) ( )2 3 2
2.1. 3.2. ... 1 . 1 .2n n
n n nC C n nC n n −
+ + + − = −
3. ( ) ( )2 3 4 1
2 3 ... 1 2 2 1n n
n n n nC C C n C n −
+ + + + − = − +
4. C1
n + 2 C2
n + … + (n – 1) Cn-1
n + n Cn
n = n. 2n-1
5. 2.1 C2
n + 3.2 C3
n + … + n (n – 1) Cn
n = n (n – 1) 2n-2
3.Sử dụng tích phân
Dấu hiệu: Khi biểu thức có dạng
1
1
k
nC
k +
, hoặc
1
( 1)( 2)
k
nC
k k+ +
thì ta sẽ lấy tích phân hai vế, sau đó
khéo léo chọn a, b sao cho phù hợp.
Ví dụ 1. Cho n là số nguyên dương. Tính tổng
2 3
0 1 22 1 2 1 2 1
...
2 3 2
n
n
n n n nC C C C
− − −
+ + + +
Ví dụ 2.Cho n là số nguyên dương, chứng minh
2
1 3 5 2 1
2 2 2 2
1 1 1 1 2 1
...
2 4 6 2 2 1
n
n
n n n nC C C C
n n
− −
+ + + + =
+
Ví dụ 3:. Cho n là số nguyên dương, chứng minh rằng:
1)
1
1 31 1 1 2 1
1 ...
2 3 1 1
n
n
n n nC C C
n n
+
−
+ + + + =
+ +
2)
( )
( )0 2 1 3 2 111 1 1
2 2 2 ... 2 1 1
2 3 1 1
n
nn n
n n n nC C C C
n n
+−
− + + + = + −
+ +
Ví dụ 4:
1. Tính tích phân ( )
1
2
0
1
n
I x x dx= −∫
2. Chứng minh rằng
( )0 1 2 3 11 1 1 1 1
...
2 4 6 8 2 2 2 2
n
n
n n n n nC C C C C
n n
−
− + − + + =
+ +
Ví dụ 5:
1. Tính tích phân ( )
1
2 3
0
1
n
I x x dx= +∫
2. Chứng minh rằng
1
0 1 21 1 1 1 2 1
...
3 6 9 3 3 3 3
n
n
n n n nC C C C
n n
+
−
+ + + + =
+ +
3. Tính tổng sau: 0 1 2 3 n
n n n n n
1 1 1 1
n 1
1
S .C .C C C ... C
1 2 3 4 +
= + + + + +
4.Sử Dụng Số Phức
Dạng 1:Khai triển (1 + x)n
, cho x nhận giá trị là những số phức thích hợp hoặc khai triển trực tiếp các
số phức
Ví dụ 1:
5. Tính tổng A = 2008
2009
C2006
2009
C2004
2009
C...6
2009
C4
2009
C2
2009
C0
2009
C +−++−+−
B= 2009
2009
C2007
2009
C2005
2009
C...7
2009
C5
2009
C3
2009
C1
2009
C −+−−+−+−
Ví dụ 2:
Tính tổng: C =
−+−−+− 50
50
C25348
50
C24346
50
C233...4
50
C232
50
3C0
50
C
502
1
Ví dụ 3:
Tính tổng: D = 20
20
C18
20
3C16
20
C23...6
20
C734
20
C832
20
C930
20
C103 +−++−+−
Dạng 2: Khai triển (1 + x)n
, đạo hàm hai vế theo x sau đó cho x nhận giá trị là những số phức thích
hợp
Ví dụ 1:
Tính tổng: D = 29
30
29C27
30
27C25
30
25C...7
30
7C5
30
5C3
30
3C1
30
C +−++−+−
E = 30
30
30C28
30
28C26
30
26C...8
30
8C6
30
6C4
30
4C2
30
2C +−++−+−
Ví dụ 2:
Tính tổng S = 20
20
C1020.318
20
C918.3...6
20
C36.34
20
C24.32
20
2.3C −+−+−
Ví dụ 3:
Tính các tổng sau: M = 14
15
15C12
15
13C...6
15
7C4
15
5C2
15
3C0
15
C −++−+−
N = 15
15
16C13
15
14C...7
15
8C5
15
6C3
15
4C1
15
2C −++−+−
MỘT SỐ BÀI TẬP:
1- Tính các tổng sau:
( ) ( ) ( ) ( ) 29
30
C
29
32927
30
C
27
327...5
30
C
5
353
30
C
3
331
30
C3
1
A +−−+−=
30
30
C1530.328
30
C1428.3...6
30
C36.34
30
C24.32
30
2.3C
2
A +−−+−=
ĐS: A1 = 29.2315 ; A2 = - 45.229
2- Tính các tổng sau:
24
25
23.24C22
25
21.22C...8
25
7.8C6
25
5.6C4
25
3.4C2
25
2C0
25
C
1
B −++−+−+=
25
25
24.25C23
25
22.23C...9
25
8.9C7
25
6.7C5
25
4.5C3
25
2.3C1
25
C
2
B −++−+−+=
ĐS: B1 = 75.214
– 1; B2 = –25(1 + 3.214
)
3- Tính các tổng sau:
20
20
21C18
20
19C16
20
17C...6
20
7C4
20
5C2
20
3C0
20
C
1
C +−++−+−=
19
20
20C17
20
18C15
20
16C...7
20
8C5
20
6C3
20
4C1
20
C2
2
C −+−+−+−=