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二项式展开计算器

输入二项式的两项和指数 n,即可得到 (a + b)ⁿ 的完整展开式,包括精确系数、每一项的表格以及通项公式。可以求第 3 项、x⁴ 的系数,或完全不含 x 的项。各项可以是数字、字母(如 x),或两者兼有——2x、−3y²、x⁻¹、1/2。免费,无需注册。

一个数字、一个变量,或两者兼有:2x、−3y、x^2、1/2、x^-1。只能使用一个字母。

从 0 到 100 的整数。

从 1 到 n + 1,从第一项开始计数。

输入 p。对于不含 x 的项,请使用 0。

结果

32x⁵ + 240x⁴ + 720x³ + 1080x² + 810x + 243

(2x + 3)⁵ 的展开式

6

合并同类项后的各项

3125

系数之和

通项

T(k + 1) = C(5, k) · (2x)^(5 − k) · (3)^k,k = 0、1、…、5

将每个变量都设为 1,展开式即变为一个数:(2 + 3)⁵ = 3125。

第 3 项

T(3) = C(5, 2) · (2x)³ · (3)² = 10 × 8x³ × 9 = 720x³

逐项列出

kC(n, k)a 部分b 部分项
0132x⁵132x⁵
1516x⁴3240x⁴
2108x³9720x³
3104x²271080x²
452x81810x
511243243

如何使用二项式展开计算器

  1. 1. 输入两项。 按纸上书写的方式写出 a 和 b:2x、-3y^2、x^-1、1/2、(3/4)x。每一项可以使用一个字母,两项可以使用相同或不同的字母。b 的符号应放在 b 中:对于 (x − 2)ⁿ,输入 -2。
  2. 2. 输入指数。 任意从 0 到 100 的整数。
  3. 3. 可选:查找某一项。 输入项数可查看该项是如何构成的,或输入幂次 p 以获得 xᵖ 的系数——对于不含 x 的项,请使用 0。
  4. 4. 阅读结果。 展开式显示在顶部,附有系数之和、通项公式,以及一个表格,其中列出每一项的二项式系数及其 a、b 部分。

二项式定理

(a + b)ⁿ = Σ C(n, k) · aⁿ⁻ᵏ · bᵏ,   k = 0, 1, …, n
C(n, k) = n! ÷ (k!(n − k)!)

从第一项到最后一项,a 的幂从 n 降到 0,而 b 的幂从 0 升到 n,两者之和始终为 n。系数 C(n, k) 即帕斯卡三角形第 n 行的各项:当 n = 4 时为 1、4、6、4、1。通项即第 (k + 1) 项,T(k + 1) = C(n, k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ;在合并同类项之前,(a + b)ⁿ 的展开式共有 n + 1 项。

示例

  1. (2x + 3)⁵。 系数为 1、5、10、10、5、1,每一项使用 (2x)⁵⁻ᵏ 与 3ᵏ:32x⁵ + 240x⁴ + 720x³ + 1080x² + 810x + 243。第 3 项为 C(5, 2)·(2x)³·3² = 10 × 8x³ × 9 = 720x³。作为检验,令 x = 1 得 (2 + 3)⁵ = 3125,恰好是各系数之和。
  2. (x − 2)³。 取 b = −2 时符号交替:x³ − 6x² + 12x − 8。
  3. (1 + x)¹⁰ 中 x³ 的系数。 输入 a = 1、b = x、n = 10,并求 p = 3。该项为 C(10, 3)·1⁷·x³,因此系数为 120。
  4. (x² + 1/x)⁶ 中不含 x 的项。 输入 a = x^2、b = x^-1。第 k 项中 x 的指数为 2(6 − k) − k = 12 − 3k。当 k = 4 时指数为 0,因此常数项为 C(6, 4) = 15。
常见错误正确做法
把 (2x)⁵ 写成 2x⁵整个项都要取幂:(2x)⁵ = 32x⁵
丢失 b 的符号把 (x − 2)ⁿ 视为 (x + (−2))ⁿ,因此 b 的奇数次幂为负
在公式中从 1 开始数项第 r 项使用 k = r − 1,因此第一项的 k = 0
用这种方法展开 (a + b)⁻¹ 或 (a + b)^(1/2)这些展开是无穷级数,而非有限和——请参见泰勒级数计算器

常见问题

如何展开 (a + b)^n?
把 C(n, k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ 对 k = 0 至 n 求和。系数 C(n, k) 取自帕斯卡三角形第 n 行。对于 (x + 1)⁴,系数 1、4、6、4、1 给出 x⁴ + 4x³ + 6x² + 4x + 1。
如何求二项式展开中的某一项?
使用通项 T(k + 1) = C(n, k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ。第 4 项的 k = 3。若要求含 xᵖ 的项,则写出第 k 项中 x 的指数,令其等于 p,解出 k,再计算该项。
如何求与 x 无关的项?
把通项中 x 的指数写成 k 的函数,令其为 0 并解出 k。若 k 是 0 至 n 之间的整数,则常数项为 C(n, k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ;若不是整数,则不存在常数项。在计算器中输入 p = 0 即可自动完成。
二项式展开有多少项?
(a + b)ⁿ 有 n + 1 项,从 k = 0 到 k = n。当 a 与 b 含有相同的变量时,某些项可能会合并或消失。(x + x)ⁿ 会合并为单独的一项 2ⁿxⁿ。
系数之和是多少?
把每个变量都设为 1:(ax + b)ⁿ 的系数之和即 (a + b)ⁿ。对于 (2x + 3)⁵,即 5⁵ = 3125。这是检验展开式的快捷方法。
指数可以是负数或分数吗?
在有限二项式定理中不行。(1 + x)⁻¹ 与 (1 + x)^(1/2) 展开为无穷级数,在 |x| < 1 时成立,这由泰勒级数计算器处理。对于从 0 到 100 的整数指数,本计算器给出精确的有限展开式。
这与帕斯卡三角形有何关系?
帕斯卡三角形第 n 行列出 C(n, 0)、C(n, 1)、…、C(n, n),当 a 与 b 的系数均为 1 时,它们恰好是 (a + b)ⁿ 的系数。帕斯卡三角形生成器可以打印任意多行。

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