Home » Tổ hợp » Số hạng có hệ số lớn nhất trong khai triển nhị thức
Số hạng có hệ số lớn nhất trong khai triển nhị thức
July 31, 2013 | Posted by
Hồng Phi |
0
comments
Ví dụ
Khai triển $P(x)=\left(1+3x\right)^8$ thành đa thức $P(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_{8}x^{8}$. Tìm số lớn nhất trong các số $a_0, a_1,a_2,\dots, a_8$.
Giải.
Ta có $\displaystyle P(x)=\left(1+3x\right)^8=\sum_{k=0}^8C_8^k.3^k.x^k.$ Như vậy $a_k=C_8^k.3^k,\;k=0, 1, 2,..., 8$.
Giả sử $a_k\leq a_{k+1}$. Khi đó, \begin{align*}
&\;C_8^k.3^k\leq C_8^{k+1}.3^{k+1}\Leftrightarrow \dfrac{8!}{k!(8-k)!}\leq 3\cdot\dfrac{8!}{(k+1)!(7-k)!}\\
\Leftrightarrow&\; k+1\leq 3(8-k)\Leftrightarrow k\leq \dfrac{23}{4}=5.75\Leftrightarrow k\in\{0; 1; 2; 3; 4; 5\}.
\end{align*}
Suy ra, $a_0\leq a_1\leq a_2\leq a_3\leq a_4\leq a_5\leq a_6$ và $a_7\geq a_8$.
So sánh $a_6=C_8^6.3^6=20412$ với $a_7=C_8^7.3^7=17496$ ta có $a_6$ là số lớn nhất trong các số $a_0, a_1,a_2,\dots, a_8$.
Nhận xét.
+) Lời giải trên đã sử dụng ý tưởng phân dãy số hạng $a_1, a_2, \dots, a_n$ thành nhiều nhóm nhỏ, rồi tìm số hạng lớn nhất trong mỗi nhóm, từ đó so sánh chúng với nhau và tìm được số hạng lớn nhất.
+) Để dễ hình dung, giả sử ta phân được thành 3 nhóm và các số hạng trong mỗi nhóm sẽ tăng dần hoặc giảm dần. Chẳng hạn như,
$$\big| \underbrace{a_1\leq a_2\leq \dots\leq a_i}_{\text{nhóm 1}}\big| \underbrace{ a_{i+1}\geq a_{i+2}\geq\dots\geq a_j}_{\text{nhóm 2}} \big|\underbrace{a_{j+1}\leq a_{j+2}\leq\dots\leq a_n}_{\text{nhóm 3}}\big|$$
Như vậy, số hạng lớn nhất trong nhóm 1 là $a_i$, số hạng lớn nhất trong nhóm 2 là $ a_{i+1}$, số hạng lớn nhất trong nhóm 3 là $a_n$. Tiếp tục so sánh 3 số $a_i, a_{i+1}, a_n$ với nhau để tìm ra số hạng lớn nhất trong cả dãy $a_1, a_2, \dots, a_n$.
+) Bằng cách giải bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ với ẩn là số nguyên $k$ nằm trong giới hạn từ $1$ đến $n$ ta sẽ phân được thành các nhóm mà số hạng trong mỗi nhóm tăng dần. Còn lại các số nguyên $k$ nằm trong giới hạn từ $1$ đến $n$ nhưng không thỏa mãn bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ thì sẽ là nghiệm của bất phương trình $a_k\geq a_{k+1}$, nên các số nguyên $k$ này sẽ phân thành các nhóm mà số hạng trong mỗi nhóm giảm dần. Cụ thể như trong ví dụ trên, bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ nghiệm đúng với các số nguyên $k\leq \dfrac{23}{4}=5.75$, tức là $k\in\{0; 1; 2; 3; 4; 5\}$. Như thế $a_0\leq a_1\leq a_2\leq a_3\leq a_4\leq a_5\leq a_6$. Các số nguyên còn lại là nghiệm của bất phương trình $a_k\geq a_{k+1}$, nghĩa là $a_7\geq a_8$.
Bài tập.
1) Tìm số hạng có hệ số lớn nhất trong khai triển nhị thức Newton của $\left(\dfrac{1}{3}+\dfrac{2x}{3}\right)^{10}$.
Khai triển $P(x)=\left(1+3x\right)^8$ thành đa thức $P(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_{8}x^{8}$. Tìm số lớn nhất trong các số $a_0, a_1,a_2,\dots, a_8$.
Giải.
Ta có $\displaystyle P(x)=\left(1+3x\right)^8=\sum_{k=0}^8C_8^k.3^k.x^k.$ Như vậy $a_k=C_8^k.3^k,\;k=0, 1, 2,..., 8$.
Giả sử $a_k\leq a_{k+1}$. Khi đó, \begin{align*}
&\;C_8^k.3^k\leq C_8^{k+1}.3^{k+1}\Leftrightarrow \dfrac{8!}{k!(8-k)!}\leq 3\cdot\dfrac{8!}{(k+1)!(7-k)!}\\
\Leftrightarrow&\; k+1\leq 3(8-k)\Leftrightarrow k\leq \dfrac{23}{4}=5.75\Leftrightarrow k\in\{0; 1; 2; 3; 4; 5\}.
\end{align*}
Suy ra, $a_0\leq a_1\leq a_2\leq a_3\leq a_4\leq a_5\leq a_6$ và $a_7\geq a_8$.
So sánh $a_6=C_8^6.3^6=20412$ với $a_7=C_8^7.3^7=17496$ ta có $a_6$ là số lớn nhất trong các số $a_0, a_1,a_2,\dots, a_8$.
Nhận xét.
+) Lời giải trên đã sử dụng ý tưởng phân dãy số hạng $a_1, a_2, \dots, a_n$ thành nhiều nhóm nhỏ, rồi tìm số hạng lớn nhất trong mỗi nhóm, từ đó so sánh chúng với nhau và tìm được số hạng lớn nhất.
+) Để dễ hình dung, giả sử ta phân được thành 3 nhóm và các số hạng trong mỗi nhóm sẽ tăng dần hoặc giảm dần. Chẳng hạn như,
$$\big| \underbrace{a_1\leq a_2\leq \dots\leq a_i}_{\text{nhóm 1}}\big| \underbrace{ a_{i+1}\geq a_{i+2}\geq\dots\geq a_j}_{\text{nhóm 2}} \big|\underbrace{a_{j+1}\leq a_{j+2}\leq\dots\leq a_n}_{\text{nhóm 3}}\big|$$
Như vậy, số hạng lớn nhất trong nhóm 1 là $a_i$, số hạng lớn nhất trong nhóm 2 là $ a_{i+1}$, số hạng lớn nhất trong nhóm 3 là $a_n$. Tiếp tục so sánh 3 số $a_i, a_{i+1}, a_n$ với nhau để tìm ra số hạng lớn nhất trong cả dãy $a_1, a_2, \dots, a_n$.
+) Bằng cách giải bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ với ẩn là số nguyên $k$ nằm trong giới hạn từ $1$ đến $n$ ta sẽ phân được thành các nhóm mà số hạng trong mỗi nhóm tăng dần. Còn lại các số nguyên $k$ nằm trong giới hạn từ $1$ đến $n$ nhưng không thỏa mãn bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ thì sẽ là nghiệm của bất phương trình $a_k\geq a_{k+1}$, nên các số nguyên $k$ này sẽ phân thành các nhóm mà số hạng trong mỗi nhóm giảm dần. Cụ thể như trong ví dụ trên, bất phương trình $a_k\leq a_{k+1}$ nghiệm đúng với các số nguyên $k\leq \dfrac{23}{4}=5.75$, tức là $k\in\{0; 1; 2; 3; 4; 5\}$. Như thế $a_0\leq a_1\leq a_2\leq a_3\leq a_4\leq a_5\leq a_6$. Các số nguyên còn lại là nghiệm của bất phương trình $a_k\geq a_{k+1}$, nghĩa là $a_7\geq a_8$.
Bài tập.
1) Tìm số hạng có hệ số lớn nhất trong khai triển nhị thức Newton của $\left(\dfrac{1}{3}+\dfrac{2x}{3}\right)^{10}$.
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
Post a Comment
+) Khi đăng nhận xét, bạn vui lòng viết Tiếng Việt đủ dấu và nhận xét đó có liên quan đến bài viết. Rất vui vì bạn đã đọc bài và cho ý kiến.
+) Vì có nhiều spam comments nên chế độ bình luận "ẩn danh" (nặc danh) đã đóng lại.