王 峰
2008年高考安徽卷中有這樣的一道選擇題:設(shè)(1+x)8=a0+a1x+…+a8x8,則a0,a1,…,a8中奇數(shù)的個數(shù)為 .
(A)2 (B)3 (C)4 (D)5.
由于a0,a1,…,a8都是二項式系數(shù),故考生大都是將它們翻譯成數(shù)學(xué)式子后通過計算而獲解的,當(dāng)然若利用組合數(shù)性質(zhì)Cmn=Cn-m猲(m、n∈N+,且m≤n)去處理,則會更快一些.筆者認(rèn)為本題難度不大,但是它容易使我們產(chǎn)生疑問:二項式展開式的二項式系數(shù)的奇偶個數(shù)有沒有規(guī)律性?若有其規(guī)律是什么 ?帶著這兩個問題,筆者作了一番探究,發(fā)現(xiàn)有如下幾個正確的結(jié)論:
結(jié)論1 若n=2k-1(k∈N+),則(a+b)n展開式的二項式系數(shù)皆為奇數(shù),即Cr2k-1(0≤r≤2r-1)為奇數(shù).
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明此結(jié)論:
(1)當(dāng)r=0時,結(jié)論顯然成立.
(2)假設(shè)當(dāng)r=t(0≤t<2k-1)時,結(jié)論成立,即Ct2k-1為奇數(shù),則當(dāng)r=t+1時,Ct+12k-1=(2k-1)!(t+1)!(2k-t-2)!=2k-t-1t+1?
(2k-1)!t!(2k-t-1)!=(2kt+1-1)Ct2k-1.
因為組合數(shù)Ct+12k-1、Ct2k-1為整數(shù),所以2kt+1-1必為整數(shù),又2k為偶數(shù),則t+1必為偶數(shù),故可設(shè)t+1=2u?k0(k0為奇數(shù)),所以Ct+12k-1=(2k2u?k0-1),Ct+12k-1=(2k-uk0-1)Ct2k-1.由2k-u為偶數(shù),2k-u猭0為整數(shù)以及k0為奇數(shù),故知2k-u猭0必含因數(shù)2,即2k-u猭0必為偶數(shù),從而知2k-u猭0-1為奇數(shù),又由歸納假設(shè)Ct2k-1為奇數(shù),所以Ct+12k-1為奇數(shù),即當(dāng)r=t+1時,結(jié)論成立.綜合(1)(2)知,Cr2k-1(0≤r≤2r-1)為奇數(shù)成立.
結(jié)論2 若n=2k(k∈N+),則(a+b)n展開式的二項式系數(shù)中除了C0n和Cnn兩個數(shù)外,其余各數(shù)皆為偶數(shù),即Ct2k(1≤r≤2k-1)為偶數(shù).
由結(jié)論1知Cr2k-1及Cr-12k-1均為奇數(shù),所以Cr2k=Cr2k-1+Cr-12k-1為偶數(shù).
注:當(dāng)k=3時,即為08年安徽高考題,由結(jié)論2易知選A.
結(jié)論3 若n=2k-2(k≥2,k∈N),則(a+b)n展開式的二項式系數(shù)的奇偶數(shù)相互交錯出現(xiàn),易知奇數(shù)個數(shù)為2k-1,偶數(shù)個數(shù)為2k-1-1.
因為Cr2k-1=Cr2k-2+Cr-12k-2,又由上述結(jié)論2知Cr2k-1為奇數(shù),所以Cr2k-2和Cr-12k-2中一奇一偶,從而說明(a+b)2k-2展開式的二項式系數(shù)的奇偶數(shù)是交錯出現(xiàn)的.
結(jié)論4 若n=2k-3(k≥3,k∈N),則(a+b)n展開式的二項式系數(shù)按奇、奇與偶、偶的規(guī)律交錯出現(xiàn),其中奇數(shù)個數(shù)為2k-1,偶數(shù)個數(shù)為2k-1-2.
因Cr2k-1=Cr2k-2+Cr-12k-2=(Cr2k-3+Cr-12k-3)+(Cr-12k-3+Cr-22k-3)=Cr2k-3+2Cr-12k-3+Cr-22k-3,及由結(jié)論2知Cr2k-1為奇數(shù),故Cr2k-3和Cr-22k-3必為一奇一偶,又C02k-3,C12k-3都為奇數(shù),因此知結(jié)論4成立.
值得注意的是07年高考湖南卷理第15題同本文開頭提供的真是如出一轍,若利用上述結(jié)論,此道考題就變得如此簡單,讀者不妨一試.