(2x−1x)5(x+1x)(2x-\dfrac{1}{x})^{5}(x+\dfrac{1}{x})的展开式中的常数项为()(\quad)
A. 2020
B. −20-20
C. 4040
D. −40-40

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完整解法

1. 写出二项展开式的通项公式

根据二项式定理,(2x−1x)5(2x-\dfrac{1}{x})^{5} 的展开式的通项公式为:
Tr+1=C5r(2x)5−r(−1x)r=(−1)r25−rC5rx5−2rT_{r+1} = C_{5}^{r} (2x)^{5-r} \left(-\dfrac{1}{x}\right)^{r} = (-1)^{r} 2^{5-r} C_{5}^{r} x^{5-2r}
其中 0≤r≤5,r∈Z0 \le r \le 5, r \in \mathbb{Z}。

2. 分析常数项的构成并确定相应的 $r$ 值

要求 (2x−1x)5(x+1x)(2x-\dfrac{1}{x})^{5}(x+\dfrac{1}{x}) 展开式中的常数项,可将其拆解为:
(2x−1x)5⋅x+(2x−1x)5⋅1x(2x-\dfrac{1}{x})^{5} \cdot x + (2x-\dfrac{1}{x})^{5} \cdot \dfrac{1}{x}
因此,常数项的来源有以下两种情况:

  1. 前一部分中 (2x−1x)5(2x-\dfrac{1}{x})^{5} 的展开式中含 x−1x^{-1} 的项与 xx 相乘,此时令 5−2r=−15-2r = -1,解得 r=3r = 3;
  2. 后一部分中 (2x−1x)5(2x-\dfrac{1}{x})^{5} 的展开式中含 x1x^{1} 的项与 1x\dfrac{1}{x} 相乘,此时令 5−2r=15-2r = 1,解得 r=2r = 2。

3. 计算各项系数并求和得出常数项的值

当 r=3r=3 时,代入通项公式得:
T4=(−1)322C53x−1=−40x−1T_{4} = (-1)^{3} 2^{2} C_{5}^{3} x^{-1} = -40 x^{-1}
该项与 xx 相乘得到的常数项为 −40-40;

当 r=2r=2 时,代入通项公式得:
T3=(−1)223C52x=80xT_{3} = (-1)^{2} 2^{3} C_{5}^{2} x = 80 x
该项与 1x\dfrac{1}{x} 相乘得到的常数项为 8080。

所以,展开式中的常数项为 −40+80=40-40 + 80 = 40。
故正确选项为 C。

答案

C

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