写出 (x2+mx)9\left(x^{2}+\dfrac{m}{x}\right)^{9} 按 x 的降幂展开式中的前三项,其中 mm 是一个整数。 已知在 (x2+mx)9\left(x^{2}+\dfrac{m}{x}\right)^{9} 的展开式中,x3x^{3} 的系数为 −126-126, 证明 m=−1m=-1。 由此,求 (2−1x3)(x2+mx)9\left(2-\dfrac{1}{x^{3}}\right)\left(x^{2}+\dfrac{m}{x}\right)^{9} 的展开式中的常数项。

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完整解法

7((a))

1. Apply the binomial theorem to write the first three terms of the expansion.

(x2+mx)9=(90)(x2)9+(91)(x2)8(mx)+(92)(x2)7(mx)2+…\left(x^{2}+\frac{m}{x}\right)^{9} = \binom{9}{0}(x^{2})^{9} + \binom{9}{1}(x^{2})^{8}\left(\frac{m}{x}\right) + \binom{9}{2}(x^{2})^{7}\left(\frac{m}{x}\right)^{2} + \dots

2. Simplify the terms to obtain the final expression in descending powers of x.

=1(x18)+9(x16)(mx)+36(x14)(m2x2)+…= 1(x^{18}) + 9(x^{16})\left(\frac{m}{x}\right) + 36(x^{14})\left(\frac{m^{2}}{x^{2}}\right) + \dots
=x18+9mx15+36m2x12= x^{18} + 9mx^{15} + 36m^{2}x^{12}

答案

x18+9mx15+36m2x12x^{18} + 9mx^{15} + 36m^{2}x^{12}

7((b))((i))

1. Write down the general term for the expansion of $\left(x^{2}+\frac{m}{x}\right)^{9}$

The general term is given by:
Tr+1=(9r)(x2)9−r(mx)rT_{r+1} = \binom{9}{r} (x^2)^{9-r} \left(\frac{m}{x}\right)^r
Tr+1=(9r)x18−2r⋅mrx−rT_{r+1} = \binom{9}{r} x^{18-2r} \cdot m^r x^{-r}
Tr+1=(9r)mrx18−3rT_{r+1} = \binom{9}{r} m^r x^{18-3r}

2. Find the value of $r$ for the term in $x^3$

For the term in x3x^3, we equate the power of xx to 3:
18−3r=318 - 3r = 3
3r=153r = 15
r=5r = 5

3. Equate the coefficient to $-126$ and solve for $m$

Substitute r=5r = 5 into the coefficient part of the general term:
Coefficient=(95)m5\text{Coefficient} = \binom{9}{5} m^5
126m5=−126126 m^5 = -126
m5=−1m^5 = -1
m=−1(shown)m = -1 \quad \text{(shown)}

答案

Shown that m=−1m = -1.

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