按 xx 的升幂展开并简化 (12−2x)5\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5,直到前 4 项。 由此,若在
(1+ax+3x2)(12−2x)5\left(1+ax+3x^2\right)\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5
的展开式中 x2x^2 的系数为 132\frac{13}{2},求 aa 的值。
利用第 (i) 部分的答案,计算 (0.47)5(0.47)^5 的值,精确到 5 位小数。

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完整解法

6(i)

1. Apply the Binomial Theorem to expand the expression up to the first 4 terms

(12−2x)5=(12)5+(51)(12)4(−2x)+(52)(12)3(−2x)2+(53)(12)2(−2x)3+…\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5 = \left(\frac{1}{2}\right)^5 + \binom{5}{1}\left(\frac{1}{2}\right)^4(-2x) + \binom{5}{2}\left(\frac{1}{2}\right)^3(-2x)^2 + \binom{5}{3}\left(\frac{1}{2}\right)^2(-2x)^3 + \dots

2. Simplify each term to obtain the final expansion

=132+5(116)(−2x)+10(18)(4x2)+10(14)(−8x3)= \frac{1}{32} + 5\left(\frac{1}{16}\right)(-2x) + 10\left(\frac{1}{8}\right)(4x^2) + 10\left(\frac{1}{4}\right)(-8x^3)
=132−1016x+408x2−804x3= \frac{1}{32} - \frac{10}{16}x + \frac{40}{8}x^2 - \frac{80}{4}x^3
=132−58x+5x2−20x3= \frac{1}{32} - \frac{5}{8}x + 5x^2 - 20x^3

答案

132−58x+5x2−20x3\frac{1}{32} - \frac{5}{8}x + 5x^2 - 20x^3

6(ii)

1. Expand $\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5$ up to the $x^2$ term (from part (i)).

(12−2x)5=(12)5+(51)(12)4(−2x)+(52)(12)3(−2x)2+…\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5 = \left(\frac{1}{2}\right)^5 + \binom{5}{1}\left(\frac{1}{2}\right)^4(-2x) + \binom{5}{2}\left(\frac{1}{2}\right)^3(-2x)^2 + \dots
=132−58x+5x2+…= \frac{1}{32} - \frac{5}{8}x + 5x^2 + \dots

2. Identify the terms in the product that result in $x^2$.

In the product (1+ax+3x2)(132−58x+5x2+… )\left(1+ax+3x^2\right)\left(\frac{1}{32} - \frac{5}{8}x + 5x^2 + \dots\right), the x2x^2 terms are:
1(5x2)+(ax)(−58x)+(3x2)(132)1(5x^2) + (ax)\left(-\frac{5}{8}x\right) + (3x^2)\left(\frac{1}{32}\right)

3. Form an equation using the given coefficient of $x^2$ and solve for $a$.

Coefficient of x2=5−58a+332x^2 = 5 - \frac{5}{8}a + \frac{3}{32}
Given that the coefficient is 132\frac{13}{2}:
5−58a+332=1325 - \frac{5}{8}a + \frac{3}{32} = \frac{13}{2}
16332−58a=20832\frac{163}{32} - \frac{5}{8}a = \frac{208}{32}
−58a=4532-\frac{5}{8}a = \frac{45}{32}
a=−4532×85=−94a = -\frac{45}{32} \times \frac{8}{5} = -\frac{9}{4}

答案

a=−94a = -\frac{9}{4}

6(iii)

1. Find the value of $x$ to substitute by equating the expression in the brackets to $0.47$.

12−2x=0.47\frac{1}{2} - 2x = 0.47
0.5−2x=0.470.5 - 2x = 0.47
2x=0.032x = 0.03
x=0.015x = 0.015

2. Substitute $x = 0.015$ into the expansion from part (i).

From part (i), (12−2x)5≈132−58x+5x2−20x3\left(\frac{1}{2}-2x\right)^5 \approx \frac{1}{32} - \frac{5}{8}x + 5x^2 - 20x^3

Substitute x=0.015x = 0.015:
(0.47)5≈132−58(0.015)+5(0.015)2−20(0.015)3(0.47)^5 \approx \frac{1}{32} - \frac{5}{8}(0.015) + 5(0.015)^2 - 20(0.015)^3

3. Evaluate the expression and round to 5 decimal places.

(0.47)5≈0.03125−0.009375+0.001125−0.0000675(0.47)^5 \approx 0.03125 - 0.009375 + 0.001125 - 0.0000675
(0.47)5≈0.0229325(0.47)^5 \approx 0.0229325
(0.47)5≈0.02293 (to 5 d.p.)(0.47)^5 \approx 0.02293 \text{ (to 5 d.p.)}

答案

0.022930.02293

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