已知按 xx 的升幂排列,(2+ax)6(2+ax)^6 的二项式展开式的前三项分别为 64−960x+bx264 - 960x + bx^2。

  1. (a)

    求 aa 和 bb 的值。

  2. (b)

    利用前面求得的值,求 (1+3x2)5(2+ax)6(1+3x^2)^5(2+ax)^6 展开式中 x3x^3 的系数。

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完整解法

6(a)

1. Expand the first three terms of $(2+ax)^6$ using the binomial theorem

The first three terms of the expansion of (2+ax)6(2+ax)^6 are:
26+(61)25(ax)+(62)24(ax)22^6 + \binom{6}{1} 2^5 (ax) + \binom{6}{2} 2^4 (ax)^2
=64+6(32)(ax)+15(16)(a2x2)= 64 + 6(32)(ax) + 15(16)(a^2 x^2)
=64+192ax+240a2x2= 64 + 192ax + 240a^2 x^2

2. Compare the coefficient of $x$ to find $a$

Comparing the coefficient of xx with the given expansion 64−960x+bx264 - 960x + bx^2:
192a=−960192a = -960
a=−5a = -5

3. Compare the coefficient of $x^2$ to find $b$

Comparing the coefficient of x2x^2:
b=240a2b = 240a^2
Substitute a=−5a = -5:
b=240(−5)2b = 240(-5)^2
b=240(25)=6000b = 240(25) = 6000

答案

a=−5a = -5, b=6000b = 6000

6(b)

1. Retrieve the value of $a$ from part (a) and find the $x^3$ term in the expansion of $(2+ax)^6$.

From part (a), a=−5a = -5.
The term in x3x^3 for (2−5x)6(2-5x)^6 is:
(63)(2)3(−5x)3=20(8)(−125x3)=−20000x3\binom{6}{3}(2)^3(-5x)^3 = 20(8)(-125x^3) = -20000x^3

2. Expand $(1+3x^2)^5$ up to the term in $x^2$.

(1+3x2)5=15+(51)(1)4(3x2)+⋯=1+15x2+…(1+3x^2)^5 = 1^5 + \binom{5}{1}(1)^4(3x^2) + \dots = 1 + 15x^2 + \dots

3. Identify and multiply the terms that produce $x^3$ in the product.

We need the x3x^3 terms from the product:
(1+15x2+… )(64−960x+6000x2−20000x3+… )(1 + 15x^2 + \dots)(64 - 960x + 6000x^2 - 20000x^3 + \dots)

The terms in x3x^3 are:
(1)(−20000x3)+(15x2)(−960x)(1)(-20000x^3) + (15x^2)(-960x)
=−20000x3−14400x3=−34400x3= -20000x^3 - 14400x^3 = -34400x^3

答案

−34400-34400

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