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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2023 Oct Q1

A Level / Edexcel / P4

IAL 2023 Oct Paper · Question 1

题目

Problem

(a) Find the first four terms, in ascending powers of xx, of the binomial expansion of

8(25x)2\frac{8}{(2-5x)^2}

writing each term in simplest form.

(4)

(b) Find the range of values of xx for which this expansion is valid.

(1)
题目中文翻译

(a) 求

8(25x)2\frac{8}{(2-5x)^2}

xx 的升幂展开时的前四项,并将每一项写成最简形式。

(b) 求该展开式成立时 xx 的取值范围。

解答

(a)

解法一

思路

展开

先从分母中提出 222^2,把原式改写成 2(15x2)22(1-\frac{5x}{2})^{-2}。再使用二项式展开

(1+u)n=1+nu+n(n1)2!u2+n(n1)(n2)3!u3+(1+u)^n =1+nu+\frac{n(n-1)}{2!}u^2 +\frac{n(n-1)(n-2)}{3!}u^3+\cdots

并取 n=2, u=5x2n=-2,\ u=-\frac{5x}{2},即可得到按 xx 升幂排列的前四项。

答题过程

展开

First rewrite the expression as

8(25x)2=2(15x2)2.\frac{8}{(2-5x)^2} =2\left(1-\frac{5x}{2}\right)^{-2}.

Using

(1+u)2=12u+3u24u3+(1+u)^{-2} =1-2u+3u^2-4u^3+\cdots

with u=5x2u=-\frac{5x}{2} gives

8(25x)2=2[12(5x2)+3(5x2)24(5x2)3+]=2(1+5x+754x2+1252x3+).\begin{align*} \frac{8}{(2-5x)^2} &=2\left[ 1-2\left(-\frac{5x}{2}\right) +3\left(-\frac{5x}{2}\right)^2 -4\left(-\frac{5x}{2}\right)^3 +\cdots \right]\\ &=2\left( 1+5x+\frac{75}{4}x^2+\frac{125}{2}x^3+\cdots \right). \end{align*}

Therefore, the first four terms are

2+10x+752x2+125x3.\boxed{2+10x+\frac{75}{2}x^2+125x^3}.

(b)

解法一

思路

展开

负整数指数的二项式展开要求括号内的变量部分绝对值小于 11。这里变量部分是 5x2-\frac{5x}{2},解对应的绝对值不等式即可。

答题过程

展开

The expansion is valid when

5x2<1.\left|-\frac{5x}{2}\right|<1.

Hence

x<25.|x|<\frac{2}{5}.

Therefore, the required range is

25<x<25.\boxed{-\frac{2}{5}<x<\frac{2}{5}}.