高二月考二项式题解法小议

Yeah!!
今天上午进行了高二本学期的第一次数学月考,试卷是高三年级的廖老师出的。虽然学生都说考得烂,很多同事都有些埋怨——试卷出得缺乏区分度。然而在我看来,仍然有两、三个题目是相当出彩的,非常的“勾魂”,要知道廖老师的试卷总是给人很大的回味余地。其中,大家讨论比较多的当属选择题第7题:

(x^2+1)(x-2)^9=a_0+a_1(x-1)^2+\dots+a_{11}(x-1)^{11}
则求(a_1+3a_3+\dots+11a_{11})^2-(2a_2+4a_4+\dots+10a_{10})^2=

我甫一拿到问题,就在寻思究竟哪个函数f(x)n次方可以化成ng(x)的结构,马上便联想到了导函数。

解法一:设M=a_1+3a_3+\dots+11a_{11},N=2a_2+4a_4+\dots+10a_{10}
M^2-N^2=(M+N)(M-N)
则对原方程左右两边同时求导,得:
2x(x-2)^9+9(x^2+1)(x-2)^8=
a_1+2a_2(x-1)+3a_3(x-1)^2+\dots+11a_{11}(x-1)^{10}
x=2时,0=a_1+2a_2+\dots+11a_{11}
M+N=0\therefore原式=0

众多数学老师的意见也都是用求导的方法来做,具体的过程并不复杂,但是没有足够应试经验的高二学生的确不易想到。因此我觉得二项式的问题应该不需要弄得这么复杂,于是换了角度考虑了一会,得到了另外一种解法。

解法二:设x=y+2,原方程转化为
[(y+2)^2+1]y^9=a_0+a_1(y+1)+a_2(y+1)^2+\dots+a_{11}(y+1)^{11}
其中等式左边没有y^1项,即该项系数为0
等式右边y^1项的系数为a_1+2a_2+\dots+11a_{11}
\therefore原式=0

当然,上午监考中还是很无聊,做了两个解法后,为了消磨时间我也用暴力破解的办法求了下,以期探索究竟a_i的数值规律是什么。于是也得到了一组关于组合数系数的轮换对称结构,加加减减刚好完全抵消掉。限于这里的页面范围,就不再啰嗦。

等差焦半径

小眼鏡
今天上午在青班讲圆锥曲线-椭圆,提及到椭圆的焦半径公式。下午在高二文科考场监考,百无聊赖之中,止不住回顾上午的教学,于是便想起一道与焦半径有关的高考题来。由于记不得年份,所以原题没有找出来,印象中是用椭圆的轴对称性质来求解。

我却换了一个角度思考,根据公式|PF|=ex \pm a,如果椭圆上一系列的点的横坐标成等差数列,那么过这些点的焦半径也依次成等差数列。其中在横坐标为长轴等分点的条件下,近焦半径长可以看成数列的首项,远焦半径长可以看成末项,这样就可以结合等差数列的性质构造很多有意思的椭圆问题。

例如:

曲线\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1(a>b>0,y \geq 0),其中F_1为左焦点。在其长轴内插入n个点,将长轴n+1等分。过这些点作x轴垂线与曲线依次交于P_i(i=1,2,\dots,n)点。
n=2010时,求|F_1P_0|+|F_1P_3|+|F_1P_6|+\dots+|F_1P_{2010}|的值。