题目
Problem
Given that k is a constant and the binomial expansion of
1+kx∣kx∣<1
in ascending powers of x up to the term in x3 is
1+81x+Ax2+Bx3
(a) (i) find the value of k,
(ii) find the value of the constant A and the constant B.
(5)
(b) Use the expansion to find an approximate value to 1.15
Show your working and give your answer to 6 decimal places.
(2)
题目中文翻译
已知 k 是一个常数,并且
1+kx∣kx∣<1
的二项展开式按 x 的升幂排列,到 x3 项为止可写成
1+81x+Ax2+Bx3
的形式。
(a) (i) 求 k 的值;
(ii) 求常数 A 和常数 B 的值。
(b) 利用该展开式求 1.15 的近似值。
写出计算过程,并将答案保留到小数点后 6 位。
解答
(a)(i)
解法一
思路
展开
写出 (1+kx)1/2 的二项展开式,并把 x 项系数与题目给出的 81 比较,即可求出 k。
答题过程
展开
Using the binomial expansion,
(1+kx)1/2=1+21(kx)+2!21(−21)(kx)2+3!21(−21)(−23)(kx)3+⋯.
The coefficient of x is therefore 2k. Comparing this with the given coefficient,
2k=81,
so
k=41.
(a)(ii)
解法一
思路
展开
由二项展开式分别读出 x2 与 x3 的系数,再代入 (a)(i) 求得的 k=41,即可得到 A 和 B。
答题过程
展开
From the binomial expansion,
A==2!21(−21)k2−81k2.
Using k=41,
A==−81(41)2−1281.
Also,
B==3!21(−21)(−23)k3161k3.
Hence,
B==161(41)310241.
(b)
解法一
思路
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要使 1+kx=1.15,代入 k=41 后可得 x=0.6。把这个值代入题目给出的关于 x 的展开式,并使用 (a)(ii) 的 A,B,最后按要求保留六位小数。
答题过程
展开
Since k=41, set
1+41x=1.15,
which gives x=0.6. Therefore, using the given expansion,
1.15≈=1+81(0.6)−1281(0.6)2+10241(0.6)31.0723984375.
Thus, to 6 decimal places,
1.15≈1.072398.
解法二
思路
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也可以保留以 kx 为整体的标准二项展开式。因为 1.15=1+0.15,直接代入 kx=0.15,不必先求 x。
答题过程
展开
Using the expansion directly in powers of kx,
(1+kx)1/2=1+21(kx)−81(kx)2+161(kx)3+⋯.
For 1.15, take kx=0.15. Since ∣0.15∣<1, the expansion is valid. Hence,
1.15≈=≈1+21(0.15)−81(0.15)2+161(0.15)31.07239843751.072398.