확률과 통계이항정리수능 기출기본 문제 (3점 중반)

두 식 곱의 전개식 계수

문제

(x2+y)4(2x+1y2)5\displaystyle \left( x ^{2} + y \right) ^{4} \left( \frac{2}{x} + \frac{1}{y ^{2}} \right) ^{5}의 전개식에서 x4y5\displaystyle \frac{x ^{4}}{y ^{5}}의 계수는? [3점] 80\mathrm{80}120\mathrm{120}160\mathrm{160}200\mathrm{200}240\mathrm{240}

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해설

(x2+y)4\left( x ^{2} + y \right) ^{4}의 전개식의 일반항은 4Cr(x2)4ryr{} _{4} \mathrm{C} \mathit{_{r}} \left( x ^{2} \right) ^{4 - r} y ^{r} (rr0r40 \leq r \leq 4인 정수) (2x+1y2)5\displaystyle \left( \frac{2}{x} + \frac{1}{y ^{2}} \right) ^{5}의 전개식의 일반항은 5Ct(2x)5t(1y2)t\displaystyle {} _{5} \mathrm{C} \mathit{_{t}} \left( \frac{2}{x} \right) ^{5 - t} \left( \frac{1}{y ^{2}} \right) ^{t} (tt0t50 \leq t \leq 5인 정수) 즉 (x2+y)4(2x+1y2)5\displaystyle \left( x ^{2} + y \right) ^{4} \left( \frac{2}{x} + \frac{1}{y ^{2}} \right) ^{5}의 전개식의 일반항은 4Cr×5Ct×(x2)4ryr×(2x)5t(1y2)t\displaystyle {} _{4} \mathrm{C} \mathit{_{r}} {} \times _{5} \mathrm{C} \mathit{_{t}} \times \left( x ^{2} \right) ^{4 - r} y ^{r} \times \left( \frac{2}{x} \right) ^{5 - t} \left( \frac{1}{y ^{2}} \right) ^{t} =4Cr×5Ct×25t×x(82r)(5t)×yr2t= {} _{4} \mathrm{C} \mathit{_{r}} {} \times _{5} \mathrm{C} \mathit{_{t}} \times 2 ^{5-t} \times x ^{\left( 8 - 2 r \right) - \left( 5 - t \right)} \times y ^{r - 2 t} =4Cr×5Ct×25t×x32r+t×yr2t= {} _{4} \mathrm{C} \mathit{_{r}} {} \times _{5} \mathrm{C} \mathit{_{t}} \times 2 ^{5-t} \times x ^{3 - 2 r + t} \times y ^{r - 2 t}x4y5\displaystyle \frac{x ^{4}}{y ^{5}}항은 32r+t=43 - 2 r + t = 4, r2t=5r - 2 t = - 5일 때이므로 이를 연립하여 풀면 r=1r = 1, t=3t = 3 따라서 x4y5\displaystyle \frac{x ^{4}}{y ^{5}}의 계수는 4C1×5C3×22{}_{4} \mathrm{C} _{1} \times _{5} \mathrm{C} _{3} \times 2 ^{2}=160= 160

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