Tìm hệ số của \(x^4\) trong khai triển của \((3x - 1)^5\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho biểu thức \((3x - 1)^5\), cần tìm hệ số của \(x^4\) trong khai triển nhị thức.
Required Knowledge
Công thức số hạng tổng quát trong khai triển nhị thức Newton: số hạng thứ \(k+1\) trong khai triển \((a+b)^n\) là \(C_n^k \cdot a^{n-k} \cdot b^k\). Ở đây \(a = 3x\), \(b = -1\), \(n = 5\).
Solution Method
Xác định số hạng chứa \(x^4\) bằng cách tìm \(k\) sao cho lũy thừa của \(x\) bằng 4, từ đó tính hệ số tương ứng.
Real-world Application
Trong lập trình, khi mở rộng biểu thức đại số để tối ưu tính toán, việc xác định hệ số của từng bậc giúp viết thuật toán chính xác hơn — tương tự như em đang làm ở bài này.
Hints (0/3)
Hint 1:
Số hạng tổng quát trong khai triển \((3x - 1)^5\) là \(C_5^k \cdot (3x)^{5-k} \cdot (-1)^k\). Em cần tìm \(k\) để lũy thừa của \(x\) bằng 4, tức là \(5 - k = 4\).
Hint 2:
Từ \(5 - k = 4\) suy ra \(k = 1\). Số hạng chứa \(x^4\) là \(C_5^1 \cdot (3x)^4 \cdot (-1)^1\). Em tính \(C_5^1 = 5\) và \(3^4 = 81\).
Hint 3:
Hệ số của \(x^4\) là \(C_5^1 \cdot 3^4 \cdot (-1) = 5 \cdot 81 \cdot (-1) = -405\).
Detailed solution
Số hạng tổng quát trong khai triển \((3x - 1)^5\) là:
\[C_5^k \cdot (3x)^{5-k} \cdot (-1)^k = C_5^k \cdot 3^{5-k} \cdot (-1)^k \cdot x^{5-k}\]
Để có số hạng chứa \(x^4\), cần \(5 - k = 4\), suy ra \(k = 1\).
Hệ số của \(x^4\) là:
\[C_5^1 \cdot 3^4 \cdot (-1)^1 = 5 \cdot 81 \cdot (-1) = -405\]