【排列组合复习专题】第5课时 二项式定理
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排列组合和二项式定理一、排列组合1.1 排列排列是指从一组元素中选取一部分进行操作,按照一定的顺序进行排列。
在排列中,每个元素只能使用一次。
例如,从1、2、3这三个元素中选出两个进行排列,可以得到以下6个排列: 12、13、21、23、31、32。
排列的数目可以用符号P表示,表示从n个元素中选取r 个进行排列。
排列数的计算公式如下所示: P(n, r) = n! / (n - r)!其中,!表示阶乘,例如4! = 4 × 3 × 2 × 1 = 24。
1.2 组合组合是指从一组元素中选取一部分进行操作,不考虑元素的顺序。
与排列不同,组合中的元素只有选择与不选择两种情况。
例如,从1、2、3这三个元素中选出两个进行组合,可以得到以下三个组合: 12、13、23。
组合的数目可以用符号C表示,表示从n个元素中选取r 个进行组合。
组合数的计算公式如下所示: C(n, r) = n! / (r! × (n - r)!)二、二项式定理二项式定理是代数学中的一个重要定理,用于展开任意幂的二项式。
二项式定理公式如下所示: (a + b)^n = C(n, 0) × a^n × b^0 + C(n, 1) × a^(n-1) × b^1 + C(n, 2) × a^(n-2) × b^2 + … + C(n, n) × a^0 × b^n其中,C(n, r)表示组合数,表示从n个元素中选取r个进行组合。
a和b表示两个变量,n表示幂。
在二项式定理中,展开后的式子包含了各个组合数和变量的乘积,这些乘积的和即为二项式定理的展开结果。
二项式定理在代数学中有着广泛的应用,它可以用于计算各种复杂的代数表达式的展开结果。
二项式定理也是高中数学课程中常见的内容,通过学习二项式定理,可以帮助学生更好地理解代数学中的概念。
§10.5 二项式定理一、内容归纳1. 知识精讲:(1)二项式定理:()nn n r r n r n n n nn nb C b a C b aC a C b a +++++=+-- 11(*∈N n )其通项是=+1r T rr n r n b a C - (r=0,1,2,……,n ),知4求1,如:555156b a C T T n n -+== 亦可写成:=+1r T r n r n aba C )(()()()n n n n rr n r n r n n n n n b C b a C b a C a C b a 11110-++-++-=--- (*∈N n )特别地:()nn n rn rn n nn nx C xC x C x C x +++++=+- 11(*∈N n )其中,rn C ——二项式系数。
而系数是字母前的常数。
(2)二项展开式系数的性质:①对称性,在二项展开式中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等,即 ,,,,22110kn n k n n n n n n n n n n C C C C C C C C ---====②增减性与最大值:在二项式展开式中,二项式系数先增后减,且在中间取得最大值。
如果二项式的幂指数是偶数,中间一项的二项式系数最大,即n 偶数:()122m ax+==n n n rnT C C ;如果二项式的幂指数是奇数,中间两项的二项式系数相等并且最大,即()1211212121max+++-+-====n n n nn nr nT T C C C 。
③所有二项式系数的和用赋值法可以证明等于n2即n n n n n C C C 210=+++ ;奇数项的二项式系数和与偶数项的二项式系数和相等,即131202-=++=++n n n n n C C C C(3)二项式定理的应用:近似计算和估计、证不等式,如证明:()N n n n n∈≥>,322取()nn 112+=的展开式中的四项即可。
二项式定理主讲人:陈逸知识强化一、知识概述二项式定理是初中乘法公式的推广,是排列组合知识的具体运用,是学习概率的重要基础.这部分知识具有较高的应用价值和思维训练价值.二项式定理主要包括:定理本身、通项公式、杨辉三角、二项式系数的性质等.二、重难点知识归纳1、二项式定理.这个公式称为二项式定理,等号右边的式子称为的二项展开式,的二项展开式共有n+1项,其中各项的系数称为二项式系数,称为二项展开式的第r+1项,又称为二项式通项.对于二项式定理有五点注意事项:①不得随意变更展开式中各项的顺序;②二项展开式共有n+1项;③系数依次为;④a的指数从n起依次减少1,直到0为止,而b的指数以0起依次增加1,直到n为止;⑤a、b可以是数,也可以是式(单项式,多项式分式,根式等).2、通项公式的特点:(1)它表示二项展开式的第r+1项,该项的二项式系数是,而不是;(2)字母b的次数和组合数的上标相同;(3)a与b的次数之和为n.3、二项式系数的性质:(1)对称性:由组合数性质“”可得到对称性,即.(2)增减性与最大值:如果二项式的幂指数是偶数,中间一项的二项式系数最大;如果二项式的幂指数是奇数,中间两项的二项式系数相等并且最大.(3)二项展开式中的二项式系数和为2n,即.(4)二项展开式中奇数项与偶数项的二项式系数和相等,即.三、典型例题剖析例1、求的展开式中的系数.解析:方法一:,∴x3的系数为1×(-1)+(-2)×(-3)=5.方法二:利用通项公式,则的通项为,.的通项为,.令,则或或.从而的系数为.例2、在的展开式中,求:(1)第5项的二项式系数及第5项的系数;(2)倒数第3项.解析:要求展开式中某些特定的项或特定的系数时,可以不必写出全部的展开式,只需利用通项公式即可.(1),∴第5项的二项式系数是,第5项的系数是.(2)方法一:展开式中的倒数第3项即为第7项,.方法二:在展开式中的倒数第3项就是展开式中的第3项,.例3、在二项式的展开式中,前三项的系数成等差数列,求展开式中所有有理项.分析:本题是典型的特定项问题,涉及到前三项的系数及有理项,可以通过抓通项公式解决.解:二项式的展开式的通项公式为.前三项的r=0,1,2.得系数为t1=1,,,由已知,∴n=8.通项公式为,r=0,1,2,…,8,Tr+1为有理项,故16-3r 是4的倍数,∴r=0,4,8.依次得到有理项为.例4、已知,求:(1)a1+a2+a3+…+a7;(2)a1+a3+a5+a7;(3)a0+a2+a4+a6.分析:本题是有关展开式系数和的问题,通过对等式中字母的赋值,往往会得到此类问题的结果.字母经常取的值有0、1、-1等.解:(1)取x=0可得a=1,取x=1得a0+a1+a2+a3+…+a7=(-1)7=-1.∴a1+a2+a3+…+a7=-2.(2)取x=-1得a0-a1+a2-a3+…+a6-a7=37,记A=a0+a2+a4+a6,B=a1+a3+a5+a7,∴A+B=-1,A-B=37.可得A=(37-1)=1093,B=-(1+37)=-1094.从而a1+a3+a5+a7=-1094.(3)从(2)的计算已知a0+a2+a4+a6=1093.例5、求证能被64整除.分析:考虑到用二项式定理证明,就需要多项式展开后的各项尽量多的含有的式子.因此,可将化成再进行展开,化简即可证得.证明:∵===.∴多项式展开后的各项含有.∴能被64整除.。
排列组合与二项式定理一、排列与组合简介在概率论和组合数学中,排列和组合是两个重要的概念。
排列和组合通常被用来描述从给定的有限集合中选择若干元素的方式。
排列指的是从一组元素中选择若干不同的元素并按照一定的顺序排列的方式。
对于一个有n个元素的集合,从中选择r个元素进行排列的方式数目记作P(n, r)。
排列主要有两种情况:1.重复元素情况下的排列,即元素可重复使用。
此时,P(n, r) = n^r.2.不重复元素情况下的排列,即元素不可重复使用。
此时,P(n, r) = n(n-1)(n-2)…(n-r+1) = n!/(n-r)!.组合指的是从一组元素中选择若干不同的元素,而不考虑元素的顺序的方式。
对于一个有n个元素的集合,从中选择r个元素进行组合的方式数目记作C(n, r)。
组合的计算公式为:C(n, r) = n!/[(n-r)!*r!].二、二项式定理的概念与展开二项式定理是高中数学中非常重要的一个定理,也是排列组合理论的重要应用。
它用于展开一个二项式的幂。
二项式定理的公式为:(x+y)^n = C(n,0)x ny^0 + C(n,1)x(n-1)y^1 + C(n,2)x(n-2)y^2 + … + C(n,n-1)x1y^(n-1) +C(n,n)x^0y^n.其中,C(n,r)表示从n个元素中选择r个元素进行组合的方式数目。
三、二项式定理的解读与应用二项式定理可以用来求解(x+y)^n的展开式中的各项系数。
在展开式中,每一项的系数就是对应的组合数。
举例说明,当n=3时,展开式为:(x+y)^3 = C(3,0)x3y^0 + C(3,1)x2y^1 + C(3,2)x1y^2 + C(3,3)x0y^3.展开后,得到:(x+y)^3 = x^3 + 3x^2y + 3x y^2 + y^3.可以看出,展开式中的每一项系数正好是对应的组合数。
二项式定理在概率论、组合数学、代数等领域具有广泛的应用。
排列组合二项式定理复习一、复习指导1、分类计数原理和分步计数原理是排列组合的基础和核心,它们的共同点都是把一个事件分成若干个分事件来进行计算。
只不过利用分类计算原理时,每一种方法都可能独立完成事件;如需连续若干步才能完成的则是分步。
利用分类计数原理,重在分“类”,类与类之间具有独立性和并列性;利用分步计数原理,重在分步;步与步之间具有相依性和连续性。
比较复杂的问题,常先分类再分步。
2、排列数与组合数都是计算完成事件方法个数的公式,排列数是研究排列(既取又排)个数的公式,组合数是研究组合(只取不排) 个数的公式,是否有序是它们之间的本质区别。
排列数公式:A™ =n(n-l)(n-2)---[n-(m-l)] =—,当ID=n 时,(n - m)IA; = n(n -1) • • • 2 • 1 = n!, 其中m, n£N+, mWn,规定0!=l组合数公式:cm=4l=n(n_l)(n_2)...[n_(m_l)]=_n!_11 A* m! m!(n - m)!组合数性质:c:=c「m,代+cy=C"『,规定C?=1,其中m, neN+, mWn3、处理排列组合应用题的规律(1)两种思路:直接法,间接法(2)两种途径:元素分析法,位置分析法(3)对排列组合的混合题,一般先选再排,即先组合再排列。
弄清要完成什么样的事件是前提(4)基本题型及方法:捆绑法,插空法,错位法,分组分配法, 均匀分组法,逆向思考法等4、二项式定理(a + b)n =C°a n +C*a n-1b + --- + C^a n-r b r +--- + C^b n通项公式T r+1 =c>n_1b r, r=0, 1, 2,…,n二项式系数的性质:(1)对称性,在展开式中,与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即C?=c, c] =C:T, c: =c/2,c: =c「;(2)增减性与最大值:在二项式展开式中,二项式系数先增后减,且在中间取得最大值,当n是偶数时,中间一项最大;当n是奇n-1 n+1数时,中间两项cF,c7相等,且为最大值;(3)C?+C*+C:+... + 明=2「偿+席+叱+... = (:;,+c:+c:+...5、概率(1)概率是频率的近似值,两者是不同概念(2)等可能事件中概率P(A)=兰,P(A)e[O, 1]n(3)互斥事件A, B中有一个发生的概率:加法公式P(A+B)=P(A)+P(B)特例:B顼时,P(A) + P(A) = 1,即对立事件的概率和为1(4)相互独立事件A, B同时发生的概率P(A・B)=P(A)P(B) 事件A在n次独立重复试验中恰好发生k次的概率P n(k)=C n k P k(l-P)-k,其中P为事件A在一次试验中发生的概率,此式为二项式[(1-P)+P]n展开的第k+1项(5)随机事件的概率的理解应遵循从特殊到一般,从具体到抽象的认知规律。
高中数学排列组合与二项式定理知识
排列组合与二项式定理是高中数学的一个重要学习内容。
知识点你都掌握了吗?下面是店铺为你整理的高中数学排列组合与二项式定理知识,一起来看看吧。
高中数学排列组合知识
高中数学二项式定理知识
高中数学排列组合与二项式定理解题技巧
1. 掌握分类计数原理与分步计数原理,并能用它们分析和解决一些简单的应用问题。
2. 理解排列的意义,掌握排列数计算公式,并能用它解决一些简单的应用问题。
3. 理解组合的意义,掌握组合数计算公式和组合数的性质,并能用它们解决一些简单的应用问题。
4. 掌握二项式定理和二项展开式的性质,并能用它们计算和证明一些简单的问题。
5. 了解随机事件的发生存在着规律性和随机事件概率的意义。
6. 了解等可能性事件的概率的意义,会用排列组合的基本公式计算一些等可能性事件的概率。
7. 了解互斥事件、相互独立事件的意义,会用互斥事件的概率加法公式与相互独立事件的概率乘法公式计算一些事件的概率。
8. 会计算事件在n次独立重复试验中恰好发生k次的概率.。
排列组合二项定理考试内容:分类计数原理与分步计数原理.排列.排列数公式.组合.组合数公式.组合数的两个性质.二项式定理.二项展开式的性质.考试要求:(1)掌握分类计数原理与分步计数原理,并能用它们分析和解决一些简单的应用问题.(2)理解排列的意义,掌握排列数计算公式,并能用它解决一些简单的应用问题.(3)理解组合的意义,掌握组合数计算公式和组合数的性质,并能用它们解决一些简单的应用问题.(4)掌握二项式定理和二项展开式的性质,并能用它们计算和证明一些简单的问题.排列组合二项定理知识要点一、两个原理.1. 乘法原理、加法原理.2. 可.以有..重复..的排列...元素从m个不同元素中,每次取出n个元素,元素可以重复出现,按照一定的顺序排成一排,那么第一、第二……第n位上选取元素的方法都是m个,所以从m个不同元素中,每次取出n个元素可重复排列数m·m·… m = m n.. 例如:n 件物品放入m 个抽屉中,不限放法,共有多少种不同放法? (解:n m 种)二、排列.1. ⑴对排列定义的理解.定义:从n 个不同的元素中任取m(m ≤n )个元素,按照一定顺序......排成一列,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列. ⑵相同排列.如果;两个排列相同,不仅这两个排列的元素必须完全相同,而且排列的顺序也必须完全相同. ⑶排列数.从n 个不同元素中取出m (m≤n )个元素排成一列,称为从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列. 从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列数,用符号m n A 表示. ⑷排列数公式:注意:!)!1(!n n n n -+=⋅ 规定0! = 1111--++=⋅+=m nm n m n m m m n m n mA A C A A A 11--=m n m n nA A 规定10==n n n C C 2. 含有可重元素......的排列问题. 对含有相同元素求排列个数的方法是:设重集S 有k 个不同元素a 1,a 2,…...a n 其中限重复数为n 1、n 2……n k ,且n = n 1+n 2+……n k , 则S 的排列个数等于!!...!!21k n n n n n =.例如:已知数字3、2、2,求其排列个数3!2!1)!21(=+=n 又例如:数字5、5、5、求其排列个数?其排列个数1!3!3==n .三、组合.1. ⑴组合:从n 个不同的元素中任取m (m≤n )个元素并成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.⑵组合数公式:)!(!!!)1()1(m n m n C m m n n n A A C m nm mm nmn-=+--==Λ ⑶两个公式:①;mn n m n C C -= ②m n m n m n C C C 11+-=+①从n 个不同元素中取出m 个元素后就剩下n-m 个元素,因此从n 个不同元素中取出 n-m 个元素的方法是一一对应的,因此是一样多的就是说从n 个不同元素中取出n-m 个元素的唯一的一个组合.(或者从n+1个编号不同的小球中,n 个白球一个红球,任取m 个不同小球其不同选法,分二类,一类是含红球选法有1m n 111m n C C C --=⋅一类是不含红球的选法有m n C )②根据组合定义与加法原理得;在确定n+1个不同元素中取m 个元素方法时,对于某一元素,只存在取与不取两种可能,如果取这一元素,则需从剩下的n 个元素中再取m-1个元素,所以有C 1-m n ,如果不取这一元素,则需从剩余n 个元素中取出m 个元素,所以共有C mn 种,依分类原理有mn m n m n C C C 11+-=+.⑷排列与组合的联系与区别.联系:都是从n 个不同元素中取出m 个元素.区别:前者是“排成一排”,后者是“并成一组”,前者有顺序关系,后者无顺序关系.⑸①几个常用组合数公式 ②常用的证明组合等式方法例. i. 裂项求和法. 如:)!1(11)!1(!43!32!21+-=++++n n n Λ(利用!1)!1(1!1n n n n --=-)ii. 导数法. iii. 数学归纳法. iv. 倒序求和法.v. 递推法(即用m n m n m n C C C 11+-=+递推)如:413353433+=+++n n C C C C C Λ. vi. 构造二项式. 如:nn n n n n C C C C 222120)()()(=+++Λ证明:这里构造二项式n n n x x x 2)1()1()1(+=++其中n x 的系数,左边为22120022110)()()(n n n n n n n n n n n n n n n n C C C C C C C C C C C +++=⋅++⋅+⋅+⋅--ΛΛ,而右边nn C 2= 四、排列、组合综合.1. I. 排列、组合问题几大解题方法及题型: ①直接法. ②排除法.③捆绑法:在特定要求的条件下,将几个相关元素当作一个元素来考虑,待整体排好之后再考虑它们“局部”的排列.它主要用于解决“元素相邻问题”,例如,一般地,n 个不同元素排成一列,要求其中某)(n m m ≤个元素必相邻的排列有m m m n m n A A ⋅+-+-11个.其中11+-+-m n m n A 是一个“整体排列”,而m m A 则是“局部排列”.又例如①有n 个不同座位,A 、B 两个不能相邻,则有排列法种数为-2n A 2211A An ⋅-. ②有n 件不同商品,若其中A 、B 排在一起有2211A An n ⋅--.③有n 件不同商品,若其中有二件要排在一起有112--⋅n n nA A. 注:①③区别在于①是确定的座位,有22A 种;而③的商品地位相同,是从n 件不同商品任取的2个,有不确定性.④插空法:先把一般元素排列好,然后把待定元素插排在它们之间或两端的空档中,此法主要解决“元素不相邻问题”.例如:n 个元素全排列,其中m 个元素互不相邻,不同的排法种数为多少?mm n m n m n A A 1+---⋅(插空法),当n – m+1≥m, 即m≤21+n 时有意义.⑤占位法:从元素的特殊性上讲,对问题中的特殊元素应优先排列,然后再排其他一般元素;从位置的特殊性上讲,对问题中的特殊位置应优先考虑,然后再排其他剩余位置.即采用“先特殊后一般”的解题原则.⑥调序法:当某些元素次序一定时,可用此法.解题方法是:先将n 个元素进行全排列有n n A 种,)(n m m π个元素的全排列有m m A 种,由于要求m 个元素次序一定,因此只能取其中的某一种排法,可以利用除法起到去调序的作用,即若n 个元素排成一列,其中m 个元素次序一定,共有m mn n A A 种排列方法.例如:n 个元素全排列,其中m 个元素顺序不变,共有多少种不同的排法? 解法一:(逐步插空法)(m+1)(m+2)…n = n!/ m !;解法二:(比例分配法)m m n n A A /.⑦平均法:若把kn 个不同元素平均分成k 组,每组n 个,共有k knnn n k n kn A C C C Λ)1(-⋅.例如:从1,2,3,4中任取2个元素将其平均分成2组有几种分法?有3!224=C (平均分组就用不着管组与组之间的顺序问题了)又例如将200名运动员平均分成两组,其中两名种子选手必在一组的概率是多少? (!2/102022818C C C P =)注意:分组与插空综合. 例如:n 个元素全排列,其中某m 个元素互不相邻且顺序不变,共有多少种排法?有mm m m n m n m n A A A /1+---⋅,当n – m+1 ≥m, 即m≤21+n 时有意义.⑧隔板法:常用于解正整数解组数的问题.例如:124321=+++x x x x 的正整数解的组数就可建立组合模型将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成11个空隙中任选三个插入3块摸板,把球分2x 4成4个组.每一种方法所得球的数目依次为4321,,,x x x x 显然124321=+++x x x x ,故(4321,,,x x x x )是方程的一组解.反之,方程的任何一组解),,,(4321y y y y ,对应着惟一的一种在12个球之间插入隔板的方式(如图所示)故方程的解和插板的方法一一对应. 即方程的解的组数等于插隔板的方法数311C .注意:若为非负数解的x 个数,即用na a a , (21)ia 等于1+i x ,有A a a a A x x x x n n =-+-+-⇒=+++1...11...21321,进而转化为求a 的正整数解的个数为1-+n n A C .⑨定位问题:从n 个不同元素中每次取出k 个不同元素作排列规定某r 个元素都包含在内,并且都排在某r 个指定位置则有rk r n r r A A --.例如:从n 个不同元素中,每次取出m 个元素的排列,其中某个元素必须固定在(或不固定在)某一位置上,共有多少种排法?固定在某一位置上:11--m n A ;不在某一位置上:11---m n m n A A 或11111----⋅+m n m m n A A A (一类是不取出特殊元素a ,有mn A 1-,一类是取特殊元素a ,有从m-1个位置取一个位置,然后再从n-1个元素中取m-1,这与用插空法解决是一样的) ⑩指定元素排列组合问题.i. 从n 个不同元素中每次取出k 个不同的元素作排列(或组合),规定某r个元素都包含在内 。
§10. 二项定理 知识要点五、二项式定理.1. ⑴二项式定理:nn n r r n r n n n n nn b a C b a C b a C b a C b a 01100)(+++++=+-- . 展开式具有以下特点:① 项数:共有1+n 项;② 系数:依次为组合数;,,,,,,210n n r n n n n C C C C C③ 每一项的次数是一样的,即为n 次,展开式依a 的降幕排列,b 的升幕排列展开.⑵二项展开式的通项.n b a )+(展开式中的第1+r 项为:),0(1Z r n r b aC T rr n r n r ∈≤≤=-+.⑶二项式系数的性质.①在二项展开式中与首未两项“等距离”的两项的二项式系数相等; ②二项展开式的中间项二项式系数.....最大. I. 当n 是偶数时,中间项是第12+n项,它的二项式系数2nn C 最大; II. 当n 是奇数时,中间项为两项,即第21+n 项和第121++n 项,它们的二项式系数2121+-=n nn n C C最大.③系数和:1314201022-=++=+++=+++n n n n n n n n n n n C C C C C C C C2. 近似计算的处理方法.当a 的绝对值与1相比很小且n 不大时,常用近似公式na a n +≈+1)1(,因为这时展开式的后面部分nn n n na C a C a C +++ 3322很小,可以忽略不计。
类似地,有na a n -≈-1)1(但使用这两个公式时应注意a 的条件,以及对计算精确度的要求.二、二项式定理1、(宝山区2017届高三上学期期末)设常数0a >,若9()ax x+的二项展开式中5x 的系数为144,则a =2、(崇明县2017届高三第一次模拟)若21(2)(*)n x n N x+∈的二项展开式中的第9项是常数项,则n =3、(虹口区2017届高三一模)设函数6,1()21,1x x f x x x ⎧≥=⎨--≤-⎩ , 则当1x ≤-时, 则[()]f f x 表达式的展开式中含2x 项的系数是 .4、(黄浦区2017届高三上学期期终调研)若二项式21()n x x-的展开式共有6项,则此展开式中含4x 的项的系数是5、(静安区2017届向三上学期期质量检测)二项式521⎪⎭⎫ ⎝⎛+x x 的展开式中,x 的系数为6、(闵行区2017届高三上学期质量调研)()612x +的展开式中3x 项的系数为___________.(用数字作答)7、(浦东新区2017届高三上学期教学质量检测)812x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的二项展开式中含2x 项的系数是____________8、(普陀区2017届高三上学期质量调研)若5522105)1(x a x a x a a x ++++=+ ,则=+++521a a a .9、(青浦区2017届高三上学期期末质量调研)在二项式62()x x+的展开式中,常数项是 . 10、(松江区2017届高三上学期期末质量监控)设230123(1)n n n x a a x a x a x a x +=+++++,若2313a a =,则n = ▲ . 11、(徐汇区2017届高三上学期学习能力诊断)在622()x x +的二项展开式中第四项的系数是____________.(结果用数值表示)12、(杨浦区2017届高三上学期期末等级考质量调研)设常数0a >,9(x 展开式中6x 的系数为4,则2lim()n n a a a →∞++⋅⋅⋅+=_______.13、(长宁、嘉定区2017届高三上学期期末质量调研)已知nb a )3(+展开式中,各项系数的和与各项二项式系数的和之比为64,则=n ______.14、(金山区2017届高三上学期期末)若n a 是(2)nx +(*n N ∈,2n ≥,x R ∈)展开式中2x 项的二项式系数,则23111lim()n na a a →∞++⋅⋅⋅+=参考答案: 1、解析:2、123、604、105、106、1607、78、【解析】∵5522105)1(x a x a x a a x ++++=+ ,∴当x=0时,a 0=1;当x=1时,(1+1)5=a 0+a 1+a 2+…+a 5=32, ∴a 1+a 2+…+a 5=32﹣1=31.故答案为:31. 9、3362160C ⋅=10、1111、160 12、1213、【解析】令二项式中的a=b=1得到展开式中的各项系数的和4n又各项二项式系数的和为2n据题意得,解得n=6.故答案:6 14、2。
高中数学排列组合及二项式定理知识点高中数学之排列组合二项式定理一、分类计数原理和分步计数原理:分类计数原理:完成某事有多种不同的方法,这些方法间是彼此独立的,任选其中一种方法都能达到完成此事的目的,那么完成此事的方法总数就是这些方法种数的和。
分步计数原理:完成某事必须分成几个步骤,每个步骤都有不同的方法,而每个步骤中的任何一种方法与下一步骤中的每一个方法都可以连接,只有依次完成所有各步,才能达到完成此事的目的,那么完成此事的方法总数就是这些方法种数的积。
区别:如果任何一类办法中的任何一种方法都能完成这件事,则选用分类计数原理,即类与类之间是相互独立的,即“分类完成”;如果只有当n个步骤都做完,这件事才能完成,则选用分步计数原理,即步与步之间是相互依存的,连续的,即“分步完成”。
二、排列与组合:1)排列与组合的区别和联系:都是研究从一些不同的元素中取出n个元素的问题;区别:前者有顺序,后者无顺序。
2)排列数、组合数:排列数的公式:Ann(n-1)(n-2)。
(n-m+1)=n。
注意:①全排列:Ann。
②记住下列几个阶乘数,1!=1,2!=2,3!=6,4!=24,5!=120,6!=720;排列数的性质:①AnnAn-1将从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素,分两步完成:第一步从n个元素中选出1个排在指定的一个位置上;第二步从余下n-1个元素中选出m-1个排在余下的m-1个位置上)②AnmAn-1An-1将从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素,分两类完成:第一类:m个元素中含有a,分两步完成:第一步将a排在某一位置上,有m不同的方法。
第二步从余下n-1个元素中选出m-1个排在余下的m-1个位置上)即有mAn-1种不同的方法。
第二类:m个元素中不含有a,从n-1个元素中取出m个元素排在m个位置上,有An-1种方法。
组合数的公式:Cmnmm!(n-m)!/m!组合数的性质:CnCn从n个不同的元素中取出m个元素后,剩下n-m个元素,也就是说。
二项式定理与排列组合的应用知识点总结在数学中,二项式定理与排列组合是两个重要的概念。
二项式定理是代数中的一项基本定理,而排列组合是组合数学中的重要概念。
本文将对二项式定理和排列组合的应用进行知识点总结。
一、二项式定理二项式定理是数学中的一个重要定理,它是关于二项式与幂的展开公式。
二项式定理的公式表达如下:(a + b)^n = C(n, 0) * a^n * b^0 + C(n, 1) * a^(n-1) * b^1 + ... + C(n, n) * a^0 * b^n其中,C(n, k)表示组合数,即从n个元素中选择k个元素的组合数。
组合数的计算公式为:C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)二项式定理给出了二项式的展开公式,使我们可以快速求解幂指数较大的二项式。
其应用广泛,包括代数、概率统计等领域。
二、排列组合排列组合是组合数学中的一个分支,研究的是从给定的元素集合中选取出若干元素,按照一定规则进行排列或组合的方法。
排列和组合的计算公式如下:排列:P(n, k) = n! / (n-k)!组合:C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)其中,n表示元素的总个数,k表示选取的元素个数。
排列组合在实际问题中有着广泛的应用。
例如,在概率统计中,排列组合可用于计算事件发生的可能数;在密码学中,排列组合可用于计算密码的破解难度;在传统的魔方游戏中,排列组合可用于计算还原魔方的步骤等。
三、应用举例1. 掷硬币问题:将一枚硬币连续投掷3次,求出正反面出现的不同可能性。
解:根据排列组合的知识,将硬币的正反面看作两个元素,共有2个元素,从中选择3个元素排列,即为排列问题。
根据排列问题的计算公式,可得 P(2, 3) = 2! / (2-3)! = 2。
故,正反面出现的不同可能性为2种。
2. 发牌问题:从一副扑克牌中,随机抽出5张牌,在这5张牌中有几种同花色的可能性?解:根据排列组合的知识,将扑克牌的花色看作4个元素,从4个元素中选取1个元素,即为组合问题。
排列组合二项式定理 解读本章主要内容是排列、组合、二项式定理。
这部分内容,不论其思考方法和解题都有特殊性,概念性强、抽象性强、灵活性强,思维方法新颖,解题过程极易犯“重复”或“遗漏”的错误,并且数目较大,无法一一检验,因此给学生带来一定困难。
解决这些问题的关键是加深对概念的理解,掌握知识的内在联系和区别,因此必须注重本章节的知识点,并加以整理,使之系统化和条理化及其内涵的数学思想和数学方法。
一、知识要点1、 分类计数原理与分步计数原理是关于计数的两个基本原理。
它们是推导排列数公式和组合数公式的基础,其应用贯穿本章始终。
(1) 分类计数原理 完成一件事可以有n 类办法,在第一类办法中有1m 种不同办法,在第二类办法中有2m 种不同办法,……,在第n 类办法中有 n m 种不同办法,,那么完成这件事共有12n N m m m =+++ 种不同方法。
(2) 分步计数原理 完成一件事可以有n 步办法,在第一步办法中有1m 种不同办法,在第二步办法中有2m 种不同办法,……,在第n 步办法中有n m 种不同办法,那么完成这件事共有 12n N m m m =⋅⋅⋅ 种不同方法。
(3) 区别:分类计数原理与分类有关,分步计数原理与分步有关。
2、 排列与组合主要研究从一些不同元素中,任取部分或全体元素进行排列或组合,求共有多少种方法的问题。
(1) 排列 从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素(被取出的元素各不相同),按照一定顺序排成一列,叫从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列。
排列数 从n 个不同元素中,任取m 个元素所有排列的个数,叫从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数。
用符号m nA表示,排列数公式为(1)(2)(1)m nn n n n m A=---+ . 自然数1到n 的连乘积,叫n 的阶乘,用n! 表示,规定0!=1,排列数公式还可写成!()!m nn n m A=-,当n=m 时,!n nn A= 即全排列数公式。
高中数学之排列组合二项式定理一、分类计数原理和分步计数原理:分类计数原理:如果完成某事有几种不同的方法,这些方法间是彼此独立的,任选其中一种方法都能达到完成此事的目的,那么完成此事的方法总数就是这些方法种数的和。
分步计数原理:如果完成某事,必须分成几个步骤,每个步骤都有不同的方法,而—个步骤中的任何一种方法与下一步骤中的每一个方法都可以连接,只有依次完成所有各步,才能达到完成此事的目的,那么完成此事的方法总数就是这些方法种数的积。
区别:如果任何一类办法中的任何一种方法都能完成这件事,则选用分类计数原理,即类与类之间是相互独立的,即“分类完成”;如果只有当n 个步骤都做完,这件事才能完成,则选用分步计数原理,即步与步之间是相互依存的,连续的,即“分步完成”。
二、排列与组合:(1)排列与组合的区别和联系:都是研究从一些不同的元素中取出n 个元素的问题; 区别:前者有顺序,后者无顺序。
(2)排列数、组合数:排列数的公式:)()!(!)1()2)(1(n m m n n m n n n n A m n ≤-=+---= 注意:①全排列:!n A n n =; ②记住下列几个阶乘数,1!=1,2!=2,3!=6,4!=24,5!=120,6!=720;排列数的性质:①11--=m n m n nA A (将从n 个不同的元素中取出)(n m m ≤个元素,分两步完成:第一步从n 个元素中选出1个排在指定的一个位置上;第二步从余下1-n 个元素中选出1-m 个排在余下的1-m 个位置上)②m n m n m n A mA A 111---+=(将从n 个不同的元素中取出)(n m m ≤个元素,分两类完成:第一类:m 个元素中含有a ,分两步完成:第一步将a 排在某一位置上,有m 不同的方法。
第二步从余下1-n 个元素中选出1-m 个排在余下的1-m 个位置上)即有11--m n mA 种不同的方法。
第二类:m 个元素中不含有a ,从1-n 个元素中取出m 个元素排在m 个位置上,有m n A 1-种方法。
排列组合二项式定理知识点以及典型例题总结考纲要求:1.知道分类计数原理与分步计数原理的区别,会用两个原理分析和解决一些简单的问题2.知道排列和组合的区别和联系,记住排列数和组合数公式,能用它们解决一些简单的应3.知道一些组合数性质的应用.4.了解二项式定理及其展开式5.记住二项式展开式的通项公式,并能够运用它求展开式中指定的项6.了解二项式系数的性质,能够利用二项式展开式的通项公式求出展开式中二项式系数最大的项.7.了解二项式的展开式中二项式系数与项的系数的区别知识点一:计数原理1.分类加法计数原理如果完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有m1种不同的方法,在第2类办法中有m2种不同的方法,…,在第n类办法中有m n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1+m2+…+m n种不同的方法.两个基本计数原理的区别:分类计数原理——每一类办法都能把事单独完成;分步计数原理——缺少任何一个步骤都无法把事完成.2.分步乘法计数原理如果完成一件事,需分成n个步骤,做第1步有m1种不同的方法,做第2步有m2种不同的方法,…,做第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1·m2·…·m n种不同的方法.知识点二:排列1.排列的定义:一般地,从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素,按照一定顺序排成一列,叫作从n个不同元素中取出m 个元素的一个排列.如果m <n ,这样的排列叫作选排列.如果m =n ,这样的排列叫作全排列.2. 排列数的定义:从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素的所有排列的个数,叫作从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数,用符号P mn 表示.3. 排列数的公式: (1) P m n =n ·(n -1)·(n -2)·…·(n -m +1);(2) P m n =()!!n n m -; 规定:0!=1.知识点三:组合1.组合的定义:一般地,从n 个不同元素中,任取m (m ≤n )个元素并成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.2.组合数的定义:从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素的所有组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数,用符号C mn 表示.3. 组合数公式: (1)()()()121P C P !m mn n m n n n n n m m ---+==(2)()!C !!m n n m n m =-(n ,m ∈N +,且m ≤n ) 4. 组合数性质:(1) C =C m n m n n -;(2) 111C +C C mm m n n n +++=知识点四:二项式定理1. 二项式定理(a +b )n =011222C C C C C n n n m n m nn n n n n n a a b a b a b b ---++++++, n ∈N +其中C m n (m =0,1,2,…,n )叫做二项式系数;T m +1=C m n m m n a b -叫做二项式展开式的通项公式.2. 二项式系数的性质:(1)每一行的两端都是1,其余每一个数都是它“肩上”两个数的和;(2)在二项展开式中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等,即C C r n r n n -=(3)如果二项式的幂指数n 是偶数,那么中间一项即第12n +项的系数最大;如果二项式的幂指数n 是奇数,那么中间两项即第12n +项和第32n +项的二项式系数相等且最大; (4)(a +b )n 的二项式系数之和为2n ,即012C C C ++C ++C m n n n n n n ++=2n ; (5)(a +b )n 的二项展开式中,奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和,都等12n -,024C C C +n n n ++135C +C C n n n =++12n -=.题型一 分类加法计数原理例1 一个盒子里有4个不同的红球,3个不同的黄球和5个不同的蓝球.从盒子中任取一个球,有多少种不同的取法?分析:盒子中取出一个球就可以完成任务,所以考察分类加法计数原理.解答:从盒子中任取一个球,共有三类方案:第一类方案,从4个不同的红球中任取一球,有4种方法;第二类方案,从3个不同的黄球中任取一球,有3种方法;第三类方案,从5个不同的蓝球中任取一球,有5种方法.所以,选一个班担任升旗任务的方法共有:12+10+10=32(种)题型二分步乘法计数原理例2 一个盒子里有4个不同的红球,7个不同的黄球和5个不同的蓝球.从盒子中取红球、黄球和蓝球各一个,有多少种不同的取法?分析:盒子中各取出一个球需要分三步,所以考察分步乘法计数原理.解答:完成这件事需要分三步.第一步,从4个不同的红球中任取一球,有4种方法;第二步,从3个不同的黄球中任取一球,有3种方法;第三步,从5个不同的蓝球中任取一球,有5种方法.由分步乘法计数原理,从盒子中取红球、黄球和蓝球各一个共有⨯⨯435=60种不同的取法.例3 邮政大厅有4个邮筒,现将三封信逐一投入邮筒,共有多少种投法?分析:三封信逐一投入邮筒分成三个步骤,每个步骤投一封信,分别均有4种方法.解答:应用分步计数原理,投法共有44464⨯⨯=种.题型三分类分步混合运算例4 一个盒子里有4个不同的红球,7个不同的黄球和5个不同的蓝球.从盒子中任取2个颜色不同的球,有多少种不同的取法?分析分类计数原理与分步计数原理混合使用的问题,一般要“先分类,后分步”.解答:可按所选两球的颜色分为如下3类.第1类:红球、黄球各一个,有4×7=28种选法;第2类:红球、蓝球各一个,有4×5=20种选法;第3类:黄球、蓝球各一个,有7×5=35种选法.根据分类计数原理,不同的选法种数为N =28+20+35=83(种).知识点二 排列题型一 排列数公式的运用例5 已知221P P n n +-=10,则n 的值为( ). A .4 B .5 C .6 D .7解答:由221P P n n +-=10,得(n +1)n -n (n -1)=10,解得n =5.故选B .题型二 排列的运用例6 小华准备从7本世界名著中任选3本,分别送给甲、乙、丙3位同学,每人1本,共有多少种选法?分析 选出3本不同的书,分别送给甲乙丙3位同学,书的不同排序,结果是不同的.因此选法的种数是从7个不同元素中取出3个元素的排列数.解答:不同的送法的种数是 37P 765210=⨯⨯=.即共有210种不同送法.题型三 某元素一定在某位置例7 4名男生和3名女生排成一排照相,分别按下列要求,求各有多少种不同的排法.(1)男生甲一定在中间位置;(2)男生甲不在中间位置.分析 本题是有限制条件的排列问题,若有特殊元素优先考虑特殊元素,若有特殊位置,优先考虑特殊位置.(1)分两步完成:第一步,男生站在中间位置,有一种排法;第二步,排其他的元素,共有66P 种排法.所以,男生甲一定在中间位置共有661P 720⨯=种排法.(2)分两步完成:第一步,男生不在中间位置,有5种排法;第二步,排其他的元素,共有66P 种排法.所以,男生甲一定在中间位置共有665P 3600⨯=种排法. 题型四 某几个元素相邻例8 4名男生和3名女生排成一排照相,同学甲、乙相邻有多少种排法?分析:解决“相邻”问题采用的是“捆绑法”解答:第一步,把甲、乙看成一个元素,与其他5人共6个元素进行全排列;第二步,甲、乙二人进行全排列.即6262P P =720×2=1440(种).题型五 某几个元素不相邻例9 4名男生和3名女生排成一排照相,同学甲、乙不相邻有多少种排法?分析:解决“不相邻”问题采用的是“插空法”.解答:第一步,把甲、乙之外的5名同学进行全排列;第二步,在5名同学之间或两端共6个空中插入甲、乙两名同学.即5256P P =120×30=3600(种). 例10 4名男生和3名女生排成一排照相,男女同学相间排列,有多少种排法? 分析:“相间”是特殊的“不相邻”问题解答:第一步,男生全排列,有44P 种排法;第二步,女生全排列,有33P 种排法;第三步,相间插入有2中插入方法.即男女同学相间排列,有4343P P 2576⨯=种种排法.题型六 数字的排列问题例11 用数字0,1,2,3,4组成没有重复数字的三位数,求:(1)组成的三位数的个数;(2)组成的三位数中偶数的个数;分析:对数字进行排列时,如果数字中含有0,应区别对待.因为0作为特殊元素,不能在首位出现.解答:(1)应采用特殊位置优先法.因为0不能为首位(百位),所以首位的排法有14P 种,其他两位是从剩余的4个数字中选2个的一个排列,有24P 种,所以共有1244P P =48(种).(2)由于0的存在,应分两类:第一类个位是0,有24P 个;第二类,个位不是0,先确定个位,从2,4中选一个,有12P 种,再确定首位,有13P 种,剩余的一位是从3个数中选1个,有13P 种.所以共有21114233P P P P +=30(种). 知识点三 组合题型一 组合的应用例12 学校组织一项活动,要从5名男同学,3名女同学中选4名.共有多少种选法? 分析: 从5名男同学,3名女同学中选4名, 选出的4名同学任务是一样的,因此选法的种数是从8个不同元素中取出4个元素的组合数. 解答:不同的选法种数是488765C 704321⨯⨯⨯==⨯⨯⨯种. 题型二 一定包含或一定不包含某元素例13 学校组织一项活动,要从5名男同学,3名女同学中选4名.(1)若甲同学必须去,有多少种选法?(2)若甲同学一定不去,有多少种选法?分析:若甲同学必须去,再从其他7人中选3人即可.解答:(1)共有37765C 321⨯⨯=⨯⨯=35种选法. 分析:若甲同学一定不去,从其他7人中选4人即可.解答:(2)共有47C 35=种选法.题型三 至多、至少问题例14 学校组织一项活动,要从5名男同学,3名女同学中选4名.若男生甲、女生乙至少有一个被选中,有多少种选法?分析:至多、至少问题从正面解,一般情况先分类,再求解.当从正面求解困难时,可从对立面求解.解答:方法一 男生甲、女生乙至少有一个被选中,分成两类:第一类 男生甲、女生乙只有一个人被选中,有1326C C 260120=⨯=种选法; 第二类 男生甲、女生乙都被选中,有2226C C 21530=⨯=种选法.所以,男生甲、女生乙至少有一个被选中,共有120+30=150种不同的选法.题型四 组合数性质的的相关计算例15 若44511C C C n n n --=+,求n .分析:考察组合数的性质111C +C C m m m n nn +++=;C =C m n m n n-. 解答:45511C +C =C ,n n n --∴45C =C ,n n∴n =4+5=9.题型四 排列、组合混合应用例16 从6名男生和5名女生中选出3名男生和2名女生排成一行,有多少种不同排法? 分析:可以首先将男生选出,再将女生选出,然后对选出的5名学生排序.解 不同排法的总数为32565565454C C P 543212400032121⨯⨯⨯⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯(种). 知识点四 二项式定理题型一 求二项式展开式的指定项例17 求二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中第4项. 分析:.二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式第4项,则n 的值为10,m 的值为3,可直接用二项式的通项T m +1=C m n m m n a b -求解.解答:T 4=T 3+1=337103C x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭=-3240x 4, ∴第4项是-3240x 4.. 例18 求二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中含x 6的项. 分析:二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中含x 6的项,则n 的值为10,m 的值未知.此类问题应先写出二项式的通项,结合条件“含x 6的项”确定出m 的值.从而求出含x 6的项.解答: ∵T m +1=()1010210103C 3C m m m mm m x x x --⎛⎫-=- ⎪⎝⎭, 令10-2m =6,得m =2.∴含x 6的项为T 3=T 2+1=(-3)2210C x 6=405x 6. 例19 在二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式,求: (1)常数项;(2)二项式系数最大的项.分析:(1)求常数项,因为不知道m 的值,要根据“常数项”之一条件确定m 的值.所以,与例18过程相似;(2)可计算出第10162+=项为二项式系数最大的项,其实就是求第6项,所以与例17过程相似.解答:(1)∵T m +1=()1010210103C 3C m m m mm m x x x --⎛⎫-=- ⎪⎝⎭, 10-2m =0,即m =5.∴展开式的第6项是常数项,即T 6=T 5+1=5555510103C =(3)C x x ⎛⎫-- ⎪⎝⎭=-61236. (2)∵n =10,∴展开式有11项,中间一项的二项式系数最大,中间一项为第6项. ∴T 6=T 5+1=5555510103C =(3)C x x ⎛⎫-- ⎪⎝⎭=-61236. 题型二 求二项式展开式的某一项系数与某一项的二项式系数.例20 求92)x -(的二项展开式中6x 的系数和该项的二项式系数. 分析:二项展开式中某项的的系数与这一项二项式系数是两个不同的概念. 某项的系数是除字母外的所有数乘积的结果,某项的二项式系数是该项的组合数,和其他无关. 解答: 92)x -(的展开式的通项公式为99199C (2)C (1)2m m m m m m m m T x x --+=-=-⋅⋅ 由9-m =6,得m =3.即二项展开式中含6x 的项为第4项.故这一项的系数是3339987C (1)2(8)672321⨯⨯⨯-⨯=⨯-=-⨯⨯.该项的二项式系数为39987C 84321⨯⨯==⨯⨯. 题型三 二项式各项系数和与二项式系数和例21 在(1-x )5的二项展开式中,各项系数和为____________;所有项的二项式系数之和为____________.分析:在二项式中令式子中的字母为1,可得各项系数和;所有项的二项式系数之和为2n ,即012C C C ++C ++C m n n n n n n ++=2n ,故所有项的二项式系数之和只和n 有关.解答:在(1-x )5中,令x =1,可得各项系数和为0.(1-x )5的二项式系数之和为25=32.。
8、九张卡片分别写着数字0,1,2,…,8,从中取出三张排成一排组成一个三位数,如果6可以当作9使用,问可以组成多少个三位数? 【参考答案】可以分为两类情况:① 若取出6,则有()211182772P C C C +种方法; ②若不取6,则有1277C P 种方法.根据分类计数原理,一共有()211182772P C C C ++1277C P =602种方法. 9、从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取5台,其中至少有原装与组装计算机各两台,则不同的取法有 种.【参考答案】由分析,完成第一类办法还可以分成两步:第一步在原装计算机中任意选取2台,有26C 种方法;第二步是在组装计算机任意选取3台,有35C 种方法,据乘法原理共有3526C C ⋅种方法.同理,完成第二类办法中有2536C C ⋅种方法.据加法原理完成全部的选取过程共有+⋅3526C C 3502536=⋅C C 种方法. 经典例题:例1.四面体的顶点和各棱中点共10个点,在其中取4个不共面的点,不同取法共有( )A .150种B. 147种C. 144种D. 141种【答案】取出的四个点不共面的情况要比取出的四个点共面的情况复杂,可采用间接法,先不加限制任取四点,再减去四面共点的取法.在10个点中任取4点,有410C 种取法,取出的4点共面有三类 第一类:共四面体的某一个面,有446C 种取法;第二类:过四面体的一条棱上的三点及对棱的中点,如图中的平面ABE ,有6种取法; 第三类:过四面体的四条棱的中点,面与另外两条棱平行,如图中的平面EFGM ,共有3个. 故取4个不共面的点的不同取法共有410C -(446C +6+3)=141,因此选D例2. 一天要排语文、数学、英语、生物、体育、班会六节课(上午四节,下午二节),要求上午第一节不排体育,。