数学选修-3学案:计数原理习题课排列与组合含答案
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§3 组合自主整理1.一般地,从n个不同的元素中,_______________,叫作从n个不同元素中取出m个元素的一个组合,我们把有关求_______________问题叫作组合问题.2.我们把_______________,叫作从n个不同元素中取出m个元素的组合数,用符号_______________表示.3.一般地,考虑C mn 与A mn的关系:把“从n个不同的元素中选出m(m≤n)个元素进行排列”这件事,分两步进行:第一步:从n个不同元素中取出m个元素,一共有_______________种取法.第二步:_______________一共有A mm种排法.根据____________原理,我们得到“从n个不同元素中选出m(m≤n)个元素进行排列”一共有____________种排法.即有A mn=____________.4.C mn =____________=____________=____________,规定:C0n=____________.5.组合数的性质:性质1:____________________________________________________________.性质2:____________________________________________________________.高手笔记1.使用组合数公式时,要注意C mn中m为非负整数,n∈N+,m≤n等限制条件.2.排列与组合的定义中相同的语句是“从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素”.定义中不同的语句是:排列的定义中“按着一定的顺序排成一列”;组合的定义中“并成一组”.3.排列与组合的共同点,就是都要“从n个不同元素中,任取m个元素”,而不同点就是前者要“按照一定的顺序排成一列”,而后者却是“不论怎样的顺序并成一组”.因此,“有序”与“无序”是区别排列与组合的重要标志.如,从A、B、C三个元素中,任意取出两个元素的所有排列为:AB,BA,AC,CA,BC,CB;所有组合为:AB,AC,BC.在排列的意义下,AB与BA、AC与CA、BC与CB不同,而在组合的意义下,AB与BA、AC与CA、BC与CB相同.4.公式A mn =C mn·A mm表明从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素的排列数的计算可分为两步:求C mn;再对取出的m个元素进行全排列.因此,从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素的一个组合,是相应的所有排列中的1个.如从A、B、C中取出A、B的排列为AB、BA,组合AB(或BA)是其中的1个.5.公式C mn =!)1()2)(1(mmnnnn+---其形式上的特点是:分子是连续m个自然数之积,最大的数为n,最小的数是(n-m+1);分母是m!.名师解惑1.如何区别组合与组合数?剖析:“组合数”与“一个组合”是两个不同的概念,“一个组合”是指“从n个不同元素中,任取m (m≤n)个元素并成一组”,它不是一个数,而是具体的形式;“组合数”是指“从n 个不同元素中取出m (m≤n)个元素的所有组合的个数”,它是一个数.如,从A 、B 、C 中任取两个元素的所有组合为:AB 、AC 、BC ,它是具体的形式“AB、AC 、BC”;而其组合数是具体的数,AB 、AC 、BC 都算作1,1+1+1=3,即C 23=3.2.如何理解组合数的两个性质?剖析:(1)对C m n =C m n n -的理解:这个性质可以由组合数的定义给出,从n 个不同元素中取出m 个元素后,剩下n-m 个元素,也就是说,从n 个不同元素中取出m 个元素的每一个组合,都对应于从n 个不同元素中取n-m 个元素的唯一的一个组合,反过来也如此,因此有C m n =C m n n -.(2)对C 11-+=m n m n C 的理解:把n+1个元素分为不含某元素a 和含某元素a 两类.不含a 这一类,从n+1个元素中取m 个元素的组合,相当于从n 个元素中取m 个元素的组合,组合数为C m n ;含a 的这一类,a 必被取出,从n+1个元素中取m 个元素的组合,相当于从其余的n 个元素中取m-1个元素的组合,组合数为C 1-m n .根据加法原理,有C m n 1+=C m n +C 1-m n .3.解答组合问题时的解题策略是什么?剖析:解答组合应用题的总体思路为:(1)整体分类,对事件进行整体分类,从集合的意义讲,分类要做到各类的并集等于全集,以保证分类的不遗漏,任意两类的交集等于空集,以保证分类的不重复,计算结果时使用加法原理.(2)局部分步,整体分类以后,对每一类进行局部分步,分步要做到步骤连续,以保证分步的不遗漏,同时步骤要独立,以保证分步的不重复,计算每一类的相应结果时,使用乘法原理.(3)考察顺序,区别排列与组合的重要标志是“有序”与“无序”,无序的问题,用组合解答,有序的问题属排列问题.(4)辩证地看待“元素”与“位置”.排列、组合问题中的元素与位置,没有严格的界定标准,哪些事物看成元素或位置,要视具体情况而定.有时“元素选位置”,问题解决得简捷;有时“位置选元素”效果会更好.讲练互动【例1】证明:C n n +n n 1++C n n 2++…+C n m n +=C 11+++n m n .分析:本题运用公式C m n 1+=C m n +C 1-m n写出m+1个等式,然后把这些等式两边分别相加,等式两边相同的项消去后即得结论.证明:C n n =C 12++n nC 12111+++++=+n n n n n n C CC 13212+++++=+n n n n n n C C ……C =++++n m n n m n C 1C 11+++n m n把以上m+1个式子相加,即得C n n +n n 1++C n n 2++……+C n m n +=C 11+++n m n .绿色通道:利用性质C m n +C 1-m n=C m n 1+证明等式时,要先将第一项C n n 变成C 12++n n ,然后与第二项nn +n n 1+结合利用组合性质,依次求和可得右端.变式训练1.证明:C m n +3C 333213+++++=++m n m n m n m n C C C .证明:左边=(C m n +C 1+m n)+2(C 1+m n +C 2+m n )+(C 2+m n +3+m n )=C 11++m n +2C 21++m n +C 31++m n =(C 11++m n +C 21++m n )+(C 21++m n +C 31++m n )=C 22++m n +C 32++m n =C 33++m n =右边.∴等式成立.【例2】从4台甲型和5台乙型电视机中任意取出3台,其中至少要有甲型与乙型电视机各1台,则不同的取法共有多少种?分析:取出的3台电视机中要求至少有甲型与乙型各1台,它包括两种可能:2台甲型与1台乙型、1台甲型与2台乙型,所以可用分类加法计数原理和分步乘法计数原理解决.另外,也可以采用间接法.解法一:从4台甲型电视机中取2台且从5台乙型电视机中取1台有C 24·C 15种取法;从4台甲型电视机中取1台且从5台乙型电视机中取2台有C 14·C 25种取法,所以取出的3台电视机中至少要有甲型与乙型各1台的取法共有C 24·C 15+C 14·C 25=70种.故应选C. 解法二:从所有的9台电视机中取3台有C 39种取法,其中全部为甲型的有C 34种取法,全部为乙型的有C 35种取法,则至少有甲型与乙型各1台的取法有C 39-C 34-C 35=70种.黑色陷阱:解决这类问题最容易出现的错误就是产生重复,比如首先从4台甲型电视机与5台乙型电视机中各取1台,有C 14·C 15种取法,再在剩下的7台电视机中任取1台,有C 17种取法,所以不同的取法共有C 14·C 15·C 17=140种,这种看起来很不错的解法实际上是错误的,因为它产生了重复.避免产生重复的方法就是进行“先分类后分步”.变式训练2.一份考卷有10道考题,分为A 、B 两组,每组5题,要求考生选答6题,但每组最多选4题,问考生有几种选答方法?解:有3种选题方案:A 组选4题、B 组选2题;A 组选2题、B 组选4题及A 、B 组各选3题,故选答方法有2C 45C 25+(C 35)2=200种.【例3】200件产品中有5件是次品,现从中任意抽取4件,按下列条件,各有多少种不同的抽法(只要求列式)?(1)都不是次品;(2)至少有1件次品;(3)不都是次品.分析:第(1)题与顺序无关,都不是次品,即全部是正品,正品有195件;第(2)题与顺序无关,至少有1件次品,即有1件次品,2件次品,3件次品,4件次品四类情况,可用直接法解答,也可用间接法解答;第(3)题与顺序无关,不都是次品,即至少有1件是正品.解:(1)都不是次品,即全部为正品,∴有C 4195种.(2)至少有1件次品,包括1件,2件,3件,4件次品的情况.∴共有C 3195C 15+C 2195C 25+C 1195C 35+C 45种或C 4200-C 4195种.(3)不都是次品,即至少有1件正品,∴共有C 1195C 35+C 2195C 25+C 3195C 15+C 4195种或C 4200-C 45种.绿色通道:解决“至多”或“至少”问题,通常采用直接分类法(简称直接法)和整体排异法(简称间接法)求解.当直接分类讨论的情形较多时,使用整体排异法较简便. 变式训练3.从8名男同学和4名女同学中选出5人组成青年志愿队,按要求各有多少种选法?(1)至少有一名女同学参加;(2)至多有两名女同学参加;(3)男女同学各至少有两名参加.解:(1)法一:“至少有一名”可分为4种情况:1名,2名,3名,4名女同学参加,而题设要求选出5人,因此其余名额不足部分应由男生填补,故至少有一名女同学参加共有N=C 14C 48+C 24C 38+C 34C 28+C 44C 18=736种不同选法.法二:在整体组合C 512中去掉不满足题设要求的组合,即N=C 512-C 58=736种不同选法.(2)法一:直接分类求解.共有N=C 58+C 48C 14+C 38C 24=672种不同选法.法二:整体排异求解. 共有N=C 512-C 44C 18-C 34C 28=672种不同选法.(3)可分两类:一类是2男3女,共有C 28C 34种不同选法;另一类是3男2女,共有C 38C 24种不同选法.根据分类加法计数原理,得符合条件的选法共有C 28C 34+C 38C 24=448种.【例4】6本不同的书分成3堆,每堆2本,共有多少种分法?分析:6本书平均分给甲、乙、丙三人的问题可分为两步来解决,先把这6本书分成3堆,每堆2本,再把分好的3堆给甲、乙、丙三人.解:6本书平均分给甲、乙、丙三人的方法共有26C C 24C 22=15×6=90种.设6本书平均分成3堆的方法有x 种,再将这3堆分给甲、乙、丙3人有A 33种方法,故A 33x=90,解得x=15.即共有15种分法.绿色通道:均匀有序分组的一般结论:n 个元素分成有序的m 组,每组r 个元素,则分法总数为C r r n r n C -r r n C 2-…C r r (其中mr=n ).均匀无序分组的一般结论:n 个元素分成无序的m 组,每组r 个元素,则分法总数为m mr r r r n r r n r n A C c C C 2--(mr=n ). 有序分组与无序分组的本质区别在于只分组,还是分组后再分配给别的不同对象. 变式训练4.12个学生平均分成3组,参加制作航空模型的活动,3个教师各参加一组进行指导,问有多少种分组方法?解法一:将12个学生平均分配到3个固定的组(即组有序)中的方法有C 412C 48C 44种. 事实上并无组别的限制,故将12个学生平均分成3组的方法有334448412A C C C 种.3个教师按每组1人分配到各组中去有A 33种方法.由乘法原理,符合题意的分组方法有334448412A C C C ·A 33=C 412C 48=495×70=34 650种. 解法二:3个教师代表甲、乙、丙3个组,先将12个学生选出4人分到甲组,有C 412种不同方法;再将其余8个学生选4人分到乙组有C 48种不同方法.由乘法原理,符合题意的分组方法有C 412·C 48·C 44=34 650种.【例5】现有6本不同的书分给甲、乙、丙三人,(1)甲得1本,乙得2本,丙得3本,共有多少种不同的分法?(2)一人得1本,一人得2本,一人得3本,共有多少种不同的分法?(3)三人中的一人得4本,另外两人各得1本,共有多少种不同的分法?分析:(1)甲从6本中选1本,乙从剩下的5本中选2本,剩下的3本给丙.利用乘法原理.(2)本小题属不均匀分组且有顺序,分两步:分成三组,一组1本,一组2本,一组3本,共有16C C 25C 33种分组方法;再将不同的三组分给三个人,有A 33种分法.解:(1)16C C 25C 33=60种.(2)16C C 25C 33A 33=360种.(3)解法一:从6本书中选出4本给三人中的一人有46C 13C 种分法,剩下2本书给2个人,每人一本有A 22种分法,利用乘法原理,共有46C 13C ·A 22=90种不同的分法. 解法二:将6本书分成3组,一组4本,两组各1本,共有22111246A C C C 种不同分法;再把3组分给三个人,有A 33种分法,利用乘法原理,共有22111246A C C C A 33=90种不同的分法. 绿色通道:本例是分组问题的典型范例,解决分组问题应弄清以下几点:(1)分组对象是否明确;(2)是否平均分组;(3)是否局部平均分组;(4)分组时有无顺序关系.本例中(1)为非均匀分组且分组无顺序;应固定甲、乙、丙的本数;(2)为非均匀分组有顺序;(3)为局部均匀分组有顺序.非均匀无序分组的一般结论是:n 个元素分成m 组,第i 组有r i 个元素(i=1,2,…,m ),分法总数是C .2211m m rr r r r n r n C C -- 变式训练5.6名护士,3名医生,分成三组到甲、乙、丙三村去下乡,每组2名护士,1名医生,共有多少种不同的分法?解法一:首先把护士分配到三村有C 26C 24C 22种,再把医生分配到三村有C 13C 12C 11种. 据乘法原理共有C 26C 24C 22·C 13C 12C 11=540种.解法二:先分组后分配.3名医生各代表一组,将6名护士平均分组有33222426A C C C 种.再分到三名医生代表的三组中有33222426A C C C A 33种,再将这三个组分配到三个村里去,有33222426A C C C A 33A 33=540种.。
习题课两个计数原理与排列、组合
学习目标.进一步理解和掌握分类加法计数原理和分步乘法计数原理.进一步加深理解排列与组合的概念.能综合运用排列、组合解决计数问题.
.两个计数原理
()分类加法计数原理
()分步乘法计数原理
.排列、组合综合题的一般解法
一般坚持先组后排的原则,即先选元素后排列,同时注意按元素性质分类或按事件的发生过程分类.
.解析受限制条件的排列、组合问题的一般策略
()特殊元素优先安排的策略;
()正难则反,等价转化的策略;
()相邻问题,捆绑处理的策略;
()不相邻问题,插空处理的策略;
()定序问题,除法处理的策略;
()“小集团”排列问题,先整体后局部的策略;
()平均分组问题,除法处理的策略;
()构造模型的策略.
类型一两个计数原理的应用
例
电视台在某节目中拿出两个信箱,其中存放着先后两次竞猜中成绩优秀的观众来信,甲信箱中有封,乙信箱中有封,现由主持人抽奖确定幸运观众,若先确定一名幸运之星,再从两信箱中各确定一名幸运伙伴,有种不同的结果.
考点两个计数原理的区别与联系
题点两个原理的简单综合应用
答案
解析在甲箱或乙箱中抽取幸运之星,决定了后边选幸运伙伴是不同的,故要分两类分别计算:()幸运之星在甲箱中抽,先确定幸运之星,再在两箱中各确定一名幸运伙伴,有××=(种)结果;()幸运之星在乙箱中抽,同理有××=(种)结果.因此共有+=(种)不同结果.
反思与感悟用流程图描述计数问题,类中有步的情形如图所示:
具体意义如下:
从到算作一件事的完成,完成这件事有两类办法,在第类办法中有步,在第类办法中有步,每步的方法数如图所示.
所以,完成这件事的方法数为+,。
§2 排列(一)一、基础过关1. A 67-A 56A 45等于( ) A .12B .24C .30D .362. 18×17×16×…×9×8等于( ) A .A 818B .A 918C .A 1018D .A 11183. 若x =n !3!,则x 等于( ) A .A 3nB .A n -3nC .A n 3D .A 3n -34. 与A 310·A 77不等的是( )A .A 910B .81A 88C .10A 99D .A 10105. 若A 5m =2A 3m ,则m 的值为( ) A .5B .3C .6D .76. 计算:2A 59+3A 699!-A 610=________; (m -1)!A n -1m -1·(m -n )!=________. 7. 若A m n =17×16×15×…×5×4,则n =________,m =________.8. 若n ∈N *,且55<n <69,则(55-n )(56-n )…(68-n )(69-n )用排列数符号表示为________.二、能力提升9. 将5本不同的数学用书放在同一层书架上,则不同的放法有( ) A .50B .60C .120D .9010.由数字1,2,3,4,5组成的无重复数字的四位偶数的个数为( ) A .8B .24C .48D .12011. 有3名大学毕业生,到5家招聘员工的公司应聘,若每家公司至多招聘一名新员工,且3名大学毕业生全部被聘用,若不允许兼职,则共有________种不同的招聘方案(用数字作答).12.若2<(m +1)!A m -1m -1≤42,则m 的解集是________. 13.判断下列问题是否为排列问题:(1)北京、上海、天津三个民航站之间的直达航线的飞机票的价格(假设来回的票价相同);(2)选2个小组分别去植树和种菜;(3)选2个小组去种菜;(4)选10人组成一个学习小组;(5)选3个人分别担任班长、学习委员、生活委员;(6)某班40名学生在假期相互通信.三、探究与拓展14.两名老师和两名学生合影留念,写出老师不在左端且相邻的所有可能的站法,并回答共有多少种?答案1.D 2.D 3.B 4.B 5.A 6.1 17.17148.A1569-n9.C10.C11.6012.{2,3,4,5,6}13.解(1)中票价只有三种,虽然机票是不同的,但票价是一样的,不存在顺序问题,所以不是排列问题;(2)植树和种菜是不同的,存在顺序问题,属于排列问题;(3)、(4)不存在顺序问题,不属于排列问题;(5)中每个人的职务不同,例如甲当班长或当学习委员是不同的,存在顺序问题,属于排列问题;(6)A给B写信与B给A写信是不同的,所以存在着顺序问题,属于排列问题.所以在上述各题中(2)、(5)、(6)属于排列问题.14.解由于老师不站左端,故左端位置上只能安排学生.设两名学生分别为A、B.两名老师分别为M、N,此问题可分两类:由此可知所有可能的站法为AMNB,ANMB,ABMN,ABNM,BMNA,BNMA,BAMN,BANM,共8种.。
1.2 排列与组合1.2.1 排列第2课时排列的综合应用A级基础巩固一、选择题1.A,B,C,D,E五人并排站成一行,如果A,B必须相邻且B在A的右边,那么不同的排法种数是( )A.6 B.24 C.48 D.120解析:把A,B视为一人,且B固定在A的右边,则本题相当于4人的全排列,排法共有A44=24(种).答案:B2.用数字1,2,3,4,5可以组成没有重复数字,并且比20 000大的五位偶数共有( ) A.48个 B.36个 C.24个 D.18个解析:个位数字是2的有3A33=18(个),个位数字是4的有3A33=18(个),所以共有36个.答案:B3.甲、乙两人从4门课程中各选修2门,则甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有( )A.6种B.12种C.24种D.30种解析:首先甲、乙两人从4门课程中同选1门,有4种方法;其次从剩余3门中任选2门进行排列,排列方法有A23=6(种).于是,甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法共有4×6=24(种).答案:C4.3张卡片正反面分别标有数字1和2,3和4,5和7,若将3张卡片并列组成一个三位数,可以得到不同的三位数的个数为( )A.30 B.48 C.60 D.96解析:“组成三位数”这件事,分2步完成:第1步,确定排在百位、十位、个位上的卡片,即为3个元素的一个全排列A33;第2步,分别确定百位、十位、个位上的数字,各有2种方法.根据分步乘法计数原理,可以得到不同的三位数有A33×2×2×2=48(个).答案:B5.生产过程有4道工序,每道工序需要安排一人照看,现从甲、乙、丙等6名工人中安排4人分别照看一道工序,第一道工序只能从甲、乙两名工人中安排1人,第四道工序只能从甲、丙两名工人中安排1人,则不同的安排方案共有( )A.24种B.36种C.48种D.72种解析:分类完成.第1类,若甲在第一道工序,则丙必在第四道工序,其余两道工序无限制,有A24种排法;第2类,若甲不在第一道工序(此时乙一定在第一道工序),则第四道工序有2种排法,其余两道工序有A24种排法,有2A24种排法.由分类加法计数原理得,不同的安排方案共有A24+2A24=36(种).答案:B二、填空题6.若把英语单词“error”的字母顺序写错了,则可能出现的错误共有________种.解析:A25-1=19.答案:197.把5件不同产品摆成一排,若产品A与产品B相邻,且产品A与产品C不相邻,则不同的摆法有________种.解析:先考虑产品A与B相邻,把A、B作为一个元素有A44种方法,而A、B可交换位置,所以摆法有2A44=48(种).又当A、B相邻又满足A、C相邻,摆法有2A33=12(种).故满足条件的摆法有48-12=36(种).答案:368.在所有无重复数字的四位数中,千位上的数字比个位上的数字大2的数共有________个.解析:千位数字比个位数字大2,有8种可能,即(2,0),(3,1),…,(9,7),前一个数为千位数字,后一个数为个位数字,其余两位无任何限制.所以共有8A28=448(个).答案:448三、解答题9.7人站成一排.(1)甲、乙、丙排序一定时,有多少种排法?(2)甲在乙的左边(不一定相邻)有多少种不同的排法?解析:(1)法一7人的所有排列方法有A 77种,其中甲、乙、丙的排序有A 33种,又已知甲、乙、丙排序一定,所以甲、乙、丙排序一定的排法共有A 77A 33=840(种). 法二(插空法) 7人站定7个位置,只要把其余4人排好,剩下的3个空位,甲、乙、丙就按他们的顺序去站,只有一种站法,故排法有A 47=7×6×5×4=840(种).(2)“甲在乙的左边”的7人排列数与“甲在乙的右边”的7人排列数相等,而7人的排列数恰好是这二者之和,因此满足条件的排法有12A 77=2 520(种). 10.一场晚会有5个演唱节目和3个舞蹈节目,要求排出一个节目单.(1)3个舞蹈节目不排在开始和结尾,有多少种排法?(2)前4个节目要有舞蹈节目,有多少种排法?解:(1)先从5个演唱节目中选两个排在首尾两个位置有A 25种排法,再将剩余的3个演唱节目,3个舞蹈节目排在中间6个位置上有A 66种排法,故共有不同排法A 25A 66=1 440(种).(2)先不考虑排列要求,有A 88种排列,其中前4个节目没有舞蹈节目的情况,可先从5个演唱节目中选4个节目排在前四个位置,然后将剩余四个节目排列在后四个位置,有A 45A 44种排法,所以前四个节目要有舞蹈节目的排法有A 88-A 45A 44=37 440(种).B 级 能力提升1.在航天员进行的一项太空试验中,要先后实施6个程序,其中程序A 只能出现在第一步或最后一步,程序B 和C 在实施时必须相邻,则试验顺序的编排方法共有( )A .24种B .48种C .96种D .144种 解析:本题是一个分步计数问题,由题意知程序A 只能出现在第一步或最后一步,所以从第一个位置和最后一个位置中选一个位置排A ,编排方法有A 12=2(种).因为程序B 和C 在实施时必须相邻,所以把B 和C 看作一个元素,同除A 外的3个元素排列,注意B 和C 之间有2种排法,即编排方法共有A 44A 22=48(种).根据分步乘法计数原理知,编排方法共有2×48=96(种),故选C.答案:C2.三个人坐在一排八个座位上,若每人的两边都要有空位,则不同的坐法种数为________.解析:“每人两边都有空位”是说三个人不相邻,且不能坐两头,可视作5个空位和3个人满足上述两要求的一个排列,只要将3个人插入5个空位形成的4个空当中即可.所以不同坐法共有A 34=24(种).答案:243.用1,2,3,4,5,6,7排成无重复数字的七位数,按下述要求各有多少个?(1)偶数不相邻;(2)偶数一定在奇数位上;(3)1和2之间恰好夹有一个奇数,没有偶数.解:(1)用插空法,共有A44A35=1 440(个).(2)先把偶数排在奇数位上有A34种排法,再排奇数有A44种排法.所以共有A34A44=576(个).(3)1和2的位置关系有A22种,在1和2之间放一个奇数有A13种方法,把1,2和相应奇数看成整体再和其余4个数进行排列有A55种排法,所以共有A22A13A55=720(个).。
第二课时排列(习题课)1.两个计数原理有何区别?略2.排列与排列数有何不同?略有5每组一个课题,共有多少种不同的安排方法?从5个不同的课题中选3个,由3个学习兴趣小组进行研究,每种选法对应于从5个不同元素中选出3个元素的一个排列.因此有A35=5×4×3=60种不同的安排方法.没有限制的排列问题,即对所排列的元素或所排列的位置没有特别的限制,这一类问题相对简单,分清元素和位置即可.某信号兵用红、黄、蓝3面旗从上到下挂在竖直的旗杆上表示信号,每次可以任挂1面、2面或3面,并且不同的顺序表示不同的信号,则一共可以表示________种不同的信号.解析:第1类,挂1面旗表示信号,有A13种不同方法;第2类,挂2面旗表示信号,有A23种不同方法;第3类,挂3面旗表示信号,有A33种不同方法.根据分类加法计数原理,共有A13+A23+A33=3+3×2+3×2×1=15种可以表示的信号.答案:153(1)甲不站中间,也不站两端;(2)甲、乙两人必须站两端.(1)分两步,首先考虑两端及中间位置,从除甲外的6人中选3人排列,有A36种站法,然后再排其他位置,有A44种站法,所以共有A36·A44=2 880种不同站法.(2)甲、乙为特殊元素,先将他们排在两头位置,有A22种站法,其余5人全排列,有A55种站法.故共有A22·A55=240种不同站法.1.“在”与“不在”的有限制条件的排列问题,既可以从元素入手,也可以从位置入手,原则是谁“特殊”谁优先.2.从元素入手时,先给特殊元素安排位置,再把其他元素安排在剩余位置上;从位置入手时,先安排特殊位置,再安排其他位置.注意:无论从元素考虑还是从位置考虑,都要贯彻到底,不能既考虑元素又考虑位置.乒乓球队的10名队员中有3名主力队员,派5名参加比赛,3名主力队员安排在第一、三、五位置上,其余7名队员中选2名安排在第二、四位置上,那么不同的出场安排有________种.解析:分两步完成:第1步,安排3名主力队员有A33种排法;第2步,安排另2名队员有A27种排法,所以共有A33·A27=252种不同的出场安排.答案:2523名男生、4名女生按照不同的要求排队,求不同的排队方法的种数.(1)全体站成一排,男、女各站在一起;(2)全体站成一排,男生必须站在一起;(3)全体站成一排,男、女各不相邻.(1)男生必须站在一起是男生的全排列,有A33种排法;女生必须站在一起是女生的全排列,有A44种排法;全体男生、女生各视为一个元素,有A22种排法.由分步乘法计数原理知,共有A33·A44·A22=288种排队方法.(2)3名男生全排列有A33种方法,把所有男生视为一个元素,与4名女生组成5个元素全排列,有A55种排法.故有A33·A55=720种排队方法.(3)排好男生后让女生插空,共有A33·A44=144种排法.1.元素相邻问题利用“捆绑法”处理,即把相邻元素看做一个整体,视为一个元素,参与其他元素的排列.同时,应注意捆绑元素的内部排列.2.元素不相邻问题利用“插空法”处理,即先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻的元素插在前面元素排列的空当中.3.处理元素“相邻”“不相邻”或“元素定序”问题,应遵循“先整体,后局部”的原则,元素相邻问题一般用“捆绑法”,元素不相邻问题一般用“插空法”.7人站成一排.求:(1)甲、乙两人相邻的排法有多少种?(2)甲、乙两人不相邻的排法有多少种?(3)甲、乙、丙三人必相邻的排法有多少种?(4)甲、乙、丙三人两两不相邻的排法有多少种?解:(1)(捆绑法)将甲、乙两人“捆绑”为一个元素,与其余5人全排列,共有A66种排法.甲、乙两人可交换位置,有A22种排法.故共有A66·A22=1 440种排法.(2)法一(间接法):7人任意排列,有A77种排法.甲、乙两人相邻有A22·A66种排法,故共有A77-A22·A66=3 600种甲、乙不相邻的排法.法二(插空法):将其余5人排列,有A55种排法.5人之间及两端共有6个位置,任选2个排甲、乙两人,有A26种排法.故共有A55·A26=3 600种排法.(3)(捆绑法)将甲、乙、丙三人捆绑在一起与其余4人全排列,有A55种排法,甲、乙、丙三人有A33种排法,共有A55·A33=720种排法.(4)(插空法)将其余4人排好,有A44种排法.将甲、乙、丙插入5个空中,有A35种排法.故共有A44·A35=1 440种排法.1.探究数字排列问题数字排列问题是排列问题的重要题型,解题时要着重从附加限制条件入手分析,找出解题的思路.常见附加条件有:(1)首位不能为0;(2)有无重复数字;(3)奇偶数;(4)某数的倍数;(5)大于(或小于)某数.用0,1,2,3,4,5这六个数字组成无重复数字的整数,求满足下列条件的数各有多少个.(1)六位数;(2)六位奇数.(1)(间接法):0,1,2,3,4,5六个数字共能形成A66种不同的排法,当0在首位时不满足题意,故可以组成A66-A55=600个没有重复数字的六位数.(2)法一(位置分析法):①从个位入手:个位数排奇数,即从1,3,5中选1个有A13种方法,首位数在排除0及个位数余下的4位数字中选1个有A14种方法,余下的数字可在其他位置全排列有A44种方法,由分步乘法计数原理知,共有A13·A14·A44=288个不同的六位奇数.②从首位入手:对首位排奇数还是非0偶数分两类进行.第1类,首位排奇数,有A13种选择,再个位排奇数有A12种方法,其余位置全排列有A44种.则共有A13·A12·A44=144种方法.第2类,首位排非0偶数,共有A12·A13·A44=144种方法.根据分类加法计数原理,共有144+144=288个六位奇数.法二(元素分析法):0不在两端有A14种排法.从1,3,5中选1个排在个位,剩下的4个数字全排列.故共有A14·A13·A44=288个六位奇数.排数字问题常见的解题方法(1)“两优先排法”:特殊元素优先排列,特殊位置优先填充.如“0”不排“首位”.(2)“分类讨论法”:按照某一标准将排列分成几类,然后按照分类加法计数原理进行,要注意如下两点:一是分类标准必须恰当;二是分类过程要做到不重不漏.(3)“排除法”:全排列数减去不符合条件的排列数.(4)“位置分析法”:按位置逐步讨论,把要求数字的每个数位排好.在本例条件下,试求:(1)能组成多少个无重复数字的四位偶数?(2)能组成多少个无重复数字且为5的倍数的五位数?解:(1)符合要求的四位偶数可分为三类:第1类,0在个位时,有A35个;第2类,2在个位时,首位上的数字从1,3,4,5中选定1个(A14种),十位上的数字和百位上的数字从余下的数字中选,有A24种,于是有A14·A24个;第3类,4在个位时,与第2类同理,也有A14·A24个.由分类加法计数原理可知:共有A35+2A14·A24=156个无重复数字的四位偶数.(2)可分为两类:第1类,个位上为0的五位数有A45个;第2类,个位上为5的五位数有A14·A34个,故共有A45+A14·A34=216个无重复数字且为5的倍数的五位数.1.6名学生排成两排,每排3人,则不同的排法种数为( )A.36 B.120C.720 D.240解析:选C 由于6人排两排,没有什么特殊要求的元素,故排法种数为A66=720.2.要为5名志愿者和他们帮助的2位老人拍照,要求排成一排,2位老人相邻但不排在两端,不同的排法共有( )A.1 440种 B.960种C.720种 D.480种解析:选B 从5名志愿者中选2人排在两端有A25种排法,2位老人的排法有A22种,其余3人和老人排有A44种排法,共有A25·A22·A44=960种不同的排法.3.(广东高考)某高三毕业班有40人,同学之间两两彼此给对方写一条毕业留言,那么全班共写了________条毕业留言.(用数字作答)解析:A240=40×39=1 560.答案:1 5604.从班委会5名成员中选出3名,分别担任班级学习委员、文娱委员与体育委员,其中甲、乙二人不能担任文娱委员,则不同的选法共有________种.(用数字作答) 解析:文娱委员有3种选法,则安排学习委员、体育委员有A24种方法.由分步乘法计数原理知,共有3A24=3×12=36种选法.答案:365.喜羊羊家族的四位成员与灰太狼、红太狼进行谈判,通过谈判他们握手言和,准备一起拍合影照(排成一排).(1)要求喜羊羊家族的四位成员必须相邻,有多少种排法?(2)要求灰太狼、红太狼不相邻,有多少种排法?解:(1)把喜羊羊家族的四位成员看成一个元素,排法为A33.又因为四位成员交换顺序产生不同排列,所以共有A33·A44=144种排法.(2)分两步:第1步,将喜羊羊家族的四位成员排好,有A44种排法;第2步,让灰太狼、红太狼插四人形成的空(包括两端),有A25种排法,共有A44·A25=480种排法.一、选择题1.甲、乙、丙3位志愿者安排在周一至周五的5天中参加某项志愿者活动,要求每人参加一天且每天至多安排一人,并要求甲安排在另外两位前面,不同的安排方法共有( ) A.20种B.30种C.40种 D.60种解析:选A 分类完成,甲排周一,乙、丙只能从周二至周五这4天中选2天排,有A 24种安排方法;甲排周二,乙、丙只能从周三至周五这3天中选2天排,有A 23种安排方法;甲排周三,乙、丙只能排周四和周五,有A 22种安排方法.由分类加法计数原理可知,共有A 24+A 23+A 22=20种不同的安排方法.2.高三(1)班需要安排毕业晚会的4个音乐节目、2个舞蹈节目和1个曲艺节目的演出顺序,要求2个舞蹈节目不连排,则不同排法的种数是( )A .1 800B .3 600C .4 320D .5 040解析:选B 利用插空法,先将4个音乐节目和1个曲艺节目全排列,有A 55种,然后从6个空中选出2个空将舞蹈节目插入,有A 26种排法,所以共有A 55·A 26=3 600种排法.3.用0到9这10个数字,可以组成没有重复数字的三位偶数的个数为( ) A .324 B .328 C .360D .648解析:选B 若个位数是0,从其余9个数中取出两个数排在前两位,有A 29种排法;若个位数不是0, 先从2,4,6,8中取一个放在个位,在其余8个数(不包括0)中取出1个数排在百位,再从其余8个数(包括0)中取出一个数排在十位,有4×8×8=256种排法,所以满足条件的三位偶数的个数共有A 29+256=328.4.直线Ax +By =0的系数A ,B 可以在0,1,2,3,5,7这六个数字中选取,则这些方程所表示的不同直线有( )A .30条B .23条C .22条D .14条解析:选B 当A =B ≠0时,表示同一直线x +y =0;当A =0,B ≠0时,表示直线y =0;当A ≠0,B =0时,表示直线x =0;当A ≠0,B ≠0,A ≠B 时有A 25条直线,故共有1+1+1+A 25=23条直线.5.由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的6位数,其中个位数字小于十位数字的数共有( )A .210个B .300个C .464个D .600个解析:选B 个位数要么小于十位数,要么大于十位数,故有12A 15A 55=300个.二、填空题6.8次投篮中,投中3次,其中恰有2次连续命中的情形有________种.解析:将2次连续命中当作一个整体,和另一次命中插入另外5次不命中留下的6个空进行排列,有A 26=30种情形.答案:307.要排出某班一天中语文、数学、政治、英语、体育、艺术6门课各一节的课程表.要求数学课排在前3节,英语课不排在第6节,则不同的排法种数为__________.(用数字作答)解析:先在前3节课中选一节安排数学,有A13种安排方法;在除了数学课与第6节课外的4节课中选一节安排英语课,有A14种安排方法;其余4节课无约束条件,有A44种安排方法.根据分步乘法计数原理,不同的排法种数为A13·A14·A44=288.答案:2888.用1,2,3,4,5,6,7,8组成没有重复数字的八位数,要求1与2相邻,3与4相邻,5与6相邻,这样的八位数共有________个.(用数字作答)解析:把相邻的两个数捆绑(看成一个整体),三捆组内部都有A22种排列方法,它们与另外2个数之间又有A55种排列方法.根据分步乘法计数原理知,共有A22A22A22A55=8×120=960个八位数.答案:960三、解答题9.有语文、数学、英语、物理、化学、生物6门课程,从中选4门安排在上午的4节课中,其中化学不排在第四节,共有多少种安排方法?解:法一(分类法):分两类:第1类,化学被选上,有A13·A35种排法;第2类,化学不被选上,有A45种排法.故共有A13·A35+A45=300种不同的安排方法.法二(分步法):第1步,第四节有A15种排法;第2步,其余三节有A35种排法,故共有A15·A35=300种不同的安排方法.法三(间接法):从6门课中选4门课有A46种排法,而化学排第四节有A35种排法,故共有A46-A35=300种不同的安排方法.10.7名班委中有A,B,C三人,有7种不同的职务,现对7名班委进行职务具体分工.(1)若正、副班长两职只能从A,B,C三人中选两人担任,有多少种分工方案?(2)若正、副班长两职至少要选A,B,C三人中的一人担任,有多少种分工方案?解:(1)先排正、副班长有A23种方法,再安排其余职务有A55种方法,依分步计数原理,共有A23A55=720种分工方案.(2)7人中任意分工方案有A77种,A,B,C三人中无一人任正、副班长的分工方案有A24A55种,因此A,B,C三人中至少有一人任正、副班长的方案有A77-A24A55=3 600(种).11.用0,1,2,…,9十个数可组成多少个满足以下条件且没有重复数字的排列?(1)五位奇数;(2)大于30 000的五位偶数.解:(1)要得到五位奇数,末位应从1,3,5,7,9五个数字中取,有5种取法,取定末位数字后,首位就有除这个数字和0之外的8种不同取法.首末两位取定后,十个数字还有八个数字可供中间的十位、百位与千位三个数位选取,共有A38种不同的排列方法.因此由分步乘法计数原理共有5×8×A38=13 440个没有重复数字的五位奇数.(2)要得到偶数,末位应从0,2,4,6,8中选取,而要比30 000大的五位偶数,可分两类:①末位数字从0,2中选取,则首位可取3,4,5,6,7,8,9中任一个,共7种选取方法,其余三个数位就有除首尾两个数位上的数字之外的八个数字可以选取,共A38种取法.所以共有2×7×A38种不同情况.②末位数字从4,6,8中选取,则首位应从3,4,5,6,7,8,9中除去末位数字的六位数字中选取,其余三个数位仍有A38种选法,所以共有3×6×A38种不同情况.由分类加法计数原理,比30 000大的无重复数字的五位偶数的个数共有2×7×A38+3×6×A38=10 752.。
复习课(一)计数原理对应学生用书P48(1)两个计数原理是学习排列与组合的基础,高考中一般以选择题、填空题的形式出现,难度中等.(2)运用两个计数原理解题的关键在于正确区分“分类”与“分步”.分类就是能“一步到位”——任何一类中任何一种方法都能完成这件事情,而分步则只能“局部到位”——任何一步中任何一种方法都不能完成这件事情,只能完成事件的某一部分,只有当各步全部完成时,这件事情才完成.[考点精要]计数原理(1)分类加法计数原理:N=n1+n2+n3+…+n m;(2)分步乘法计数原理:N=n1·n2·n3·…·n m.[典例]如图所示,花坛内有五个花池,有五种不同颜色的花卉可供栽种,每个花池内只能种同种颜色的花卉,相邻两池的花色不同,则最多的栽种方案有()A.180种B.240种C.360种D.420种[解析]由题意知,最少用三种颜色的花卉,按照花卉选种的颜色可分为三类方案,即用三种颜色,四种颜色,五种颜色.①当用三种颜色时,花池2,4同色和花池3,5同色,此时共有A35种方案.②当用四种颜色时,花池2,4同色或花池3,5同色,故共有2A45种方案.③当用五种颜色时有A55种方案.因此所有栽种方案为A35+2A45+A55=420(种).[答案] D[类题通法]使用两个原理解决问题时应注意的问题(1)对于一些比较复杂的既要运用分类加法计数原理又要运用分步乘法计数原理的问题,我们可以恰当地画出示意图或列出表格,使问题更加直观、清晰.(2)当两个原理混合使用时,一般是先分类,在每类方法里再分步.[题组训练]1.从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种中选出3种,分别种在不同土质的三块土地上,其中黄瓜必须种植,不同的种植方法有()A.24种B.18种C.12种D.6种解析:选B法一:(直接法)若黄瓜种在第一块土地上,则有3×2=6种不同的种植方法.同理,黄瓜种在第二块、第三块土地上均有3×2=6种不同的种植方法.故不同的种植方法共有6×3=18种.法二:(间接法)从4种蔬菜中选出3种种在三块地上,有4×3×2=24种方法,其中不种黄瓜有3×2×1=6种方法,故共有不同的种植方法24-6=18种.2.有红、黄、蓝旗各3面,每次升一面、二面或三面在旗杆上纵向排列表示不同的信号,顺序不同则表示不同的信号,共可以组成的信号有________种.解析:每次升1面旗可组成3种不同的信号;每次升2面旗可组成3×3=9种不同的信号;每次升3面旗可组成3×3×3=27种不同的信号.根据分类加法计数原理,共可组成3+9+27=39种不同的信号.答案:39(1)高考中往往以实际问题为背景,考查排列与组合的综合应用,同时考查分类讨论的思想方法,常以选择题、填空题形式出现,有时与概率结合考查.(2)解决排列组合问题的关键是掌握四项基本原则①特殊优先原则:如果问题中有特殊元素或特殊位置,优先考虑这些特殊元素或特殊位置的解题原则.②先取后排原则:在既有取出又需要对取出的元素进行排列中,要先取后排,即完整地把需要排列的元素取出后,再进行排列.③正难则反原则:当直接求解困难时,采用间接法解决问题的原则.④先分组后分配原则:在分配问题中如果被分配的元素多于位置,这时要先进行分组,再进行分配.[考点精要]1.排列与组合的概念2.排列数与组合数的概念3.排列数与组合数公式 (1)排列数公式①A m n =n (n -1)…(n -m +1)=n !(n -m )!;②A n n =n !. (2)组合数公式C mn =A m n A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !=n !m !(n -m )!.4.组合数的性质(1)C m n =C n-mn;(2)C m n +C m -1n=C mn +1. [典例] (1)一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为( )A .3×3!B .3×(3!)3C .(3!)4D .9!(2)(重庆高考)某次联欢会要安排3个歌舞类节目、2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是( )A .72B .120C .144D .168(3)从6位同学中选出4位参加一个座谈会,要求张、王两同学中至多有一个人参加,则不同选法的种数为( )A .9B .14C .12D .15[解析] (1)把一家三口看作一个排列,然后再排列这3家,所以有(3!)4种.(2)依题意,先仅考虑3个歌舞类节目互不相邻的排法种数为A 33A 34=144,其中3个歌舞类节目互不相邻但2个小品类节目相邻的排法种数为A 22A 22A 33=24,因此满足题意的排法种数为144-24=120,选B .(3)法一:(直接法)分两类,第一类张、王两同学都不参加,有C 44种选法;第二类张、王两同学中只有1人参加,有C 12C 34种选法.故共有C 44+C 12C 34=9种选法.法二:(间接法)C46-C24=9种.[答案](1)C(2)B(3)A[类题通法]排列与组合综合问题的常见类型及解题策略(1)相邻问题捆绑法.在特定条件下,将几个相关元素视为一个元素来考虑,待整个问题排好之后,再考虑它们“内部”的排列.(2)相间问题插空法.先把一般元素排好,然后把特定元素插在它们之间或两端的空当中,它与捆绑法有同等作用.(3)特殊元素(位置)优先安排法.优先考虑问题中的特殊元素或位置,然后再排列其他一般元素或位置.[题组训练]1.有5盆各不相同的菊花,其中黄菊花2盆、白菊花2盆、红菊花1盆,现把它们摆放成一排,要求2盆黄菊花必须相邻,2盆白菊花不能相邻,则这5盆花的不同摆放种数是()A.12 B.24C.36 D.48解析:选B2盆黄菊花捆绑作为一个元素与一盆红菊花排列,2盆白菊花采用插空法,所以这5盆花的不同摆放共有A22A22A23=24种.2.某班准备从含甲、乙的7名男生中选取4人参加4×100米接力赛,要求甲、乙两人至少有一人参加,且若甲、乙同时参加,则他们在赛道上顺序不能相邻,那么不同的排法种数为()A.720 B.520C.600 D.360解析:选C根据题意,分2种情况讨论.①只有甲乙其中一人参加,有C12C35A44=480种情况;②若甲乙两人都参加,有C22C25A44=240种情况,其中甲乙相邻的有C22C25A33A22=120种情况,不同的排法种数为480+240-120=600种,故选C.(1)求二项展开式中的项或项的系数是高考的热点,通常以选择题、填空题形式考查,难度中低档.(2)解决此类问题常遵循“知四求一”的原则在二项式的通项公式中共含有a, b,n,k,T k+1这五个元素,只要知道其中的4个元素,便可求第5个元素的值,在有关二项式定理的问题中,常常会遇到这样的问题:知道这5个元素中的若干个(或它们之间的关系),求另外几个元素.这类问题一般是利用通项公式,把问题归结为解方程(组)或不等式(组).这里要注意n为正整数,k为自然数,且k≤n.[考点精要]1.二项式定理2.二项式系数的性质[典例](1)已知(1+ax)(1+x)5的展开式中x2的系数为5,则a=()A.-4 B.-3C.-2 D.-1(2)设m为正整数,(x+y)2m展开式的二项式系数的最大值为a,(x+y)2m+1展开式的二项式系数的最大值为b,若13a=7b,则m=()A.5 B.6C.7 D.8(3)若(1-2x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a1+a2+a3+a4=________.[解析](1)展开式中含x2的系数为C25+a C15=5,解得a=-1,故选D.(2)由题意得:a=C m2m,b=C m2m+1,所以13C m2m=7C m2m+1,∴13·(2m)!m!·m!=7·(2m+1)!m!·(m+1)!,∴7(2m+1)m+1=13,解得m=6,经检验为原方程的解,选B.(3)令x=1可得a0+a1+a2+a3+a4=1,令x=0,可得a0=1,所以a1+a2+a3+a4=0.[答案](1)D(2)B(3)0[类题通法]求二项式展开式有关问题的常见类型及解题策略(1)求展开式中的特定项.可依据条件写出第r +1项,再由特定项的特点求出r 值即可. (2)已知展开式的某项,求特定项的系数.可由某项得出参数项,再由通项公式写出第r +1项,由特定项得出r 值,最后求出其参数.(3)与二项式各项系数的和有关的问题一般用赋值法求解.[题组训练]1.在x (1+x )6的展开式中,含x 3项的系数为( ) A .30 B .20 C .15D .10解析:选C 只需求(1+x )6的展开式中含x 2项的系数即可,而含x 2项的系数为C 26=15,故选C .2.若(x -1)4=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+a 4x 4,则a 0+a 2+a 4的值为( ) A .9 B .8 C .6D .5解析:选B 令x =1,则a 0+a 1+a 2+a 3+a 4=0,令x =-1,则a 0-a 1+a 2-a 3+a 4=16,∴a 0+a 2+a 4=8.1.设二项式⎝⎛⎭⎪⎫3x +3x n 的展开式各项系数的和为a ,所有二项式系数的和为b ,若a +2b =80,则n 的值为( )A .8B .4C .3D .2解析:选C 由题意a =4n ,b =2n ,∵a +2b =80, ∴4n +2×2n -80=0,即(2n )2+2×2n -80=0,解得n =3.2.教室里有6盏灯,由3个开关控制,每个开关控制2盏灯,则不同的照明方法有( ) A .63种 B .31种 C .8种D .7种解析:选D 由题意知,可以开2盏、4盏、6盏灯照明,不同方法有C 13+C 23+C 33=7(种).3.分配4名水暖工去3户不同的居民家里检查暖气管道.要求4名水暖工都分配出去,且每户居民家都要有人去检查,那么分配的方案共有( )A .A 34种B .A 33A 13种 C .C 24A 33种D .C 14C 13A 33种解析:选C 先将4名水暖工选出2人分成一组,然后将三组水暖工分配到3户不同的居民家,故有C 24A 33种.4.(x +2)2(1-x )5中x 7的系数与常数项之差的绝对值为( ) A .5 B .3 C .2D .0解析:选A 常数项为C 22·22·C 05=4,x 7系数为C 02·C 55(-1)5=-1,因此x 7系数与常数项之差的绝对值为5.5.⎝⎛⎭⎫x 2-12x 6的展开式中,常数项是( ) A .-54B .54C .-1516D .1516解析:选D T r +1=C r 6(x 2)6-r ⎝⎛⎭⎫-12x r =⎝⎛⎭⎫-12r C r 6x 12-13r ,令12-3r =0,解得r =4. ∴常数项为⎝⎛⎭⎫-124C 46=1516.故选D . 6.将4个颜色互不相同的球全部放入编号为1和2的两个盒子里,使得放入每个盒子里球的个数不小于该盒子的编号,则不同的放球方法有( )A .10种B .20种C .36种D .52种解析:选A 分为两类:①1号盒子放入1个球,2号盒子放入3个球,有C 14=4种放球方法;②1号盒子放入2个球,2号盒子放入2个球,有C 24=6种放球方法.∴共有C 14+C 24=10种不同的放球方法.7.若将函数f (x )=x 5表示为f (x )=a 0+a 1(1+x )+a 2(1+x )2+…+a 5(1+x )5,其中a 0,a 1,a 2,…,a 5为实数,则a 3=________.解析:不妨设1+x =t ,则x =t -1,因此有(t -1)5=a 0+a 1t +a 2t 2+a 3t 3+a 4t 4+a 5t 5,则a 3=C 25(-1)2=10.答案:108.农科院小李在做某项试验中,计划从花生、大白菜、大豆、玉米、小麦、高粱这6种种子中选出4种,分别种植在4块不同的空地上(1块空地只能种1种作物),若小李已决定在第1块空地上种玉米或高粱,则不同的种植方案有________种.(用数字作答)解析:由已知条件可得第1块地有C 12种种植方法,则第2~4块地共有A 35种种植方法,由分步乘法计数原理可得,不同的种植方案有C 12A 35=120种.答案:1209.(北京高考)把5件不同产品摆成一排,若产品A 与产品B 相邻,且产品A 与产品C 不相邻,则不同的摆法有________种.解析:将A ,B 捆绑在一起,有A 22种摆法,再将它们与其他3件产品全排列,有A 44种摆法,共有A 22A 44=48种摆法,而A ,B ,C 3件在一起,且A ,B 相邻,A ,C 相邻有CAB ,BAC 两种情况,将这3件与剩下2件全排列,有2×A 33=12种摆法,故A ,B 相邻,A ,C不相邻的摆法有48-12=36种.答案:3610.若(2x +3)3=a 0+a 1(x +2)+a 2(x +2)2+a 3(x +2)3,求a 0+a 1+2a 2+3a 3的值. 解:由(2x +3)3=[2(x +2)-1]3=C 03[2(x +2)]3(-1)0+C 13[2(x +2)]2(-1)1+C 23[2·(x +2)]1(-1)2+C 33[2(x +2)]0(-1)3=8(x +2)3-12(x +2)2+6(x +2)-1 =a 0+a 1(x +2)+a 2(x +2)2+a 3(x +2)3. 则a 0=-1,a 1=6,a 2=-12,a 3=8. 则a 0+a 1+2a 2+3a 3=5.11.将7个相同的小球放入4个不同的盒子中. (1)不出现空盒时的放入方式共有多少种? (2)可出现空盒时的放入方式共有多少种?解:(1)将7个相同的小球排成一排,在中间形成的6个空当中插入无区别的3个“隔板”将球分成4份,每一种插入隔板的方式对应一种球的放入方式,则共有C 36=20种不同的放入方式.(2)每种放入方式对应于将7个相同的小球与3个相同的“隔板”进行一次排列,即从10个位置中选3个位置安排隔板,故共有C 310=120种放入方式.12.已知(3x 2+3x 2)n 展开式中各项的系数和比各项的二项式系数和大992. (1)求展开式中二项式系数的最大项; (2)求展开式中系数最大的项.解:(1)令x =1,则二项式各项系数和为(1+3)n =4n , 展开式中各项的二项式系数之和为2n . 由题意,知4n -2n =992.∴(2n )2-2n -992=0.∴(2n +31)(2n -32)=0. ∴2n =-31(舍)或2n =32,∴n =5. 由于n =5为奇数,∴展开式中二项式系数最大项为中间两项,它们是 T 3=C 25(x 23)3(3x 2)2=90x 6,T 4=C 35(x 23)2(3x 2)3=270x 223.(2)展开式通项公式为T r +1=C r 53r·(x 23)5-r (x 2)r =C r 5·3r ·x 103+4r 3.假设T r +1项系数最大,则有⎩⎪⎨⎪⎧C r 53r ≥C r -15·3r -1,C r 53r ≥C r +15·3r +1, ∴⎩⎪⎨⎪⎧5!(5-r )!r !×3≥5!(6-r )!(r -1)!,5!(5-r )!r !≥5!(4-r )!(r +1)!×3.∴⎩⎨⎧3r ≥16-r ,15-r ≥3r +1.∴72≤r ≤92. ∵r ∈N *,∴r =4.∴展开式中系数最大项为T 5=C 45·34·x 103+4×43=405x 263.。
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1.2。
3 排列,组合习题课(2)2人各1本,另外一人4本;(3)分给甲、乙、丙三人,每人至少1本例三 10双互不相同的鞋子混装在一只口袋中,从中任意取出4只,试求出现以下结果时各有多少种情况?(1)4只鞋子恰成两双;(2)4只鞋子没有成双的.跟踪训练3 某企业要从其下属6个工厂中抽调8名工程技术人员组成课题攻关小组,每厂至少调1人,则这8个名额的分配方案共有( )A.15种 B.21种 C.30种 D.36种(三)建模求解排列组合问题例四一只电子蚂蚁在如图所示的网格线上由原点O(0,0)出发,沿向上或向右方向爬至点(m,n),(m,n∈N*),记可能的爬行方法总数为f(m,n),则f(m,n)=跟踪训练4 方程x+y+z=12的非负整数解的个数为________.(四)排列、组合综合问题例五有五张卡片,它们的正、反面分别写着0与1、2与3、4与5、6与7、8与9。
将其中任意三张并排放在一起组成三位数,共可组成多少个不同的三位数?后记与感悟:3.如果在一周内(周一至周日)安排三所学校的学生参观某展览馆,每天最多只安排一所学校,要求甲学校连续参观两天,其余学校均只参观一天,那么不同的安排方法有( )A.50种 B.60种 C.120种 D.210种4.(2015·衡水市枣强中学高二期中)某班班会准备从甲、乙等7名学生中选派4名学生发言,要求甲、乙两名同学至少有一人参加,且若甲、乙同时参加,则他们发言时不能相邻.那么不同的发言顺序种数为( )A.360 B.520 C.600 D.7205。
习题课(二)
课时目标1.利用排列、组合知识解决综合性的计数应用题.2.提高学生的应用意识和分析解决问题的能力.
1.排列数公式:A m n=________________________;
组合数公式:C m n=A m n
A m m=____________________.
2.解决计数应用题,可以通过对位置和元素的性质进行分类,对完成事情的步骤进行分步.
一、选择题
1.8人排成一排,其中甲、乙、丙三人不能相邻的排法有几种()
A.A36A55B.A88-A66A33
C.A35A33D.A88-A46
2.8名运动员参加男子100米的决赛,已知运动场有从内到外编号依次为1,2,3,4,5,6,7,8的八条跑道,若指定的3名运动员所在的跑道编号必须是三个连续数字(如:4,5,6),则参加比赛的这8名运动员安排跑道的方式共有()
A.360种B.4 320种C.720种D.2 160种
3.从正方体ABCD-A1B1C1D1的8个顶点中选取4个作为四面体的顶点,可得到的不同四面体的个数是()
A.C48-12 B.C48-8
C.C48-6 D.C48-4
4.从4台甲型和5台乙型电视机中任意取出3台,其中至少有甲型与乙型电视机各1台,则不同的取法共有()
A.140种B.84种C.70种D.35种
5.6人被邀请参加一项活动,必须有人去,去几人自行决定.若最终有n个人去的方法是15种,则n的值为()
A.2 B.4 C.2或4 D.2或3
二、填空题
6.8名学生和2位老师站成一排合影,2位老师不相邻的排法种数为________.(用式子表示)
7.现安排甲、乙、丙、丁、戌5名同学参加上海世博会志愿者服务活动,每人从事翻译、导游、礼仪、司机四项工作之一,每项工作至少有一人参加.甲、乙不会开车但能从事其他三项工作,丙丁戌都能胜任四项工作,则不同安排方案的种数是________.8.某校开设A类选修课3门,B类选修课4门,一位同学从中共选3门,若要求两类课程中各至少选一门,则不同的选法共有________种.
三、解答题
9.从6名运动员中选出4人参加4×100 m的接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,则共有多少种不同的参赛方法?
10.某次文艺晚会上共演出8个节目,其中2个唱歌、3个舞蹈、3个曲艺节目,求分别满足下列条件的排节目单的方法种数:
(1)一个唱歌节目开头,另一个压台;
(2)两个唱歌节目不相邻;
(3)两个唱歌节目相邻且3个舞蹈节目不相邻.
能力提升
11.从集合{1,2,3,…,20}中任选出3个不同的数,使这3个数成等差数列,这样的等差数列可以有多少个?
12.某晚会已定好节目单,其中小品3个,歌舞2个,相声2个.后来由于情况有变,需加上诗歌朗诵和快板两个节目,但不能改变原先节目的相对顺序,问节目演出的方式可能有多少种?
1.解计数应用题,分类标准要统一,防止出现遗漏或重复.
2.对同一问题可多角度考虑,深入分析,相互验证,提高解题能力.
习题课(二)
答案
知识梳理
1.n(n-1)(n-2)…(n-m+1)
n(n-1)(n-2)…(n-m+1)
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作业设计
1.A[使用插空法,先排甲、乙、丙外的5人,共A55种方法.然后在形成的6个空中插入甲、乙、丙共有A36种方法.
∴共有A36×A55种排法.]
2.B[三个连续数字的可能情况是6种,被选中的运动员全排,剩下的5名运动员全排,所以这8名运动员安排跑道的方式共有6A33A55=4 320(种).]
3.A[在正方体中,6个面和6个对角面上的四个点不能构成四面体,所以一共有C48-12.]
4.C[分两类:(1)甲型1台,乙型2台:C14C25;(2)甲型2台,乙型1台:C24C15.所以一共有C14C25+C24C15=70(种).]
5.C
6.A88A29
解析采用插空法,先排8名学生,共有A88种方法;再在8名学生形成的9个空中排2位老师,有A29种排法,
∴共有排法:A88×A29种.
7.126
解析分类讨论:若有2人从事司机工作,则方案有C23×A33=18(种);若有1人从事司机工作,则方案有C13×C24×A33=108(种),所以共有18+108=126(种).
8.30
解析方法一可分两种互斥情况:A类选1门,B类选2门或A类选2门,B类选1门,共有C13C24+C23C14=18+12=30(种)选法.
方法二总共有C37=35(种)选法,减去只选A类的C33=1(种),再减去只选B类的
C34=4(种),故有30种选法.
9.解分两类:若乙跑第一棒,共有A35=60(种);
若乙不跑第一棒,则跑第一棒的选择有C14种,此时跑第四棒的选择有C14种,余下的第二、三棒则在剩下的四人中选两人跑,有A24种,所以有C14C14A24=192(种).
所以共有192+60=252(种)不同的参赛方法.
10.解(1)先排唱歌节目有A22种排法,再排其他节目有A66种排法,所以共有A22·A66=1 440(种)排法.
(2)先排3个舞蹈节目,3个曲艺节目有A66种排法,再从其中7个空(包括两端)中选2个排唱歌节目,有A27种插入方法,所以共有A66·A27=30 240(种)排法.
(3)把2个相邻的唱歌节目看作一个元素,与3个曲艺节目排列共A 44种排法,再将3个
舞蹈节目插入,共有A 35种插入法,最后将2个唱歌节目互换位置,有A 2
2种排法,由分步乘
法计数原理,符合要求的排法有:A 44·A 35·A 22=2 880(种).
11.解 设a 、b 、c ∈N ,且a 、b 、c 成等差数列,则a +c =2b ,即a +c 应是偶数.因此从1到20这20个数字中任选出三个数成等差数列,则第一个数与第三个数必同为偶数或同为奇数,而1到20这20个数字中有10个偶数和10个奇数.当第一个和第三个数选定后,中间数被唯一确定.因此,选法只有两类.
(1)第一、三个数都是偶数,有A 210种选法; (2)第一、三个数都是奇数,有A 210种选法; 于是,选出3个数成等差数列的个数为
A 210+A 2
10=180(个).
12.解 方法一 若所有节目没有顺序要求,全部排列,则有A 99种排法;但是原先的
节目已经定好顺序,需要消除,故有A 99
A 77
=A 29=72(种)排法. 方法二 共有9个元素,9个空,先选2个空,安排朗诵和快板,有A 29种排法;再将
剩下的空安排其他元素,由于顺序已定,故只有1种方法,则共有A 29C 77=72(种)排法.。