【备战2019】(上海版)高考数学分项汇编 专题11 排列组合、二项式定理(含解析)理
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第59讲 计数原理1—乘法原理(分步计数原理)一、问题引入常见船上悬挂有红、蓝、白三种颜色的旗帜,代表了不同的信号、不同的含义,随着排列顺序不同、悬挂数目不同,能表达多少种不同的信号?路上有10盏路灯,为了节能,关闭其中三盏灯有多少种关法?如果三盏灯还要不相邻,又有多少种关法?这便是我们这一章节主要要学习、讨论的内容,先从最基本的计数原理讲起.二、教学过程 1、(1)参照《课本》49P 图,讨论从A 到B 的不同走法情况.答:(2)从甲地到乙地,要从甲地先乘火车到丙地,再于次日从丙地乘汽车到乙地.一天中,火车有3班,汽车有2班,那么两天中,从甲地到乙地共有多少种不同的走法?2、乘法原理①一般地,如果做成一件事情要分为n 个步骤,而完成其中每一步骤又有若干种不同方法,则做成这件事情的方法总数,可以用分步计数原理得到.乘法原理:如果完成一件事需要n 个步骤,第1步有1m 种不同的方法,第2步有2m 种不同的方法,……,第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有123n N m m m m = 种不同的方法.②注意:1m 、2m 、n m 对应的都是完成每一相应步骤的方法数,必须所有步骤都完成后,整件事情才算完成.例1、(1)4名同学选报跑步、跳高、跳远三个项目,每人报一项,共有多少种报名方法? (2)4名同学争夺跑步、跳高、跳远三项冠军,共有多少种可能的结果? (3)4名同学争夺跑步项目的前三名,有多少种可能?(4)4名同学中选3人分别报名跑步、跳高、跳远三个项目,有多少种报名方法? (5)3封信投4个邮箱,几种投法?(6)四种型号电视机搞促销,3个顾客各选购一台,几种选法? (7)四台不同型号电视机搞促销呢?(8)5名同学去听同时进行的4个课外知识讲座例2、(1)()()()123123412a a a b b b b c c ++++++展开后共有多少项? (2)540的不同正约数有多少个?例3、已知{}1,2,3,4,5x ∈--,{}3,4,5,6y ∈-,则(),M x y 共可以表示多少个不同的点?多少个第2象限点?多少个不在直线y x =上的点?例4、(1)0、1、2、3、4、5能组成多少四位数?(2)0、1、2、3、4、5能组成多少无重复数字的四位数? (3)0、1、2、3、4、5能组成多少无重复数字的四位奇数? (4)1、2、3、4、5能组成多少无重复数字的三位偶数?例5、(1)已知{}0,1,2,3A =,若,,a b c A ∈,且,,a b c 互不相等,则可表示的所有一元二次方程20ax bx c ++=有多少?(2)若{}1,2,3,5a ∈,{}1,2,3,5b ∈,则能表示多少条不同的直线by x a=? (3)若{}3,4,5a ∈,{}0,2,7,8b ∈,{}1,8,9r ∈,可表示多少不同的圆()()222x a y b r -+-=?§16.2 排列一、教学过程1、排列:一般地,从n 个元素中取出m (m n ≤)个元素,按照一定次序排成一列,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列.特点:元素顺序不同,对应了不同的情况.如果问题3中改为选取2人充当主持而不分正副,则还是排列问题吗? 2、如何判断两个排列是否相同?答:判断元素是否相同;排列顺序是否相同. 例1、判断下列问题是否排列问题:(1)从1,2,3,5中任取两个不同的数相减(除),可得多少种不同的结果? (2)从1,2,3,5中任取两个不同的数相加(乘),可得多少种不同的结果? (3)有12个车站,共需要准备多少种普通票? (4)在(3)中共有多少种不同的票价?(5)某班有50名同学,假期约定每2人通一次信,共需写信多少封? (6)把(5)中写信问题改为会面,共需通电话多少次? (7)把(5)中通信换成互赠照片,共需准备照片多少张?3、排列数从n 个不同元素中取出m (m n ≤)个元素的所有排列的个数叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数,用符号m n P 表示.注:关于排列数的计算,1n P 表示n 个元素里选取1个元素排成一列的情况,即n 个元素选1个元素的选法,所以1n P n =,至于其他情况,有如下分析.4、排列数公式:一般地,排列数m n P 可以按从n 个不同元素中取出m 个元素依次填入m 个空位来考虑.()()()121m n P n n n n m m =----⎡⎤⎣⎦共项例2、用排列数表示()()()115n m n m n m --+-+ ,其中,m n N *∈,m n <.5、全排列①n 个不同元素全部取出的一个排列,叫做n 个元素的一个全排列. 这时,排列数公式中的m n =,即有()()12321n n P n n n =⋅-⋅-⋅⋅⋅⋅这就是说,n 个不同元素全部取出的排列数,等于正整数1到n 的连乘积. ②正整数1到n 的连乘积,叫做n 的阶乘,用!n 表示. 规定,0!1=. ③!n n P n =为了保证全排列m n =时也能成立,我们规定0!1=.例3、1!2!3!4!5!100!++++++ 的个位数字是多少?例4、解方程: (1)()()3!12!3n n -=- (2)33210n n P P = (3)191053m m P mP -=例5、求证:11n n nm m m P nP P -++=.例6、从0,1,2,3,4中选取3个数字,组成没有重复数字的三位数,其中比200大的三位数有几个?例7、15支球队进行双循环赛,即每队都要与其余各队在主客场分别比赛1场,共进行多少场比赛?(如改为单循环赛呢?)例8、10个人排队,按以下要求有多少种不同排法? (1)任意排成一排;(2)排成两排,每排5人; (3)甲不在队首;(4)甲乙丙必须在奇数位上;(5)甲在奇数位上,乙丙在偶数位上; (6)甲乙丙三人必须在一起;(7)甲乙丙三人必须在一起,丙又在甲乙中间; (8)甲乙丙三人中任意两人不排在一起; (9)甲始终坐在乙的右侧.例9、5男5女共10个同学排成一行, (1)女生都排在一起,有几种排法? (2)女生与男生相间,有几种排法?(3)任何两个男生都不相邻,有几种排法? (4)5名男生不排在一起,有几种排法?(5)男生甲与男生乙中间必须排而且只能排2位女生,女生又不能排在队伍的两端,有几种排法? (6)5名男生坐在一起,男生甲在乙的右侧,有几种排法?例10、用1,2,3,4,5,6,7组成无重复数字的七位数中,若2,4,6次序一定,有多少种不同的七位数?如改为1,3,5,7次序一定呢?§16.3 计数原理2—加法原理(分类计数原理)一、教学过程 1、加法原理如果完成一件事有n 类的办法,在第1类办法中有1m 种不同的方法,在第2类办法中有2m 种不同的方法,……,在第n 类办法中有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有123n N m m m m =++++ 种不同的方法. 2、注意①各类方法间相互独立,通过每一类方法都能完成整件事; ②分类时,确定一个分类的标准,不重复不遗漏;③分类时要注意“类”与“类”之间的独立性和并列性;分步时要注意“步”与“步”之间的连续性. 例1、给定数字0,1,2,3,4,5,每个数字最多用一次, (1)可以组成多少个自然数? (2)可以组成多少个奇数? (3)可以组成多少个四位偶数?(4)可以组成多少个比2300大的四位数? (5)可以组成多少个比240135大的数? (6)可以组成多少个能被5整除的四位数? (7)可以组成多少个能被25整除的四位数?例2、在3000和8000之间,有多少个无重复数字的奇数?例3、某天课程表排入数学、物理、化学、语文、英语、体育各一节, (1)体育不排第一节,也不排第三节,几种不同排法?(2)第一节不排体育,第三节不排数学,有多少种不同的排法?二、课后练习1、将a 、b 、c 、d 、e 、f 六个不同元素排成一列,其中a 不排在首位,b 不排在末位,有几种排法?2、从9本不同的书中取出6本排在书架上,满足下列条件之一,分别有几种方法? (1)某一本书必须排在左端或右端; (2)某一本书不能排在两端;(3)某两本书,A 不能排在左端,B 不能排在右端.§16.4 组合一、教学过程1、组合:一般地,从n 个不同元素中取出m (m n ≤)个元素组成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.从排列和组合的定义可以知道,排列与元素的次序有关,而组合与元素的次序无关. 2、如何判断两个组合是否相同?元素相同(不管元素的次序是否相同)3、组合数从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m n C 表示.注:关于排列数的计算,1n C 表示n 个元素里选取1个元素的情况,即n 个元素选1个元素的选法,所以11n n C P n ==;0n C 表示n 个元素里一个都不选的选法数,显然01n C =;n n C 表示n 个元素里选取n 个元素的选法数,显然,1n n C =,至于其他情况,有如下分析.4、组合数公式:()()()()121!!!!m mn nm mn n n n m P n C m m n m P ----⎡⎤⎣⎦===- ,其中m n ≤.例1、解方程:22212n n n C C C -++=.例2、证明:1111mm n n m C C n +++=+.5、组合的应用题例3、现从5位男同学、4位女同学中选出5名代表, (1)男甲、女A 都必须当选,有几种选法?(2)男甲必须当选,女A 不能当选,有几种选法? (3)至少有一个女同学当选,有几种选法? (4)最多有三个女同学当选,有几种选法?例4、要从12人中选出5人去参加一项活动,按下列要求,有多少种不同选法? (1)A 、B 、C 三人必须入选; (2)A 、B 、C 三人不能入选; (3)A 、B 、C 三人只有一人入选; (4)A 、B 、C 三人至少一人入选; (5)A 、B 、C 三人至多二人入选.例5、某医院有内科医生12名,外科医生8名,现选派5名参加赈灾医疗队, (1)某内科医生甲与某外科医生乙必须参加,共有多少种不同选法? (2)甲、乙均不能参加,有多少种选法?(3)甲、乙二人至少有一人参加,有多少种选法?(4)队中至少有一名内科医生和一名外科医生,有几种选法?例6、(1)某出版社的11名工人中,有5人只会排版,4人只会印刷,还有2人既会排版又会印刷.现从这11人中选出4人排版、4人印刷,有几种不同的选法?(2)由13个人组成的课外活动小组,其中5个人只会跳舞,5个人只会唱歌,3个人既会唱歌,也会跳舞,若从中选出4个会跳舞和4个会唱歌的人去演节目,共有多少种不同的选法?6、组合数的性质①性质1、m n m n n C C -=②性质2、111m m m n n n C C C ++++=例7、计算:1381510C C +例8、解方程:(1)1221717x x C C +-= (2)83n n C C =例9、求值:(1)383321n n n n C C -++;(2)123231n n n n C C ---++例10、计算:(1)12345674456789C C C C C C C ++++++;(2)5555556789C C C C C ++++;(3)2345656789C C C C C ++++例11、证明:1231223411m m m C C C C C -+++++=-§16.5 二项式定理一、教学过程1、二项式定理:①一般地,对于任意正整数n 有()001112221110nn n n n r r n r n n n n n n n n n n a b C a b C a b C a b C a b C a b C a b ------+=+++++++②右边的多项式叫做()na b +的二项展开式,它一共有1n +项,其中各项的系数r n C (r =0,1,2, )叫做二项式系数,式中的r n r r n C a b -叫做二项展开式的通项,它是二项展开式中的第1r +项,用1r T +表示,即1r n r rr n T C a b -+=.例1、求411x⎛⎫+ ⎪⎝⎭的二项展开式.例2、求6⎛⎝的二项展开式.例3、(1)求()12x a +的二项展开式的中间项;(2)求91x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中第四项的系数及二项式系数;(3)求912x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中3x 的系数及二项式系数;(4)求8的二项展开式中2x 的系数.例4、(1)求93x ⎛ ⎝的二项展开式中的常数项;(2)求15的二项展开式中的常数项;(3)求16的二项展开式中的有理项;(4)若621x ax ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的二项展开式中3x 的系数为52,求a 的值.例5、已知n的二项展开式中,前三项系数成等差数列,求二项展开式中的所有有理项.例6、(1)设212nx x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式中含有非零常数项,求正整数n 的最小值;(2)若()13222nn n n x x x ax bx cx -+=++++++ (n N ∈,3n ≥)且:3:2a b =,求n .例7、计算:(1)()()1122222121r nn n n r n r nn n n n C C C C ----+++-++- ; (2)011n n n n n nC C C C -++++ ; (3)121112422n n n n n n n n C C C C --+++++ ;例8、求5150被7除所得的余数.二、二项式系数性质:1、观察二项式系数表,探究规律①每一行中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等;②每一行两端都是1,其余位置的每一个数都等于它“肩上”两个数的和;③每一行中,二项式系数先是逐渐增大至最大,然后逐渐减小,越靠近中间越大,左右对称. 2、一般地,二项式系数有如下两个性质:①性质1、()na b +的二项展开式中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等; 这一性质可直接由公式m n m n n C C -=得到.②性质2、()na b +的二项展开式中,所有二项式系数的和等于2n .将1a b ==分别代入()na b +和它的二项展开式中,即有0112n n nn n n n C C C C -=++++ .例8、求证:在()na b +的二项展开式中,奇数项的二项式系数的和等于偶数项的二项式系数的和.。
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2019年高考数学(理)精品资料:
1.7 排列组合二项式定理(讲)
考向一 两个计数原理、排列组合的综合应用
【高考改编☆回顾基础】
2017课标II 改编】安排3名志愿者完成4项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,则不同的安排方式共有 .
【答案】36
【解析】
由题意可得,一人完成两项工作,其余两人每人完成一项工作,据此可得,只要把工作分成三份:有24C 种方法,然后进行全排列33A 即可,由乘法原理,不同的安排方式共有
种
方法.
2.【两个计数原理】【2018年新课标I 卷】从2位女生,4位男生中选3人参加科技比赛,且至少有1
位女生入选,则不同的选法共有_____________种.(用数字填写答案)
【答案】16
【解析】
根据题意,没有女生入选有
种选法, 从6名学生中任意选3人有种选法, 故至少有1位女生入选,则不同的选法共
有种,故答案是16.
3.【计数原理、简单组合问题】【2018年浙江卷】从1,3,5
,7,9中任取2个数字,从0,2,4,6中任取2个数字,一共可以组成___________个没有重复数字的四位数.(用数字作答)
【答案】1260.
【解析】
若不取零,则排列数为
若取零,则排列数为 因此一共有个没有重复数字的四位数.
4.【计数原理、简单排列组合问题】【2017天津,理14】用数字1,2,3,4,5,6,7,8,。
专题11 排列组合、二项式定理一.基础题组1. 【2014新课标,理13】 ()10x a +的展开式中,7x 的系数为15,则a =________.(用数字填写答案) 【答案】122. 【2010全国2,理14】若(x -a x)9的展开式中x 3的系数是-84,则a =________. [答案]:13. 【2006全国2,理13】在(x 4+x1)10的展开式中常数项是 .(用数字作答)【答案】:45二.能力题组1. 【2013课标全国Ⅱ,理5】已知(1+ax )(1+x )5的展开式中x 2的系数为5,则a =( ).A .-4B .-3C .-2D .-1【答案】:D2. 【2011新课标,理8】51()(2)a x x x x +-的展开式中各项系数的和为2,则该展开式中常数项为( )A .-40B .-20C .20D .40【答案】D【解析】3. 【2010全国2,理6】将标号为1,2,3,4,5,6的6张卡片放入3个不同的信封中,若每个信封放2张,其中标号为1,2的卡片放入同一信封,则不同的放法共有( )A.12种 B.18种 C.36种 D.54种【答案】:B4. 【2005全国3,理3】在8)1x的展开式中5x的系数是()-x(+)(1A.-14 B.14 C.-28 D.28【答案】B【解析】三.拔高题组1. 【2012全国,理11】将字母a,a,b,b,c,c排成三行两列,要求每行的字母互不相同,每列的字母也互不相同,则不同的排列方法共有( )A.12种 B.18种 C.24种 D.36种【答案】A【解析】如图由于每行、每列的字母都互不相同,故只须排好1,2,3号格即可,显然1号格有3种选择,2,3号格均有两种选择,所以不同的排法共有3×2×2=12种.2. 【2005全国3,理11】不共面的四个定点到平面α的距离都相等,这样的平面α共有()A.3个B.4个C.6个D.7个【解析】3. 【2012全国,理15】若(x +1x )n 的展开式中第3项与第7项的二项式系数相等,则该展开式中21x的系数为__________.【答案】:564. 【2005全国2,理15】在由数字0, 1, 2, 3, 4, 5所组成的没有重复数字的四位数中,不能被5整除的数共有_____________个.【答案】192 【解析】首先由这6个数构成的四位数个数为(千位不为0):P(5,1)×P(5,3)=300,能被5整除的尾数为0或5,尾数为0的一共有:P(5,3)=60,尾数为5的千位不能为0,一共有:P(4,1)*P(4,2)=4×4×3=48,所以不能被5整除的数共有:300-60-48=192个.5. 【2015高考新课标2,理15】4()(1)a x x ++的展开式中x 的奇数次幂项的系数之和为32,则a =__________.。
沪教版(上海)高中数学度高三数学二轮复习排列组合专题之排列组合、二项式定理②教学目标(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.知识梳理1:分类计数原理和分步计数原理(1)分类计数原理(加法原理):做一件事情,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有m1种不同的方法,在第二类办法中有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。
(2) 分步计数原理(乘法原理):做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有m1种不同的方法,做第二步有m2种不同的方法,……,做第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事有N=m1×m2×…×m n 种不同的方法。
2:排列的计算:从n个不同元素中任取m个元素的排列的个数P mn =n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=)!(!mnn-.P nn=n(n-1)(n-2)…3·2·1=n!. 规定0!=13:组合的计算:从n个不同元素中任取m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,组合的个数叫组合数,用C mn表示.组合数公式C mn =!)!(!mmnn-.组合数的两个性质:(1)C m n =C mn n-;(2)C m n 1+=C mn +C 1-m n(口诀:上取大,下加一。
证明方法:1.公式法。
2.构造模型,从n+1个球中取出m 个球). 4. 二项式定理: 1.概念 二项式定理:nn n r r n r n 1n 1n n 0n n bC b a C b a C a C )b a (+++++=+--通项公式r r n r n r b a C T -+=1,r=0,1,2,…,n2.二项式系数的性质:(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nn0n C C =,rn nr n 2n n 2n 1n n 1n 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,当n 是偶数时,中间一项2n nC 最大;当n是奇数时,中间两项21n n C -,21n nC +相等,且为最大值;(3)+++=+++=++++5n 3n 1n 4n 2n 0n n n n 2n 1n 0n C C C C C C ,2C C C C5.常用方法:在处理排列组合问题时遵循以下原则:(1)特殊元素优先安排(2)合理分类与准确分步(3)排列、组合混合问题先选后排(4)相邻问题捆绑处理(5)不相邻问题插空处理;(6)定序问题排除法处理;(7)分排问题直排处理;(8)“小集团”排列问题先整体后局部;(9)构造模型;(10)正难则反,等价转化.二项式定理的应用:(1)求某些多项式系数的和;(2)证明一些简单的组合恒等式,;(3)证明整除性。