高中数学专题讲解排列组合及二项式定理
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排列、组合与二项式定理1.两个计数原理(1)分类计数定理(加法原理):如果完成一件事,有n 类方式,在第1类方式中有1m 种不同的方法,在第2类方式中有2m 种不同的方法,......,在第n 类方式中有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有n m m m N +++=...21种不同的方法.(2)分步计数定理(乘法原理):如果完成一件事,需要完成n 个步骤,做第1步有1m 种不同的方法,做第2步有2m 种不同的方法,......,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有n m m m N ⨯⨯⨯= 21种不同的方法.(3)两个计数原理的区别分类计数原理与分步计数原理的区别关键在于看事件能否完成,事件完成了就是分类,分类后要将种数相加;事件必须要连续若干步才能完成的则是分步,分步后要将种数相乘.2.排列(1)排列的定义:一般地,从n 个不同元素中取出)(n m m ≤个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列.(2)排列数的定义:一般地,从n 个不同元素中取出)(n m m ≤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 A 表示.(3)排列数公式:)1()2)(1()!(!+---=-=m n n n n m n n A m n .特别地:①(全排列).123)2)(1(!⋅⋅--== n n n n A n n ②.1!0=3.组合(1)组合的定义:一般地,从n 个不同元素中取出)(n m 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.(2)组合数的定义:一般地,从n 个不同元素中取出)(n m m ≤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.(3)组合数公式:()()()()121!!!!m m n n m m n n n n m A n C A m m n m ---+===- .特别地:01n C =.(4)组合数的性质:①m n n m n C C -=;②11-++=m n m n m n C C C ;③11--=kn k n nC kC .4.解决排列与组合问题的常用方法通法:先特殊后一般(有限制条件问题),先组合后排列(分组问题),先分类后分步(综合问题).例:某校开设9门课程供学生选修,其中A 、B 、C 三门由于上课时问相同,至多选一门,学校规定,每位同学选修4门,共有多少种不同的选修方案?答:.75461336=+C C C (1)特殊元素、位置优先安排法:对问题中的特殊元素或位置优先考虑排列,然后排列其他一般元素或位置.例4-1:0、2、3、4、5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有几个?答:.3013131224=+C C C A (2)限制条件排除法:先求出不考虑限制条件的个数,然后减去不符合条件的个数.也适用于解决“至多”“至少”的排列组合问题.例4-2:从7名男同学和5名女同学中选出5人,若至少有2名女同学当选,问有多少种情况?答:.596)(471557512=+-C C C C(3)相邻问题“捆绑法”:将必须相邻的元素“捆绑”在一起,当作一个元素进行排列,待整个问题排好之后再考虑它们内部的排列数,它主要用于解决相邻问题.例4-3:5个男生3个女生排成一列,要求女生排一起,共有几种排法?答:6363A A =4320(4)不相邻问题“插空法”:先把无位置要求的元素进行排列,再把规定不相邻的元素插入已排列好的元素形成的“空档”中(注意两端).例4-4:5个男生3个女生排成一列,要求女生不相邻且不可排两头,共有几种排法?答:5354A A (5)元素相同“隔板法”:若把n 个不加区分的相同元素分成m 组,可通过n 个相同元素排成一排,在元素之间插入1-m 块隔板来完成分组,共11--+m m n C 种方法.例4-5:10张参观公园的门票分给5个班,每班至少1张,有几种选法?答:.49C (6)元素不多“列举法”:即把符合条件的一一列举出来.例4-6:将数字1、2、3、4填入标号为1、2、3、4的四个方格内,每个方格填一个,则每个方格的标号与所填的数字均不相同的填法种数有种。
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。
高中数学公式大全排列组合与二项式定理高中数学公式大全:排列组合与二项式定理排列组合与二项式定理是高中数学中重要的概念和公式,它们在概率论、组合数学、代数等领域都有广泛应用。
本文将为您详细介绍排列组合与二项式定理的相关内容。
一、排列组合排列和组合是排列组合问题中最基础的概念。
排列表示从一组元素中选取若干元素按照一定顺序排列的方式,而组合则表示从一组元素中选取若干元素,顺序不考虑。
下面是排列组合中常见的公式:1. 排列公式:排列公式用于求解从 n 个元素中取出 m 个元素,按照一定顺序排列的方式。
排列的数量表示为 P(n,m),计算公式如下:P(n,m) = n! / (n-m)!其中,n! 表示 n 的阶乘。
2. 组合公式:组合公式用于求解从 n 个元素中取出 m 个元素,顺序不考虑的方式。
组合的数量表示为 C(n,m),计算公式如下:C(n,m) = n! / (m! * (n-m)!)二、二项式定理二项式定理是高中数学中另一个重要的公式,它表示了任意实数a、b 和正整数 n 的 n 次幂展开后,各项的系数。
二项式定理为:(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-1)*a^1*b^(n-1) + C(n,n)*a^0*b^n其中,C(n,m) 表示组合数,表示从 n 个元素中选取 m 个元素的方式数。
三、应用举例1. 排列组合的应用:在一群人中选出特定的几个人组成小组,或者在一串数字中找出满足某种条件的特定数字。
排列组合在组合数学、概率论等领域有广泛的应用。
2. 二项式定理的应用:在数学展开、概率计算、代数运算等方面常常用到二项式定理。
它在概率论中常用于计算二项分布的概率,也可以用于计算方程式的展开。
总结:排列组合与二项式定理是高中数学中重要的概念和公式。
它们在概率论、组合数学、代数等领域都有广泛应用。
专题26 排列组合二项式定理命题规律内 容典 型1 求两个二项式相乘展开式中的指定项问题 2020年高考全国Ⅰ卷理数8 2 求二项式展开式的指定项或指定项系数 2020年高考全国Ⅲ卷理数14 3 求二项式展开式中奇数项系数 2020年高考浙江卷12 4 利用计数原理计算组合问题2020年高考山东卷3 5利用计数原理计算排列组合的综合问题2020年高考全国Ⅱ卷理数14命题规律一 求两个二项式相乘展开式中的指定项问题【解决之道】利用二项式定理展开式的通项,列出关于所求项的指定项指数的方程,通过解不定方程,即可确定指定项,利用通项公式即可求出指定项系数,注意分类讨论. 【三年高考】1.【2020年高考全国Ⅰ卷理数8】()25y x x x y ⎛⎫ ⎪⎭+⎝+的展开式中33x y 的系数为( )A .5B .10C .15D .20 【答案】C【解析】5()x y +展开式的通项公式为515rrrr T C xy -+=(r N ∈且5r ≤),∴2y x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭与5()x y +展开式的乘积可表示为:56155rrrr rr r xT xC xy C xy --+==或22542155r r rr r r r T C x y xC y y y x x --++==,在615r r rr xT C x y -+=中,令3r =,可得:33345xT C x y =,该项中33x y 的系数为10,在42152r r r r T C x xy y -++=中,令1r =,可得:521332T C y x xy =,该项中33x y 的系数为5,∴33x y 的系数为10515+=,故选C . 2.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】(1+2x 2 )(1+x )4的展开式中x 3的系数为( )A .12B .16C .20D .24【答案】A【解析】由题意得x 3的系数为3144C 2C 4812+=+=,故选A .命题规律二 求二项式展开式的指定项或指定项系数【解决之道】解决此类问题,设指定项为二项式展开式的第r 项,利用通项公式,列出关于r 的方程,解出r ,即可求出指定的系数.【三年高考】1.【2020年高考北京卷3】在)52的展开式中,2x 的系数为( )A .5-B .5C .10-D .10 【答案】C【解析】由题意展开式的通项为T r+1=C 5r(x 12)5−r(−2)r ==C 5r (−2)r x5−r2,令r=1得x 2的系数为-10,故选C .2.【2020年高考全国Ⅲ卷理数14】622x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式中常数项是 (用数字作答). 【答案】240【解析】622x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,其二项式展开通项:()62612rr rr C x x T -+⎛⎫⋅⋅ ⎪⎝⎭=1226(2)r r r r xC x --⋅=⋅1236(2)r r r C x -=⋅,当1230r -=,解得4r =,∴622x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式中常数项是:664422161516240C C ⋅=⋅=⨯=.故答案为:240.3.【2020年高考天津卷11】在522x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式中,2x 的系数是_________.【答案】10【解析】因为522x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式的通项公式为()5531552220,1,2,3,4,5rr r r r r r T C x C x r x --+⎛⎫==⋅⋅= ⎪⎝⎭,令532r -=,解得1r =.所以2x 的系数为15210C ⨯=.4.【2018年高考全国Ⅲ卷理数】522x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式中4x 的系数为( )A .10B .20C .40D .80【答案】C【解析】由题可得522x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的展开式的通式为()521031552C C 2rr r r r rr T x x x --+⎛⎫⋅⋅== ⎪⎝⎭,令1034r -=,得2r =,所以展开式中4x 的系数为225C 240⨯=.故选C .5.【2019年高考浙江卷理数】在二项式9)x 的展开式中,常数项是__________;系数为有理数的项的个数是__________.【答案】 5【解析】由题意,9)x的通项为919C (0,1,29)r r r r T x r -+==,当0r =时,可得常数项为919C T ==;若展开式的系数为有理数,则1,3,5,7,9r =,有246810T , T , T , T , T 共5个项.6.【2018年高考浙江卷】二项式81)2x的展开式的常数项是__________. 【答案】7【解析】二项式812x ⎫⎪⎭的展开式的通项公式为848318811C C 22rr rrrr r T xx --+⎛⎫==⋅⋅ ⎪⎝⎭, 令8403r -=得2r =,故所求的常数项为2821C =72⋅.故答案为:7. 7.【2018年高考天津卷理数】在5(x 的展开式中,2x 的系数为__________.【答案】52【解析】二项式5(x -的展开式的通项公式为35521551C C 2r rr r r r r T x x --+⎛⎛⎫==- ⎪ ⎝⎭⎝,令3522r -=可得:2r =,则2x 的系数为:225115C 10242⎛⎫-=⨯= ⎪⎝⎭.故答案为:52.命题规律三 求二项式展开式中奇数项系数【解决之道】解决此类问题,要熟记二项式展开式的系数性质,利用赋值法,即可列出二项式系数的方程(组),系数和即赋值1x =,偶数项系数和减去奇数项系数和即赋值1x =-,通过解方程即可求出偶数项(奇数项)系数和.【三年高考】1.【2020年高考浙江卷12】设()2345123455612x a a x a x a x a x a x +=+++++,则5a = ;123a a a ++= .【答案】80;51【解析】由题意可知5a 表示4x 的系数,即4455280a C =⋅=,11a =,125210a C =⋅=,2235240a C =⋅=,∴12351a a a ++=.命题规律四 利用计数原理计算组合问题【解决之道】排列组合问题常见解法:(1)元素分析法:在解有限定元素的排列问题时,首先考虑特殊元素的安排方法,再考虑其他元素的排法。
专题04排列组合与二项式定理--高二数学专题解析知识点一:排列1:排列≤)个元素,并按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不(1)定义:一般地,从n个不同元素中取出m(m n同元素中取出m个元素的一个排列.(2)相同排列:两个排列的元素完全相同,且元素的排列顺序也相同.2:排列数与排列数公式1:组合(1)定义:一般地:从n个不同的元素中取出m(m n≤)个元素作为一组,叫做从n个不同元素中取出m 个元素的一个组合.(2)相同组合:只要两个组合的元素相同,无论元素的顺序如何,都是相同的组合.(3)组合与排列的异同≤)个元素”.相同点:组合与排列都是“从n个不同的元素中取出m(m n不同点:组合要求元素“不管元素的顺序合成一组”,而排列要求元素“按照一定的顺序排成一列”因此区分某一问题是组合问题还是排列问题,关键是看选出的元素是否与顺序有关,即交换某两个元素的位置对结果有没有影响,若有影响,则是排列问题,若无影响,则是组合问题.2:组合数与组合数公式(1)组合数的定义:从n个不同元素中取出m(m n≤)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n个不同元3:组合数的性质b一、单选题1.在()5232x x ++的展开式中x 的系数是()A .160B .180C .240D .210【答案】C【分析】根据二项式的定义可知有4个因式中取2,1个因式中取3x 项,即可得解.【详解】在()5232x x ++的展开式中,要得到含x 的项,则有4个因式中取2,1个因式中取3x 项,故x 的系数为445C 32240⨯⨯=.故选:C7.高三(一)班学生要安排毕业晚会的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,则共有________种不同的排法.【答案】3600【答案】20【分析】根据题意,先对【详解】对于6盏不同的花灯进行取下,可先对因为取花灯每次只能取一盏,且只能从下往上取,又因为每串花灯先后顺序已经固定,所以除去重复的排列顺序,所以共有663333A20 A A=故答案为:20.13.按照下列要求,分别求有多少种不同的方法?(1)6个不同的小球放入4个不同的盒子;(2)6个不同的小球放入4个不同的盒子,每个盒子至少一个小球;(3)6个相同的小球放入4个不同的盒子,每个盒子至少一个小球;(4)6个不同的小球放入4个不同的盒子,恰有1个空盒.x16.(多选题)若()32+n x(=20.(多选题)有甲、乙、丙、丁、戊五位同学,下列说法正确的是()A .若丙在甲、乙的中间(可不相邻)排队,则不同的排法有20种B .若五位同学排队甲不在最左端,乙不在最右端,则不同的排法共有78种C .若五位同学排队要求甲、乙必须相邻且甲、丙不能相邻,则不同的排法有36种D .若甲、乙、丙、丁、戊五位同学被分配到三个社区参加志愿活动,每位同学只去一个社区,每个社区至少一位同学,则不同的分配方案有150种【答案】BCD【分析】对于A :讨论甲、乙之间有几位同学,分析运算即可;对于B :讨论甲、乙所在位置,分析运算即可;对于C :先求甲、乙相邻的安排方法,再排除甲、乙相邻且甲、丙相邻的安排方法;对于D :先将学生安排出去,再排除有小区没有人去的可能.【详解】对于选项A :可知有三种可能:甲、乙之间只有一位同学,则不同的排法有2323A A 12=种;甲、乙之间有两位同学,则不同的排法有12222222C A A A 16=种;甲、乙之间有三位同学,则不同的排法有2323A A 12=种;不同的排法共有12161240++=种,故A 错误;对于选项B :可知有四种可能:甲在最右端,乙在最左端,则不同的排法有33A 6=种;甲在最右端,乙不在最左端,则不同的排法有1333C A 18=种;甲不在最右端,乙在最左端,则不同的排法有1333C A 18=种;甲不在最右端,乙不在最左端,则不同的排法有2333A A 36=种;不同的排法共有618183678+++=种,故B 正确;对于选项C :若甲、乙相邻,则不同的排法有2424A A 48=种;若甲、乙必须相邻且甲、丙相邻,则不同的排法有2323A A 12=种;不同的排法共有481236-=种,故C 正确;对于选项D :若每位同学只去一个社区,则不同的排法有53243=种;若有小区没有人去,则有两种可能:所有人去了一个小区,则不同的排法有13C 3=种;所有人去了两个小区,则不同的排法有()25132C 2C 90-=种;不同的排法共有()243390150-+=种,故D 正确;故选:BCD.21.将5名学生分到A ,B ,C 三个宿舍,每个宿舍至少1人至多2人,其中学生甲不到A 宿舍的不同分法有__________.原理即可得出答案.【详解】首位是1,第二位是0,则后三位可以用剩下的数字全排列,共有33A 6=个,前两位是12,第三位是0,后两位可以用余下的两个数字进行全排列,共有22A 2=种结果.前三位是123,第四位是0,最后一位是4,只有1种结果,∴数字12340前面有6+2+1=9个数字,数字本身就是第十个数字.故答案为:10.27.重新排列1,2,3,4,5,6,7,8.(1)使得偶数在原来的位置上,而奇数不在原来的位置上,有多少种不同排法?(2)使得偶数在奇数的位置上,而奇数在偶数的位置上,有多少种不同的排法?(3)使得偶数在偶数位置上,但都不在原来的位置上;奇数在奇数位置上,但也都不在原来的位置上,有多少种不同的排法?(4)如果要有数在原来的位置上,有多少种不同的排法?(5)如果只有4个数在原来的位置上,有多少种不同的排法?(6)如果至少有4个数在原来的位置上,有多少种不同的排法?(7)偶数在偶数位置上;但恰有两个数不在原来位置上,奇数在奇数位置上,但恰有两个数不在原来位置上,有多少种不同排法?(8)偶数在偶数位置上,且至少有两个数不在原来位置上;奇数在奇数位置上,也至少有两个数不在原来位置上,有多少种不同排法?【答案】(1)9;(2)576;(3)81;(4)25487;(5)630;(6)771;(7)36;(8)225.【分析】(1)利用匹配问题错排公式求解;(2)利用乘法分步原理求解;(3)利用匹配问题求解;(4)用排除法.对8个数进行全排列,再减去没有数在原来的位置上的排法,即得解;(5)利用乘法分步原理求解;(6)用排除法.先对8个数进行全排列,再去掉恰有i 个数在原来位置上的排法()0123i =,,,,即得解;(7)利用匹配问题和分步乘法原理得解;。
高中数学知识点总结第十章排列组合和二项式定理高中数学知识点总结:第十章——排列组合和二项式定理排列组合和二项式定理是高中数学中重要的概念和工具,它们在各个领域都有广泛的应用。
本文将对这两个知识点进行总结和说明。
1. 排列与组合排列是指从一组元素中按照一定顺序取出一部分元素的方式。
组合是指从一组元素中不考虑顺序地取出一部分元素的方式。
排列和组合都涉及到元素的选择和顺序,但它们在选择的要求上有所不同。
1.1 排列排列的计算公式为:P(n, m) = n! / (n-m)!,其中n表示元素总数,m表示需要选择的元素个数,n!表示n的阶乘。
1.2 组合组合的计算公式为:C(n, m) = n! / (m!(n-m)!),其中n表示元素总数,m表示需要选择的元素个数,n!表示n的阶乘。
2. 二项式定理二项式定理是数学中一个非常重要的定理,它描述了一个二项式的幂展开式。
二项式是一个形如(a+b)^n的表达式,而二项式定理则给出了(a+b)^n的展开形式。
二项式定理的表达式为:(a+b)^n = C(n, 0)a^n b^0 + C(n, 1)a^(n-1)b^1 + ... + C(n, n-1)a^1 b^(n-1) + C(n, n)a^0 b^n。
其中C(n, k)表示从n个元素中选择k个元素的组合数。
二项式定理的展开形式中包含了n+1个项,每一项的系数是组合数C(n, k),指数是a和b的幂。
二项式定理的应用非常广泛,在数值计算、概率统计、组合数学等领域中都得到了广泛的运用。
它可以用来快速计算幂次方的结果,也可以用来求解概率问题或者排列组合问题。
3. 相关例题在学习排列组合和二项式定理的过程中,我们可以通过解决一些典型的例题来加深对这两个知识点的理解。
例题1:某班有10名学生,要从中选择3名学生组成一个小组,问有多少种不同的选择方式?解析:根据排列的计算公式,可以得到答案:P(10, 3) = 10! / 7! = 720。
高中数学知识点归纳排列组合与二项式定理在高中数学中,排列组合是一种重要的概念与工具,它涉及到对对象的选取和排列的方式。
而在排列组合的基础上,我们还能引出二项式定理,进一步探讨多项式的展开与计算。
本文将对这些数学知识点进行归纳总结和讨论。
一、排列组合的基本概念1.1 排列排列是从给定的一组对象中,按照一定的顺序选择若干个对象进行排列。
假设有n个不同的对象,要从中选择r个对象进行排列,可以得到的排列数记为P(n,r)。
P(n,r) = n!/(n-r)!1.2 组合组合是指从给定的一组对象中,无视其顺序,选择若干个对象。
同样假设有n个不同的对象,要从中选择r个对象进行组合,可以得到的组合数记为C(n,r)。
C(n,r) = n!/(r!(n-r)!)1.3 重复排列与重复组合当给定的一组对象中存在重复的元素时,我们可以计算可能的重复排列与重复组合。
计算公式如下:重复排列:P(n1,n2,...,nk) = n!/(n1!n2!...nk!)重复组合:C(n+r-1,r) = (n+r-1)!/(r!(n-1)!)二、排列组合的应用2.1 生日问题生日问题是指在一个房间里,至少有两个人生日相同的概率有多大。
利用排列组合的思想可以很方便地解决这个问题。
在一个房间里,有n 个人,假设有365天可以选作生日。
我们可以计算至少有两个人生日相同的概率,即为1减去没有人生日相同的概率。
P(at least two people have the same birthday) = 1 - P(no two people have the same birthday)= 1 - C(365,n)/365^n2.2 二项式定理与展开二项式定理是代数中的重要定理之一,它描述了两个数之和的幂展开后的表达式。
假设有实数a和b以及正整数n,根据二项式定理可以将(a+b)^n展开为:(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-1)a^1*b^(n-1) + C(n,n)a^0*b^n2.3 二项式系数与组合恒等式二项式系数指的是二项式展开中各项的系数。
高中数学排列组合与二项式定理第一篇:高中数学排列组合与二项式定理排列组合与二项式定理1.(西城区)在(2x2-A.-5 1x)的展开式常数项是 6 D.60()B.15 C.-602.(东城区)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.4320种 C.720种 D.2160种3.(海淀区)从3名男生和3名女生中,选出2名女生1名男生分别担任语文、数学、英语的课代表,则选派方案共有()A.18种B.36种C.54种D.72种4.(崇文区)某运动队从5名男运动员和6名女运动员中选出两名男运动员和两名女运动员举行乒乓球混合双打比赛,对阵双方各有一名男运动员和一名女运动员,则不同的选法共有A.50种B.150种C.300种 D.600种()5.(丰台区)把编号为1、2、3、4的4位运动员排在编号为1、2、3、4的4条跑道中,要求有且只有两位运动员的编号与其所在跑道的编号相同,共有不同的排法种数是()A. 3B.6C.12D.246.(朝阳区)从4位男教师和3位女教师中选出3位教师,派往郊区3所学校支教,每校1人.要求这3位教师中男、女教师都要有,则不同的选派方案共有()A.210种x6B.186种 7C.180种 D.90种 7.(东城区)已知(x-)展开式的第4项的值等于5,则x= 48.(海淀区)在(ax-1)的展开式中x的系数是240,则正实数a9.(宣武区)设二项式(33x+1x)的展开式的各项系数的和为P,所有二项式系数的和为S,n若P+S=272,则n=,其展开式中的常数项为.210.(崇文区)若(x+1x2)展开式中只有第四项的系数最大,则,展开式中的第五n项为11.(丰台区).在(x+1a)的展开式中,含x与x项的系数相等,则a的值是 75412.(朝阳区)若(1-ax)6的展开式中x4的系数是240,则实数a的值是13.(宣武区)现有A、B、C、D、E、F、共6位同学站成一排照像,要求同学A、B相邻,C、D不相邻,这样的排队照像方式有DBCCBC7.-1715x411.53;12.±213.144第二篇:高中数学排列组合与二项式定理知识点总结排列组合与二项式定理知识点1.计数原理知识点①乘法原理:N=n1·n2·n3·…nM(分步)②加法原理:N=n1+n2+n3+…+nM(分类)2.排列(有序)与组合(无序)Anm=n(n-1)(n-2)(n-3)…(n-m+1)=n!/(n-m)!Ann =n!Cnm = n!/(n-m)!m!Cnm= Cnn-mCnm+Cnm+1= Cn+1m+1 k•k!=(k+1)!-k!3.排列组合混合题的解题原则:先选后排,先分再排排列组合题的主要解题方法:优先法:以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素.以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置.捆绑法(集团元素法,把某些必须在一起的元素视为一个整体考虑)插空法(解决相间问题)间接法和去杂法等等在求解排列与组合应用问题时,应注意:(1)把具体问题转化或归结为排列或组合问题;(2)通过分析确定运用分类计数原理还是分步计数原理;(3)分析题目条件,避免“选取”时重复和遗漏;(4)列出式子计算和作答.经常运用的数学思想是:①分类讨论思想;②转化思想;③对称思想.4.二项式定理知识点:①(a+b)n=Cn0ax+Cn1an-1b1+ Cn2an-2b2+ Cn3an-3b3+…+ Cnran-rbr+-…+ Cn n-1abn-1+ Cnnbn特别地:(1+x)n=1+Cn1x+Cn2x2+…+Cnrxr+…+Cnnxn②主要性质和主要结论:对称性Cnm=Cnn-m最大二项式系数在中间。
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。
可编辑修改精选全文完整版§10. 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..元素..的排列. 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:nm 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:),,()!(!)1()1(N m n n m m n n m n n n A m ∈≤-=+--= 注意:!)!1(!n n n n -+=⋅ 规定0! = 1111--++=⋅+=m n m 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 n m m m n m n-=+--== ⑶两个公式:①;m n 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 m n 种,依分类原理有m n 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n n nn n n C C C 2210=+++ 11111121153142011112++--++++++-+=+==++=+++=+++kn k n k n kn m n m m n m m m m m m n n n n n n n n C n C k nC kC C C C C C C C C C C C②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 (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 mn C C C 11+-=+递推)如:413353433+=+++n n C C C C C . vi. 构造二项式. 如:n n n n n n C C C C 222120)()()(=+++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 nn n C C C C C C C C C C C +++=⋅++⋅+⋅+⋅-- ,而右边nn C 2= 五、二项式定理.1. ⑴二项式定理:n n 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 a C T r r 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 n n 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 C附:一般来说b a by ax n ,()(+为常数)在求系数最大的项或最小的项...........时均可直接根据性质二求解. 当11≠≠b a 或时,一般采用解不等式组11111(,+-+-+⎩⎨⎧≤≤⎩⎨⎧≥≥k k k k k k k k k k T A A A A A A A A A 为或的系数或系数的绝对值)的办法来求解.⑷如何来求n c b a )(++展开式中含r q p c b a 的系数呢?其中,,,N r q p ∈且n r q p =++把n n c b a c b a ])[()(++=++视为二项式,先找出含有r C 的项r r n r n C b a C -+)(,另一方面在r n b a -+)(中含有q b 的项为q p q r n q q r n q r n b a C b a C ----=,故在n c b a )(++中含r q p c b a 的项为r q p q r n r n c b a C C -.其系数为r r q p n p n q r n r n C C C p q r n q r n q r n r n r n C C --==---⋅-=!!!!)!(!)!()!(!!. 2. 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n n n n na C a C a C +++ 3322很小,可以忽略不计。
1 / 101 排列组合及二项式定理【基本知识点】1.二项式系数的性质:()n a b +展开式的二项式系数是0n C ,1n C ,2n C ,…,n n C .r n C 可以看成以r 为自变量的函数()f r ,定义域是{0,1,2,,}n ,(1)对称性.与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等(∵m n m n n C C -=).(2)增减性与最大值:当n 是偶数时,中间一项2n n C 取得最大值;当n 是奇数时,中间两项12n n C-,12n n C +取得最大值. (3)各二项式系数和:∵1(1)1n r r n n n x C x C x x +=+++++,令1x =,则0122n r n n n n n n C C C C C =++++++【常见考点】一、可重复的排列求幂法:重复排列问题要区分两类元素:一类可以重复,另一类不能重复,把不能重复的元素看作“客”,能重复的元素看作“店”,则通过“住店法"可顺利解题,在这类问题使用住店处理的策略中,关键是在正确判断哪个底数,哪个是指数。
(1)有4名学生报名参加数学、物理、化学竞赛,每人限报一科,有多少种不同的报名方法?(2)有4名学生参加争夺数学、物理、化学竞赛冠军,有多少种不同的结果?(3)将3封不同的信投入4个不同的邮筒,则有多少种不同投法?【解析】:(1)43(2)34 (3)34二.相邻问题捆绑法: 题目中规定相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列.2 / 102 (4),,,,A B C D E 五人并排站成一排,如果,A B 必须相邻且B 在A 的右边,那么不同的排法种数有【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,4424A =种(5)3位男生和3位女生共6位同学站成一排,若男生甲不站两端,3位女生中有且只有两位女生相邻,则不同排法的种数是( )A。
360 B. 188 C。
216 D. 96【解析】: 间接法 6位同学站成一排,3位女生中有且只有两位女生相邻的排法有,22223242C A A A =432 种其中男生甲站两端的有1222223232A C A A A =144,符合条件的排法故共有288三.相离问题插空法 :元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端。
(6)七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是【解析】:除甲乙外,其余5个排列数为55A 种,再用甲乙去插6个空位有26A 种,不同的排法种数是52563600A A =种(7) 书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有 种不同的插法(具体数字作答)【解析】: 111789A A A =504(8)马路上有编号为1,2,3…,9九只路灯,现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的二盏或三盏,也不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有多少种?【解析】:把此问题当作一个排对模型,在6盏亮灯的5个空隙中插入3盏不亮的灯35C 种方法,所以满足条件的关灯方案有10种。
四.元素分析法(位置分析法):某个或几个元素要排在指定位置,可先排这个或几个元3 / 103 素;再排其它的元素.(9)2010年广州亚运会组委会要从小张、小赵、小李、小罗、小王五名志愿者中选派四人分别从事翻译、导游、礼仪、司机四项不同工作,若其中小张和小赵只能从事前两项工作,其余三人均能从事这四项工作,则不同的选派方案共有( )A . 36种 B. 12种 C. 18种 D . 48种【解析】:方法一: 从后两项工作出发,采取位置分析法。
2333A 36A =方法二:分两类:若小张或小赵入选,则有选法;若小张、小赵都入选,则有选法,共有选法36种,选A 。
(10)1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端则有不同的排法有多少种?【解析】:老师在中间三个位置上选一个有13A 种,4名同学在其余4个位置上有44A 种方法;所以共有143472A A =种。
.五.多排问题单排法:把元素排成几排的问题可归结为一排考虑,再分段处理。
(11) 6个不同的元素排成前后两排,每排3个元素,那么不同的排法种数是( )A 、36种B 、120种C 、720种D 、1440种(12)把15人分成前后三排,每排5人,不同的排法种数为(A)510515A A (B )3355510515A A A A (C)1515A (D)3355510515A A A A ÷ (13)8个不同的元素排成前后两排,每排4个元素,其中某2个元素要排在前排,某1个元素排在后排,有多少种不同排法?【解析】:(1)前后两排可看成一排的两段,因此本题可看成6个不同的元素排成一排,共66720A =种,选C 。
(2)答案:C(3)看成一排,某2个元素在前半段四个位置中选排2个,有24A 种,某1个元素排在后半段的四个位置中选一个有14A 24331212=A C C 122322=A A4 / 104 种,其余5个元素任排5个位置上有55A 种,故共有1254455760A A A =种排法。
六.定序问题缩倍法(等几率法):在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法. (14),,,,A B C D E 五人并排站成一排,如果B 必须站在A 的右边(,A B 可以不相邻)那么不同的排法种数是( )【解析】:B 在A 的右边与B 在A 的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,即551602A =种(15)书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有多少种不同的插法?【解析】:法一:39A 法二:99661A A七.标号排位问题(不配对问题) 把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.(16) 将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有( )A 、6种B 、9种C 、11种D 、23种【解析】:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选B .(17)编号为1、2、3、4、5的五个人分别去坐编号为1、2、3、4、5的五个座位,其中有且只有两个的编号与座位号一致的坐法是( )A 10种B 20种C 30种D 60种答案:B八.不同元素的分配问题(先分堆再分配):注意平均分堆的算法5 / 105 (18)有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?(1) 分成1本、2本、3本三组;(2) 分给甲、乙、丙三人,其中一个人1本,一个人2本,一个人3本;(3) 分成每组都是2本的三个组;(4) 分给甲、乙、丙三人,每个人2本;(5) 分给5人每人至少1本。
【解析】:(1)332516C C C(2)33332516A C C C (3)33222426A C C C (4)222426C C C (5)2111115554321544C C C C C C A A (19) 四个不同球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种?【解析】:先取四个球中二个为一组,另二组各一个球的方法有24C 种,再排:在四个盒中每次排3个有34A 种,故共有2344144C A =种.九.相同元素的分配问题隔板法:(20)把20个相同的球全放入编号分别为1,2,3的三个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于其编号数,则有多少种不同的放法?【解析】:向1,2,3号三个盒子中分别放入0,1,2个球后还余下17个球,然后再把这17个球分成3份,每份至少一球,运用隔板法,共有120216=C 种.(21)10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?【解析】:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的分配方案为6984C =种。
十.排数问题(注意数字“0”)(22)由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的共有( )6 / 106 A 、210种 B 、300种 C 、464种 D 、600种【解析】 :按题意,个位数字只可能是0,1,2,3,4共5种情况,分别有55A 个,1131131131343333323333,,,A A A A A A A A A A A 个,合并总计300个,选B .十一.染色问题:涂色问题的常用方法有:(1)可根据共用了多少种颜色分类讨论;(2)根据相对区域是否同色分类讨论;(3)将空间问题平面化,转化成平面区域涂色问题。
(23)将一个四棱锥S ABCD -的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,如果只有5种颜色可供使用,那么不同的染色方法的总数是_______.【解析一】满足题设条件的染色至少要用三种颜色.(1)若恰用三种颜色,可先从五种颜色中任选一种染顶点S ,再从余下的四种颜色中任选两种涂A 、B、C 、D 四点,此时只能A 与C 、B 与D 分别同色,故有125460C A =种方法。
(2)若恰用四种颜色染色,可以先从五种颜色中任选一种颜色染顶点S ,再从余下的四种颜色中任选两种染A 与B,由于A、B 颜色可以交换,故有24A 种染法;再从余下的两种颜色中任选一种染D 或C,而D 与C,而D 与C 中另一个只需染与其相对顶点同色即可,故有12115422240C A C C =种方法。
(3)若恰用五种颜色染色,有55120A =种染色法综上所知,满足题意的染色方法数为60+240+120=420种。
【答案】420。
十二. 几何中的排列组合问题:(24)已知直线1x y a b+=(a b ,是非零常数)与圆22100x y +=有公共点,且公共点的横坐标和纵坐标均为整数,那么这样的直线共有 条【解析】: 圆上的整点有:(6,8) ,(8,6),(10,0),(010)±±±±±± 12 个212C =66 其中关于原点对称的有4 条 不满则条件 切线有112C =12 ,其中平行于坐标轴的有14条 不满则条件 66—4+12-14=607 / 107答案:60【练习】1、4位同学每人从甲、乙、丙3门课程中选修1门,则恰有2人选修课程甲的不同选法共有(A )12种 (B)24种 (C)30种 (D)36种【解析】分两类:取出的1本画册,3本集邮册,此时赠送方法有144C =种;取出的2本画册,2本集邮册,此时赠送方法有246C =种。