高中数学 组合 1.3.3 组合的应用导学案 新人教A版选修23
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第2课时组合的综合应用学习目标 1.能应用组合知识解决有关组合的简单实际问题.2.能解决有限制条件的组合问题.知识点组合的特点(1)组合的特点是只取不排组合要求n个元素是不同的,被取出的m个元素也是不同的,即从n个不同的元素中进行m 次不放回地取出.(2)组合的特性元素的无序性,即取出的m个元素不讲究顺序,没有位置的要求.(3)相同的组合根据组合的定义,只要两个组合中的元素完全相同(不管顺序如何),就是相同的组合.类型一有限制条件的组合问题例1 课外活动小组共13人,其中男生8人,女生5人,并且男、女生各有一名队长,现从中选5人主持某项活动,依下列条件各有多少种选法?(1)至少有一名队长当选;(2)至多有两名女生当选;(3)既要有队长,又要有女生当选.考点组合的应用题点有限制条件的组合问题解(1)C513-C511=825(种)(2)至多有2名女生当选含有三类:有2名女生;只有1名女生;没有女生,所以共有C25C38+C15C48+C58=966(种)选法.(3)分两类:第一类女队长当选,有C412=495(种)选法,第二类女队长没当选,有C14C37+C24C27+C34C17+C44=295(种)选法,所以共有495+295=790(种)选法.反思与感悟有限制条件的抽(选)取问题,主要有两类:一是“含”与“不含”问题,其解法常用直接分步法,即“含”的先取出,“不含”的可把所指元素去掉再取,分步计数;二是“至多”“至少”问题,其解法常有两种解决思路:一是直接分类法,但要注意分类要不重不漏;二是间接法,注意找准对立面,确保不重不漏.跟踪训练1 某食堂每天中午准备4种不同的荤菜,7种不同的蔬菜,用餐者可以按下述方法之一搭配午餐:(1)任选两种荤菜、两种蔬菜和白米饭;(2)任选一种荤菜、两种蔬菜和蛋炒饭.则每天不同午餐的搭配方法共有( )A.210种 B.420种 C.56种 D.22种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 A解析由分类加法计数原理知,两类配餐的搭配方法之和即为所求,所以每天不同午餐的搭配方法共有C24C27+C14C27=210(种).类型二与几何有关的组合应用题例2 如图,在以AB为直径的半圆周上,有异于A,B的六个点C1,C2,…,C6,线段AB上有异于A,B的四个点D1,D2,D3,D4.(1)以这10个点中的3个点为顶点可作多少个三角形?其中含C1点的有多少个?(2)以图中的12个点(包括A,B)中的4个点为顶点,可作出多少个四边形?考点组合的应用题点与几何有关的组合问题解(1)方法一可作出三角形C36+C16·C24+C26·C14=116(个).方法二可作三角形C310-C34=116(个),其中以C1为顶点的三角形有C25+C15·C14+C24=36(个).(2)可作出四边形C46+C36·C16+C26·C26=360(个).反思与感悟(1)图形多少的问题通常是组合问题,要注意共点、共线、共面、异面等情形,防止多算.常用直接法,也可采用间接法.(2)在处理几何问题中的组合问题时,应将几何问题抽象成组合问题来解决.跟踪训练2 空间中有10个点,其中有5个点在同一个平面内,其余点无三点共线,无四点共面,则以这些点为顶点,共可构成四面体的个数为( )A.205 B.110 C.204 D.200考点 组合的应用题点 与几何有关的组合问题 答案 A解析 方法一 可以按从共面的5个点中取0个、1个、2个、3个进行分类,则得到所有的取法总数为C 05C 45+C 15C 35+C 25C 25+C 35C 15=205.方法二 从10个点中任取4个点的方法数中去掉4个点全部取自共面的5个点的情况,得到所有构成四面体的个数为C 410-C 45=205. 类型三 分组、分配问题命题角度1 不同元素分组、分配问题例3 6本不同的书,分为3组,在下列条件下各有多少种不同的分配方法? (1)每组2本(平均分组);(2)一组1本,一组2本,一组3本(不平均分组); (3)一组4本,另外两组各1本(局部平均分组). 考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题解 (1)每组2本,均分为3组的方法数为C 26C 24C 22A 33=15×6×16=15.(2)一组1本,一组2本,一组3本的分组种数为C 36C 23C 11=20×3=60. (3)一组4本,另外两组各1本的分组种数为C 46C 12C 11A 22=15×22=15.反思与感悟 一般地,n 个不同的元素分成p 组,各组内元素数目分别为m 1,m 2,…,m p ,其中k 组元素数目相等,那么分组方法数是C m 1n C m 2n -m 1C m 3n -m 1-m 2…C m p m pA kk. 跟踪训练3 6本不同的书,分给甲、乙、丙3人,在下列条件下各有多少种不同的分配方法? (1)甲2本,乙2本,丙2本; (2)甲1本,乙2本,丙3本; (3)甲4本,乙、丙每人1本; (4)每人2本;(5)一人1本,一人2本,一人3本; (6)一人4本,其余两人每人1本. 考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题解 (1)(2)(3)中,由于每人分的本数固定,属于定向分配问题,由分步乘法计数原理得: (1)共有C 26C 24C 22=90(种)不同的分配方法;(2)共有C16C25C33=60(种)不同的分配方法;(3)共有C46C12C11=30(种)不同的分配方法.(4)(5)(6)属于不定向分配问题,是该类题中比较困难的问题.分配给3人,同一本书给不同的人是不同的分法,属于排列问题.实际上可看作两个步骤:先分为3组,再把这3组分给甲、乙、丙3人的全排列数A33即可.因此,(4)共有C26C24C22÷A33×A33=90(种)不同的分配方法;(5)共有C16C25C33×A33=360(种)不同的分配方法;(6)共有C46C12C11÷A22×A33=90(种)不同的分配方法.命题角度2 相同元素分配问题例4 将6个相同的小球放入4个编号为1,2,3,4的盒子,求下列方法的种数.(1)每个盒子都不空;(2)恰有一个空盒子;(3)恰有两个空盒子.考点排列组合综合问题题点分组分配问题解(1)先把6个相同的小球排成一行,在首尾两球外侧放置一块隔板,然后在小球之间5个空隙中任选3个空隙各插一块隔板,有C35=10(种).(2)恰有一个空盒子,插板分两步进行.先在首尾两球外侧放置一块隔板,并在5个空隙中任选2个空隙各插一块隔板,如|0|000|00|,有C25种插法,然后将剩下的一块隔板与前面任意一块并放形成空盒,如|0|000||00|,有C14种插法,故共有C25·C14=40(种).(3)恰有两个空盒子,插板分两步进行.先在首尾两球外侧放置一块隔板,并在5个空隙中任选1个空隙各插一块隔板,有C15种插法,如|00|0000|,然后将剩下的两块隔板插入形成空盒.①这两块板与前面三块板形成不相邻的两个盒子,如||00||0000|,有C23种插法.②将两块板与前面三块板之一并放,如|00|||0000|,有C13种插法.故共有C15·(C23+C13)=30(种).反思与感悟相同元素分配问题的处理策略(1)隔板法:如果将放有小球的盒子紧挨着成一行放置,便可看作在排成一行的小球的空隙中插入了若干隔板,相邻两块隔板形成一个“盒”.每一种插入隔板的方法对应着小球放入盒子的一种方法,此法称之为隔板法.隔板法专门解决相同元素的分配问题.(2)将n个相同的元素分给m个不同的对象(n≥m),有C m-1n-1种方法.可描述为n-1个空中插入m-1块板.跟踪训练4 某同学有同样的画册2本,同样的集邮册3本,从中取出4本赠送给4位朋友,每位朋友1本,则不同的赠送方法共有( )A.4种B.10种C.18种D.20种考点排列组合综合问题题点分组分配问题答案 B解析由于只剩一本书,且这些画册、集邮册分别相同,可以从剩余的书的类别进行分析.又由于排列、组合针对的是不同的元素,应从4位朋友中进行选取.第一类:当剩余的一本是画册时,相当于把3本相同的集邮册和1本画册分给4位朋友,只有1位朋友得到画册.即把4位朋友分成人数为1,3的两队,有1个元素的那队分给画册,另一队分给集邮册,有C14种分法.第二类:当剩余的一本是集邮册时,相当于把2本相同的画册和2本相同的集邮册分给4位朋友,有2位朋友得到画册,即把4位朋友分成人数为2,2的两队,一队分给画册,另一队分给集邮册,有C24种分法.因此,满足题意的赠送方法共有C14+C24=4+6=10(种).1.某乒乓球队有9名队员,其中2名是种子选手,现在挑选5名选手参加比赛,种子选手必须在内,那么不同选法共有( )A.26种 B.84种 C.35种 D.21种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 C解析从7名队员中选出3人有C37=7×6×53×2×1=35(种)选法.2.身高各不相同的7名同学排成一排照相,要求正中间的同学最高,左右两边分别顺次一个比一个低,这样的排法种数是( )A.5 040 B.36 C.18 D.20考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 D解析最高的同学站中间,从余下6人中选3人在一侧只有一种站法,另3人在另一侧也只有一种站法,所以排法有C36=20(种).3.直角坐标平面xOy上,平行直线x=n(n=0,1,2,…,5)与平行直线y=n(n=0,1,2,…,5)组成的图形中,矩形共有( )A.25个 B.36个 C.100个 D.225个考点组合的应用题点与几何有关的组合问题答案 D解析从垂直于x轴的6条直线中任取2条,从垂直于y轴的6条直线中任取2条,四条直线相交得出一个矩形,所以矩形总数为C26×C26=15×15=225.4.从7名志愿者中安排6人在周六、周日两天参加社区公益活动,若每天安排3人,则不同的安排方案共有________种.(用数字作答)考点排列组合综合问题题点分组分配问题答案140解析安排方案分为两步完成:从7名志愿者中选3人安排在周六参加社区公益活动,有C37种方法;再从剩下的4名志愿者中选3人安排在周日参加社区公益活动,有C34种方法.故不同的安排方案共有C37C34=7×6×53×2×1×4=140(种).5.正六边形顶点和中心共7个点,可组成________个三角形.考点组合的应用题点与几何有关的组合问题答案32解析不共线的三个点可组成一个三角形,7个点中共线的是:正六边形过中心的3条对角线,即共有3种情况,故组成三角形的个数为C37-3=32.1.无限制条件的组合应用题.其解题步骤为:(1)判断;(2)转化;(3)求值;(4)作答.2.有限制条件的组合应用题:(1)“含”与“不含”问题:这类问题的解题思路是将限制条件视为特殊元素和特殊位置,一般来讲,特殊要先满足,其余则“一视同仁”.若正面入手不易,则从反面入手,寻找问题的突破口,即采用排除法.解题时要注意分清“有且仅有”“至多”“至少”“全是”“都不是”“不都是”等词语的确切含义,准确把握分类标准.(2)几何中的计算问题:在处理几何问题中的组合应用问题时,应先明确几何中的点、线、面及构型,明确平面图形和立体图形中的点、线、面之间的关系,将几何问题抽象成组合问题来解决.(3)分组、分配问题:分组问题和分配问题是有区别的,前者组与组之间只要元素个数相同,是不可区分的,而后者即使两组元素个数相同,但因元素不同,仍然是可区分的.一、选择题1.若从1,2,3,…,9这9个整数中同时取3个不同的数,使其和为奇数,则不同的取法共有( )A.30种 B.33种 C.37种 D.40种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 D解析从1,2,3,…,9这9个数中取出3个不同的数,使其和为奇数的情况包括:(1)取出的3个数都是奇数,取法有C35=10(种);(2)取出的3个数中有2个偶数、1个奇数,取法有C24C15=30(种),根据分类加法计数原理,满足题意的取法共有10+30=40(种).2.某班级要从4名男生、2名女生中选派4人参加某次社区服务,如果要求至少有1名女生,那么不同的选派方案种数为( )A.24种 B.14种 C.28种 D.48种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 B解析方法一分两类完成:第1类,选派1名女生、3名男生,有C12·C34种选派方案;第2类,选派2名女生、2名男生,有C22·C24种选派方案.故共有C12·C34+C22·C24=14(种)不同的选派方案.方法二6人中选派4人的组合数为C46,其中都选男生的组合数为C44,所以至少有1名女生的选派方案有C46-C44=14(种).3.直线a∥b,a上有5个点,b上有4个点,以这九个点为顶点的三角形个数为( ) A.C25C14+C15C24B.(C25+C14)(C15+C24)C.C39-9 D.C39-C35考点组合的应用题点 与几何有关的组合问题 答案 A解析 可以分为两类:a 上取两点,b 上取一点,则可构成三角形个数为C 25C 14;a 上取一点,b 上取两点,则可构成三角形个数为C 15C 24,利用分类加法计数原理可得以这九个点为顶点的三角形个数为C 25C 14+C 15C 24,故选A.4.从乒乓球运动员男5名、女6名中组织一场混合双打比赛,不同的组合方法有( ) A .C 25C 26种 B .C 25A 26种 C .C 25A 22C 26A 22种D .A 25A 26种考点 排列组合综合问题 题点 排列与组合的综合应用 答案 B解析 先从5名男选手中任意选取2名,有C 25种选法,再从6名女选手中任意选择两名与选出的男选手打比赛,有C 26A 22,即A 26种.所以共有C 25A 26种.5.将标号为A ,B ,C ,D ,E ,F 的6张卡片放入3个不同的信封中,若每个信封放2张卡片,其中标号为A ,B 的卡片放入同1个信封,则不同的放法共有( ) A .12种 B .18种 C .36种 D .54种 考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题 答案 B解析 由题意知,不同的放法共有C 13C 24=3×4×32=18(种).6.某地招募了20名志愿者,他们编号分别为1号,2号,…,19号,20号,如果要从中任意选取4人再按编号大小分成两组去做一些预备服务工作,其中两个编号较小的人在一组,两个编号较大的人在另一组,那么确保5号与14号入选并被分配到同一组的选取种数是( )A .16B .21C .24D .90 考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题 答案 B 解析 分2类:第1类,5号与14号为编号较大的一组,则另一组编号较小的有C 24=6(种)选取方法. 第2类,5号与14号为编号较小的一组,则编号较大的一组有C 26=15(种)选取方法. 由分类加法计数原理得,共有C 24+C 26=6+15=21(种)选取方法.7.北京《财富》全球论坛期间,某高校有14名志愿者参加接待工作,若每天早、中、晚三班,每班4人,每人每天最多值一班,则开幕式当天不同的排班种数为( ) A .C 1214C 412C 48 B .C 1214A 412A 48 C.C 1214C 412C 48A 33D .C 1214C 412C 48A 38考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题 答案 A解析 首先从14人中选出12人共C 1214种,然后将12人平均分为3组共C 412·C 48·C 44A 33种,然后这两步相乘,得C 1214·C 412·C 48A 33.将三组分配下去共C 1214·C 412·C 48种.故选A. 8.假如北京大学给中山市某三所重点中学7个自主招生的推荐名额,则每所中学至少分到一个名额的方法数为( ) A .30 B .21 C .10 D .15 考点 排列组合综合问题 题点 分组分配问题 答案 D解析 用“隔板法”.在7个名额中间的6个空位上选2个位置加2个隔板,有C 26=15(种)分配方法. 二、填空题9.在2017年的上海高考改革方案中,要求每位考生必须在物理、化学、生物、政治、历史、地理6门学科中选择3门学科参加等级考试.小明同学决定在生物、政治、历史三门中至多选择一门,那么小明同学的选择方案有________种. 考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题 答案 10解析 ①在生物、政治、历史三门中选择1门,则在物理、化学、地理中选2门,有C 13C 23=9(种)选法;②在生物、政治、历史三门中选择0门,则物理、化学、地理全选,有C 33=1(种)选法. 共有选法9+1=10(种).10.如图所示的几何体是由一个正三棱锥P -ABC 与正三棱柱ABC -A 1B 1C 1组合而成,现用3种不同颜色对这个几何体的表面涂色(底面A 1B 1C 1不涂色),要求相邻的面均不同色,则不同的涂色方案共有______种.考点涂色问题题点涂色问题答案12解析先涂三棱锥P-ABC的三个侧面,然后涂三棱柱的三个侧面,共有C13×C12×C11×C12=3×2×1×2=12(种)不同的涂法.11.在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖.将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况有________种.(用数字作答)考点排列组合综合问题题点排列与组合的综合应用答案60解析一、二、三等奖,三个人获得,有A34=24(种).一、二、三等奖,有一个人获得2张,一个人获得1张,共有C23A24=36(种),共有24+36=60(种)不同的获奖情况.三、解答题12.现有16张不同的卡片,其中红色、黄色、蓝色、绿色卡片各4张.从中任取3张,要求这3张卡片不能是同一种颜色,且红色卡片至多1张,求不同取法的种数.考点组合的应用题点有限制条件的组合问题解若没有红色卡片,则需从黄、蓝、绿三色卡片中选3张,若都不同色,则有C14×C14×C14=64(种),若2张同色,则有C23×C12×C24×C14=144(种),若红色卡片有1张,剩余2张不同色,则有C14×C23×C14×C14=192(种),剩余2张同色,则有C14×C13×C24=72(种),所以共有64+144+192+72=472(种)不同的取法.13.现有8名青年,其中有5名能胜任英语翻译工作,有4名能胜任德语翻译工作(其中有1名青年两项工作都能胜任).现在要从中挑选5名青年承担一项任务,其中3名从事英语翻译工作,2名从事德语翻译工作,则有多少种不同的选法?考点排列组合综合问题题点分组分配问题解可以分三类.精品试卷第一类,让两项工作都能胜任的青年从事英语翻译工作,有C24C23种选法;第二类,让两项工作都能胜任的青年从事德语翻译工作,有C34C13种选法;第三类,让两项工作都能胜任的青年不从事任何工作,有C34C23种选法.根据分类加法计数原理,一共有C24C23+C34C13+C34C23=42(种)不同的选法.四、探究与拓展14.20个不加区别的小球放入编号为1,2,3的三个盒子中,要求每个盒内的球数不小于它的编号数,则不同的放法种数为________.考点排列组合综合问题题点分组分配问题答案120解析先在编号为2,3的盒内分别放入1,2个球,还剩17个小球,三个盒内分别至少再放入1个球,将17个球排成一排,有16个空隙,插入2块挡板分为三堆放入三个盒中即可,共C216=120(种)方法.15.已知10件不同产品中有4件是次品,现对它们进行一一测试,直至找出所有4件次品为止.(1)若恰在第5次测试,才测试到第一件次品,第10次才找到最后一件次品,则这样的不同测试方法数是多少?(2)若恰在第5次测试后,就找出了所有4件次品,则这样的不同测试方法数是多少?考点排列组合综合问题题点排列与组合的综合应用解(1)先排前4次测试,只能取正品,有A46种不同测试方法,再从4件次品中选2件排在第5和第10的位置上测试,有C24A22=A24(种)测法,再排余下4件的测试位置,有A44种测法.所以共有不同测试方法A46·A24·A44=103 680(种).(2)第5次测试恰为最后一件次品,另3件在前4次中出现,从而前4次有一件正品出现,所以共有不同测试方法C16C34A44=576(种).欢迎下载。
二项式定理习题课教学目标知识与技能1.能熟练地掌握二项式定理的展开式及其有关概念.2.会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.3.能熟练掌握杨辉三角及二项式系数的有关性质.4.会用二项式系数的性质解决一些简单问题,并能熟练地使用赋值法.过程与方法1.能解决二项展开式的有关概念问题:项、二项式系数、系数、有理项、无理项、常数项、整数项等.2.能用二项式定理解决诸如整除、近似值、求和等有关问题.3.能用二项式系数的有关性质,解决诸如:最值、二项式系数和、系数和等问题.情感、态度与价值观1.培养学生对整个数学知识的驾驭能力,能在一定高度上进行数学知识的应用.2.培养学生观察、归纳的能力以及分析问题与解决问题的能力.3.进一步提升学生学好数学用好数学的积极性,进一步提升学生学习数学的兴趣.重点难点教学重点:掌握二项展开式,掌握二项式系数的有关性质,掌握解决二项式定理性质等有关问题的方法.教学难点:利用二项式定理解决有关问题,利用二项式系数的性质解决有关问题.教学过程复习巩顾前面我们学习了二项式定理,请回顾:1.(a+b)n=________________(n∈N*),这个公式表示的定理叫做二项式定理,公式右边的多项式叫做(a+b)n的______________,其中C r n(r=0,1,2,…,n)叫做______________,通项是指展开式的第__________________项,共有____________项.其中二项式系数是____________,系数是____________.2.二项式系数的四个性质(杨辉三角的规律) (1)对称性:____________________. (2)性质2:______________________.(3)二项式系数的最大值________________________.(4)二项式系数之和____________________,所用方法是____________________. 答案:1.(a +b)n=C 0n a n+C 1n an -1b +C 2n an -2b 2+…+C r n an -r b r+…+C n n b n(n∈N )、展开式、二项式系数、r +1、n +1、C rn 、变量前的常数2.(1)C mn =-mn (2)C rn +1=C r -1n +C rn(3)当n 是偶数时,中间的一项取得最大值,即C n2n 最大;当n 是奇数时,中间的两项相等,且同时取得最大值,即C n -12n =C n +12n 最大(4)C 0n +C 1n +C 2n +…+C rn +…+C nn =2n赋值法典型示例类型一:二项展开式的有关概念 例1试求:(1)(x 3-2x 2)5的展开式中x 5的系数;(2)(2x 2-1x)6的展开式中的常数项;(3)在(3x +32)100的展开式中,系数为有理数的项的个数.思路分析:理解二项展开式的有关概念,什么是二项式系数,什么是系数,什么是项,什么是常数项、有理项、无理项等,其实都是由通项入手,根据变量的系数、指数进行判断,当指数为0时是常数项,当指数是整数时是有理项,当指数是分数时是无理项.解:(1)T r +1=C r5(x 3)5-r(-2x2)r =(-2)r C r 5x 15-5r ,依题意15-5r =5,解得r =2.故(-2)2C 25=40为所求x 5的系数.(2)T r +1=C r 6(2x 2)6-r(-1x)r =(-1)r ·26-r ·C r 6x 12-3r ,依题意12-3r =0,解得r =4.故(-1)4·22C 26=60为所求的常数项.(3)T r +1=C r 100(3x)100-r(32)r =C r100·350-r 2·2r 3x 100-r ,要使x 的系数为有理数,指数50-r 2与r 3都必须是整数,因此r 应是6的倍数,即r =6k(k∈Z ),又0≤6k≤100,解得0≤k≤1623(k∈Z ),∴x 的系数为有理数的项共有17项.点评:求二项展开式中具有某特定性质的项,关键是确定r 的值或取值X 围.应当注意的是二项式系数与二项展开式中各项的系数不是同一概念,要加以区分.[巩固练习]试求:(1)(x +2)10(x 2-1)的展开式中x 10的系数;(2)(|x|+1|x|-2)3的展开式中的常数项.解:(1)∵(x+2)10=x 10+20x 9+180x 8+…,∴(x+2)10(x 2-1)的展开式中x 10的系数是-1+180=179.(2)∵(|x|+1|x|-2)3=(|x|-1|x|)6,∴所求展开式中的常数项是-C 36=-20.类型二:二项展开式的有关应用——简单应用例2求(x -1)-(x -1)2+(x -1)3-(x -1)4+(x -1)5的展开式中x 2的系数. 解:∵(x-1)-(x -1)2+(x -1)3-(x -1)4+(x -1)5=x -1{1-[-x -1]5}1-[-x -1]=x -1+x -16x ,∴所求展开式中x 2的系数就是(x -1)6的展开式中x 3的系数-C 36=-20.点评:这是一组将一个二项式扩展为假设干个二项式相乘或相加,或扩展为简单的三项展开式的问题,求解的关键在于转化为二项展开式的问题,转化时要注意分析题目中式子的结构特征.能够最大限度地考查学生对知识的把握程度.[巩固练习](1-x)5+(1-x)6+(1-x)7+(1-x)8的展开式中x 3项的系数是( )A .74B .121C .-74D .-121 解析:先求和:(1-x)5+(1-x)6+(1-x)7+(1-x)8=1-x 5[1-1-x4]1-1-x=1-x5[4x -6x 2+4x 3-x 4]x,分子的展开式中x 4的系数,即为原式的展开式中x 3项的系数,(-1)×1+4×(-C 15)-6C 25+4×(-C 35)=-1-20-60-40=-121,所以选D.答案:D类型三:二项展开式的有关应用:整除、不等式、近似值等问题 例3证明:(1)2≤(1+1n)n <3,其中n∈N *;(2)证明:对任意非负整数n,33n-26n -1可被676整除.思路分析:对于二项式中的不等式,通过展开式,分析其中的特殊项,可以证明一些简单的不等式问题;对于整除问题同样如此,关键是把二项式拆成676的形式;对于比较麻烦的数列问题,我们经常采用的方法就是数学归纳法,此题也不例外.证明:(1)(1+1n )n =1+C 1n ·1n +C 2n (1n )2+…≥2(当且仅当n =1时取等号).当n =1时,(1+1n)n=2<3显然成立;当n≥2时,(1+1n )n =C 0n +C 1n ·1n +C 2n ·1n 2+…+C nn ·1n n =2+n(n -1)2!1n 2+n(n -1)(n -2)3!1n 3+…+n(n -1)…2·1n !1n n =2+12!n n n -1n +13!n n n -1n n -2n +…+1n !n n n -1n …2n 1n <2+12!+13!+…1n !<2+11×2+12×3+…+1n(n -1)=2+(1-12)+(12-13)+…+(1n -1-1n )=3-1n <3.综上所述:2≤(1+1n)n <3,其中n∈N *.(2)当n =0,n =1时33n-26n -1=0,显然33n-26n -1可被676整除.当n≥2时,33n-26n -1=27n-26n -1=(1+26)n-26n -1=1+26n +C 2n ·262+…+C nn ·26n-26n -1=C 2n ·262+C 3n ·263+…+C nn 26n=676(C 2n +26C 3n +…+26n -2C nn).综上所述:对任意非负整数n,33n-26n -1可被676整除.点评:用二项式定理解决整除问题是二项式定理的一大特色,这是二项展开式的一种基本应用,通过对二项式的拆解,我们可以解决一些看似很难但易解决的问题.[巩固练习]m ,n 是正整数,f(x)=(1+x)m+(1+x)n的展开式中x 的系数为7, (1)试求f(x)中的x 2的系数的最小值;(2)对于使f(x)中的x 2的系数为最小的m ,n ,求出此时x 3的系数; (3)利用上述结果,求f(0.003)的近似值(精确到0.01). 解:根据题意得:C 1m +C 1n =7,即m +n =7.(*)(1)x 2的系数为C 2m+C 2n=m(m -1)2+n(n -1)2=m 2+n 2-m -n2.将(*)变形为n =7-m 代入上式得:x 2的系数为m 2-7m +21=(m -72)2+354.故当m =3或4时,x 2的系数的最小值为9.(2)当m =3,n =4或m =4,n =3时,x 3的系数为C 33+C 34=5. (3)f(0.003)≈2.02.类型四:二项式系数的最大值、系数的最大值问题 例4求(x -1)9的展开式中系数最大的项.思路分析:二项式系数最大的项我们可以根据公式求解,但是系数最大的项怎么求呢?观察此题中二项式系数与系数之间的关系,我们发现它们只不过相差一个负号而已,所以可以通过二项式系数的大小反映系数的大小,只不过要注意正负号.解:T r +1=(-1)r C r 9x 9-r .∵C 49=C 59=126,而(-1)4=1,(-1)5=-1,∴T 5=126x 5是所求系数最大的项.点评:此类问题仍然是利用二项展开式的通项公式来求解,但在解题过程中要注意一些常用方法和数学思想的应用.[巩固练习] 求(x +124x)8展开式中系数最大的项.解:记第r 项系数为T r ,设第k 项系数最大,那么有⎩⎪⎨⎪⎧T k ≥T k -1,T k ≥T k +1,又T r =C r -182-r +1,那么有⎩⎪⎨⎪⎧C k -182-k +1≥C k -282-k +2,C k -182-k +1≥C k 82-k ,即⎩⎪⎨⎪⎧8!(k -1)!(9-k)!≥8!(k -2)!(10-k)!×2,8!(k -1)!(9-k)!×2≥8!k !(8-k)!,∴⎩⎪⎨⎪⎧1k -1≥2k -2,29-k ≥1k .解得3≤k≤4,∴系数最大的项为第3项T 3=7x 52和第4项T 4=7x 72.类型五:二项式系数之和、系数之和等问题例5假设(2x +3)4=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+a 4x 4,那么(a 0+a 2+a 4)2-(a 1+a 3)2的值等于__________;思路分析:注意到与系数的和差有关,所以可以用赋值法求得奇数项的系数之和与偶数项的系数之和,注意使用平方差公式.解:令x =1,得a 0+a 1+a 2+a 3+a 4=(2+3)4,令x =-1,得a 0-a 1+a 2-a 3+a 4=(3-2)4,由此可得(a 0+a 2+a 4)2-(a 1+a 3)2=(a 0+a 1+a 2+a 3+a 4)(a 0-a 1+a 2-a 3+a 4)=[(3+2)(3-2)]4=1.点评:在二项式系数的性质应用中,尤其是系数和的问题,我们经常使用赋值法,这是一种奇妙的方法,可以帮助我们在不用计算每一个系数的前提下,求出各个系数的和.[巩固练习](1-2x)7=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 7x 7, 求(1)a 0+a 1+…+a 7的值;(2)a 0+a 2+a 4+a 6及a 1+a 3+a 5+a 7的值; (3)各项二项式系数和.解:(1)令x =1,那么a 0+a 1+…+a 7=-1.(2)令x =-1,那么a 0-a 1+a 2-a 3+…+a 6-a 7=2 187. 那么a 1+a 3+a 5+a 7=-1 094;a 0+a 2+a 4+a 6=1 093. (3)各项二项式系数和C 07+C 17+…+C 77=27=128. [拓展实例]例1(1+3x)6(1+14x)10的展开式中的常数项为( )A.1 B.46 C.4 245 D.4 246思路分析:对于非一般的二项式问题,要注意转化成二项式问题解决.此题虽然有两个式子相乘,只要我们写出整个式子的通项,令指数为0,即可求得常数项.解:先求(1+3x)6的展开式中的通项.T r+1=C r6(x13)r=C r6xr3,r=0,1,2,3,4,5,6.再求(1+14x )10的展开式中的通项.T k+1=C k10(x-14)k=C k10x-k4,k=0,1,2,3,4,…,10.两通项相乘得:C r6x r3C k10x-k4=C r6C k10xr3-k4,令r3-k4=0,得4r=3k,这样一来,(r,k)只有三组:(0,0),(3,4),(6,8)满足要求.故常数项为:1+C36C410+C66C810=4 246.点评:对于乘积的式子或者三项的式子的展开问题,我们可以通过化归思想,将其转化成二项展开式问题.要注意此题中,常数项的位置有三处.[巩固练习](1+x+x2)(x+1x3)n的展开式中没有..常数项,n∈N*,且2≤n≤8,那么n=______.解析:依题意(x+1x3)n,对n∈N*,且2≤n≤8中,只有n=5时,其展开式既不出现常数项,也不会出现与x、x2乘积为常数的项.故填5.答案:5[变练演编](1)对于9100你能编出什么样的整除问题?如9100被________整除的余数是________.(2)(2x2-1x)6的展开式中的常数项是第____________项,整数项是第______________项,x的最高次项是第______________项,二项式系数之和是______________,系数之和是______________.将你能得到的所有正确的答案一一列举出来.答案:(1)这是一个开放性的问题,学生可以有多种答案,比如说9100被8整除的余数是1,9100被80整除的余数是1等等.(2)T r +1=C r6(2x 2)6-r(-1x)r =(-1)r ·26-r ·C r 6x 12-3r .依题意12-3r =0,解得r =4,所以常数项是第5项;整数项是第1,2,3,4,5项;x 的最高次项是第1项;二项式系数之和为64;系数之和为1.设计意图:变练演编——这种开放性的设计,能够有效地提高学生学习的积极性,使得编题不仅仅是老师的专利,学生在编题解题的过程中,领悟知识,提高能力,增长兴趣,增强信心,不仅有助于训练同学们的常规思维,还能培养同学们的逆向思维,最终提高学生的数学成绩.[达标检测] 1.(x -13x)12展开式中的常数项为( )A .-1 320B .1 320C .-220D .220 2.(1-x)6(1+x)4的展开式中x 的系数是( ) A .-4 B .-3 C .3 D .4 3.假设(1-2x)2 005=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 2 005x2 005(x∈R ),那么(a 0+a 1)+(a 0+a 2)+(a 0+a 3)+…+(a 0+a 2 005)=________(用数字作答).答案:1.C 2.B 3.2 003反考老师:即由学生出题,教师现场解答(约8分钟).(活动设计:请学生到黑板板书题目,要求别太烦琐,且与本节习题课内容相符.一般不多于3道题,教师尽可能全部解答,具体解答数目视题目难度和时间而定.教师要边做边讲,以向学生现场展示解题思路的发现过程和解题能力.做完后,请学生给“阅卷〞)课堂小结活动设计:先给学生1~2分钟的时间默写本节的主要基础知识、方法,例题、题目类型、解题规律等;然后用精练的、精确的语言概括本节的知识脉络,思想方法,解题规律等.活动成果:(板书)1.知识收获:二项式定理、二项展开式、二项式系数的性质.2.方法收获:利用二项式定理解决有关问题,利用二项式系数的性质解决有关问题. 3.思维收获:合作意识,创新精神,增加了学习数学的积极性,提升学习数学的兴趣. 设计意图:通过学生自己总结所学、所识、所想,不但能充分表达新课程的理念,还能充分发挥学生在课堂上的“主人翁〞精神,真正表达了学生的主体地位.不仅可以使学生更好地掌握本节所学,而且还能提高学生学习的主动性,提高学生学习数学的兴趣,久而久之,学生的数学水平与数学素养必定会得到长足的提高!补充练习[基础练习]1.计算1-3C 1n +9C 2n -27C 3n +…+(-1)n 3n C nn . 2.(x +1x -2)3的展开式中,常数项是________.3.(3x -13x2)n ,n∈N *的展开式中各项系数和为128,那么展开式中1x3的系数是( )A .7B .-7C .21D .-21 4.求(x -13x)10的展开式中有理项共有________项.1.解:原式=C 0n +C 1n (-3)1+C 2n (-3)2+C 3n (-3)3+…+C 3n (-3)n=(1-3)n=(-2)n. 2.解析:(x +1x -2)3=[(x -1)2x ]3=(x -1)6x 3. 上述式子展开后常数项只有一项C 36x3-13x3,即-20.3.解析:由条件可得:(3-1)n=128,n =7. ∵T r +1=(-1)r C r7(3x)7-r(13x2)r =(-1)r C r 737-rx7-53r.令7-5r3=-3,那么有:r =6.所以二项展开式中1x 3的系数是:T 7=(-1)6C 6737-6=21,应选C.4.解析:∵T r +1=C r10(x)10-r(-13x)r =C r 10(-1)rx5-56r.∴当r =0,6时,所对应的项是有理项.故展开式中有理项有2项. [拓展练习]5.(1+kx 2)6(k 是正整数)的展开式中,x 8的系数小于120,那么k =____________. 6.设n∈N ,那么C 1n +C 2n 6+C 3n 62+…+C n n 6n -1=____________.5.解析:(1+kx 2)6按二项式定理展开的通项为T r +1=C r6(kx 2)r=C r 6k r x 2r,我们知道x 8的系数为C 46k 4=15k 4,即15k 4<120,也即k 4<8,而k 是正整数,故k 只能取1.6.解:C 1n +C 2n 6+C 3n 62+…+C n n 6n -1=16C 0n +C 1n +C 2n 6+…+C n n 6n -1-16C 0n =16(C 0n +C 1n 6+C 2n 62+…+C n n 6n -1)=16[(1+6)n-1]=16(7n -1).设计说明二项式定理的内容,是各地高考中经常要考查的内容之一,其形式主要是选择题和填空题,题型往往相对稳定,思路方法常常是利用二项展开式的通项公式、二项式系数的有关性质等.常见的二项式问题有:求二项展开式中某一项或某一项的系数,求所有项系数的和或奇(偶)数项系数和,求展开式的项数,求常数项,求近似值,证明不等式等.实际教学的过程中,要努力把表现的机会让给学生,以发挥他们的自主精神;尽量创造让学生活动的机会,以让学生在直接体验中建构自己的知识体系;尽量引导学生发挥其创造意识,以使他们能在创造的氛围中学习.二项式定理是初中学习的多项式乘法的继续,它所研究的是一种特殊的多项式——二项式的乘方的展开式.二项式定理既是排列组合的直接应用,又与概率理论中的三大概率分布之一的二项分布有着密切联系.掌握好二项式定理既可对初中学习的多项式的变形起到很好的复习、深化作用,又可以为进一步学习概率统计做好必要的知识储备.所以有必要掌握好二项式定理的相关内容.备课资料 二项式定理 同步练习选择题1.C 7n +1-C 7n =C 8n ,那么n 等于( )word11 / 11 A .14 B .12 C .13 D .152.C 0n +3C 1n +9C 2n …+3n C nn 的值等于( )A .4nB .3·4n C.4n 3-1 D.4n-133.C 111+C 311+…+C 911的值为( )A .2 048B .1 024C .1 023D .5124.(x +1)(2x +1)(3x +1)……(nx+1)展开式中x 的一次项系数为( )A .C n -1nB .C 2nC .C 2n +1D .不能用组合数表示5.设(1+x +x 2)n =a 0+a 1x +a 2x 2+…a 2n x 2n,那么a 0+a 1+a 2+…+a 2n 等于 …() A .22n B .3n C.3n -12 D.3n+126.假设n 是正奇数,那么7n +C 1n 7n -1+C 2n 7n -2+…C n -1n 7被9除的余数为( )A .2B .5C .7D .87.(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)10展开式中x 4的系数为( )A .C 511 B .C 411 C .C 510D .C 410填空题8.(a +b)n 展开式中第r 项为__________.9.11100-1的末位连续零的个数为__________.参考答案1.A 2.A 3.C 4.C 5.B 6.C 7.A5.提示:令x =1即可.8.T r =C r -1n a n +1-rb r -19.3。
1.2.2 组合第三课时教学目标知识与技能理解排列组合的区别和联系,综合运用排列组合解决计数问题.过程与方法通过具体实例,经历把具体事例抽象为排列组合问题,利用排列、组合数公式求解的过程.情感、态度与价值观能运用排列组合要领分析简单的实际问题,提高分析问题的能力.重点难点教学重点:综合运用排列组合解决计数问题.教学难点:综合运用排列组合解决计数问题.教学过程复习回顾提出问题1:判断下列问题是组合问题还是排列问题?并求出下列问题的解.(1)在北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线上,有多少种不同的飞机票?(2)高中部11个班进行篮球单循环比赛,需要进行多少场比赛?(3)从全班23人中选出3人分别担任班长、副班长、学习委员三个职务,有多少种不同的选法?(4)10个人互相通信一次,共写了多少封信?(5)10个人互通电话一次,共打了多少个电话?活动设计:学生自主完成,教师提问.活动成果:(1)(3)(4)是排列;(2)(5)是组合.(1)A 23=6;(2)C 211=55;(3)A 323=10 626;(4)A 210=90;(5)C 210=45.1.从n 个不同元素中,任取m(m≤n)个元素(这里的被取元素各不相同)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.排列数公式:A m n =n(n -1)(n -2)…(n-m +1)(m ,n∈N ,m≤n).A m n =n(n -1)(n -2)…(n-m +1)=n !(n -m)!=A nn A n -m n -m . 3.组合的概念:一般地,从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素合成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.4.C mn =A mn A m =n(n -1)(n -2)…(n -m +1)m !或C m n =n !m !(n -m)!(n ,m∈N ,且m≤n). 设计意图:回顾本单元基础知识,为本节课的学习服务.典型例题类型一:排数字问题1(1)用0,1,2,3,4能组成多少个无重复数字的四位数?(2)这四位数中能被3整除的数有多少个?思路分析:可以从特殊元素或特殊位置入手直接分析,也可以从对立面间接排除. 解:(1)直接分类法:①特殊元素分析法:分两类:选0,有A 13A 34=72个;不选0,有A 44=24个.根据分类加法计数原理可得共有72+24=96个.②特殊位置分析法:先考虑首位,可以从1,2,3,4四个数字中任取一个,共A 14种方法,再考虑其他三个位置,可以从剩下的四个数字中任取3个,即A 34种方法.根据分步乘法计数原理共有A 14A 34=96种方法,即96个无重复数字的四位数.③间接排除法:先从五个数字中任取四个排成四位数:A 45,再排除不符合要求的四位数,即0在首位的四位数:A 34.则共有A 45-A 34=96个.(2)能被3整除的四位数应该是四位数字之和为3的倍数的数.分析:因为不含0时,1+2+3+4=10,10不是3的倍数,所以组成的四位数必须有0,即0,1,2,3或0,2,3,4,共有2(A 44-A 33)=36个.点评:对于有特殊元素和特殊位置的问题,往往有三种方法:特殊元素分析法、特殊位置分析法、间接排除法.【巩固练习】用0,1,2,3,4五个数字组成无重复数字的五位数从小到大依次排列.(1)第49个数是多少?(2)23 140是第几个数?解:(1)首位是1,2,3,4组成的五位数各24个.所以第49个数是首位为3的最小的一个自然数,即30 124.(2)首位为1组成A 44=24个数;首位为2,第二位为0,1共组成2A 33=12个数.首位为2,第二位为3,第三位为0的数共A 22=2个;首位为2,第二位为3,第三位为1,第四位为0的数有1个,为23 104.由分类加法计数原理得:A 44+2A 33+A 22+1=39.按照从小到大的顺序排列,23 104后面的五位数就是23 140,所以23 140是第40个数.类型二:分组分配问题2(1)6本不同的书,按下列条件,各有多少种不同的分法:①分给甲、乙、丙三人,每人两本;②分成三份,每份两本;③分成三份,一份1本,一份2本,一份3本;④分给甲、乙、丙3人,一人1本,一人2本,一人3本;⑤分给5个人,每人至少一本;(2)6本相同的书,分给甲乙丙三人,每人至少一本,有多少种不同的分法?思路分析:可以根据分类加法计数原理和分步乘法计数原理,结合排列数和组合数来解决这类问题.解:(1)①分成三个步骤:第一步,选2本书分配给甲,有C 26种方法;第二步,从剩下的4本书中选2本书分配给乙,有C 24种方法;第三步,将剩下的2本书分配给丙,有C 22种方法.根据分步乘法计数原理,共有C 26C 24C 22=90种方法.②在①的基础上去掉顺序即可,有C 26C 24C 22A 33=15种方法. ③分成三个步骤:第一步,选1本书成为一组,有C 16种方法;第二步,从剩下的5本书中选2本书成为一组,有C 25种方法;第三步,剩下的3本书成为一组,有C 33种方法.根据分步乘法计数原理,共有C 16C 25C 33=60种方法.④在③的基础上,把三组书分配给三个人即可,有C 16C 25C 33A 33=360种方法.⑤分成两个步骤:第一步,分成5组,有C 26种方法;第二步,将5组分配给5个人,有A 55种方法.根据分步乘法计数原理,共有C 26A 55=1 800种方法.(2)分成两个步骤:第一步,分成3组,有C25种方法;第二步,将3组分配给3个人,有A33种方法.根据分步乘法计数原理,共有C25A33=60种方法.点评:在解决问题时,要先考虑分类还是分步完成,然后考虑是否有顺序,再确定方法.【巩固练习】1.今有10件不同奖品,从中选6件分成三份,其中两份各1件,另一份4件,有多少种分法?2.今有10件不同奖品,从中选6件分给甲乙丙三人,每人二件,有多少种分法?答案:1.C610C46=3 150 2.C610C26C24C22=18 900.【变练演编】对某种产品的6件不同的正品和4件不同的次品,一一进行测试,直至区分出所有次品为止,若所有次品恰好在第5次测试时全部发现,则这样的测试方法有几种可能?提示:因为在第5次测试时全部发现次品,所以第五次测试的一定是次品,前四次有三次出现次品.所以共有A34C16C11=144种可能.【达标检测】1.把6个学生分到一个工厂的三个车间实习,每个车间2人,若甲必须分到一车间,乙和丙不能分到二车间,则不同的分法有____________种.2.从6位同学中选出4位参加一个座谈会,要求张、王两人中至多有一个人参加,则有不同的选法种数为________________.3.要从8名男医生和7名女医生中选5人组成一个医疗队,如果其中至少有2名男医生和至少有2名女医生,则不同的选法种数为____________.(用排列数和组合数表示) 答案:1.9 2.9 3.C38C27+C28C37课堂小结1.知识收获:进一步复习分类加法计数原理和分步乘法计数原理以及排列、组合的概念.2.方法收获:(1)注意区别“恰好”与“至少”;(2)特殊元素(或位置)优先安排;(3)“相邻”用“捆绑”,“不邻”就“插空”;(4)混合问题,先“组”后“排”.3.思维收获:化归思想、分类讨论思想.补充练习【基础练习】1.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,而7与8不相邻,这样的八位数共有______个(用数字作答).2.五个工程队承建某项工程的5个不同的子项目,每个工程队承建1项,其中甲工程队不能承建1号子项目,则不同的承建方案共有______种.3.从集合{O,P,Q,R,S}与{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}中各任取2个元素排成一排(字母和数字均不能重复).每排中字母O、Q和数字0至多只出现一个的不同排法种数是______.答案:1.576 2.96 3.8 424【拓展练习】4.某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同的派遣方案?解:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:①若甲乙都不参加,则有派遣方案A48种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有A38种方法,所以共有3A38种方案;③若乙参加而甲不参加,同理也有3A38种方案;④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另两个城市有A28种,共有7A28种方法.所以共有不同的派遣方案总数为A48+3A38+3A38+7A28=4 088.设计说明本节课是排列组合复习课,目的是总结综合应用排列组合的问题和方法.特点是教师总结题目,学生在解决的过程中总结方法,举一反三,达到灵活掌握的程度.备课资料相同元素的分配问题隔板法:1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: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C216=120种.210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: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C69=84种.变式1:7个相同的小球,任意放入四个不同的盒子,问每个盒子都不空的放法有______种.变式2:马路上有编号为1,2,3,4,5,6,7,8,9的9盏路灯,为节约用电,可以把其中的三盏路灯关掉,但不能同时关掉相邻的两盏或三盏,也不能关掉两端的路灯,满足条件的关灯办法有________种.3将4个相同的白球、5个相同的黑球、6个相同的红球放入4个不同盒子中的3个中,使得有一个空盒且其他盒子中球的颜色齐全的不同放法有多少种?解:(1)先从4个盒子中选三个放置小球有C34种方法.(2)注意到小球都是相同的,我们可以采用隔板法.为了保证三个盒子中球的颜色齐全,可以在4个相同的白球、5个相同的黑球、6个相同的红球所产生的3个、4个、5个空档中分别插入两个板.各有C23、C24、C25种方法.(3)由分步乘法计数原理可得C34C23C24C25=720种.。
人教版新课标高中数学A版选修2-3答案人教版新课标高中数学A版选修2-3是高中数学课程中的一个重要部分,它涵盖了概率论与统计、数列、极限与导数等重要数学概念。
这些内容对于培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力和解决问题的能力都具有重要意义。
以下是该课程部分习题的答案解析,供同学们参考。
1. 概率论与统计在概率论与统计部分,学生需要掌握随机事件的概率计算、条件概率、独立事件以及随机变量的分布等基本概念。
例如,计算两个独立事件同时发生的概率,可以通过以下公式进行:\[ P(A \cap B) = P(A) \times P(B) \]其中,\( P(A \cap B) \) 表示两个事件同时发生的概率,\( P(A) \) 和 \( P(B) \) 分别表示事件A和事件B发生的概率。
2. 数列数列是高中数学中的一个基础概念,它涉及到等差数列、等比数列以及数列的求和等。
例如,等差数列的通项公式为:\[ a_n = a_1 + (n-1)d \]其中,\( a_n \) 表示第n项,\( a_1 \) 表示首项,\( d \) 表示公差。
3. 极限与导数极限是微积分的基础,它描述了函数在某一点附近的行为。
例如,函数 \( f(x) \) 在 \( x = a \) 处的极限可以表示为:\[ \lim_{x \to a} f(x) = L \]导数则是描述函数在某一点处变化率的工具。
函数 \( f(x) \) 在\( x = a \) 处的导数表示为:\[ f'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h} \]这些答案仅是课程内容的一小部分,具体的习题答案需要根据具体的题目来确定。
在学习过程中,理解概念和原理比单纯记忆答案更为重要。
通过不断的练习和思考,学生可以更好地掌握这些数学知识,并在实际问题中应用它们。
1.2.3 组合与组合数公式【学习目标】1.正确理解组合与组合数的概念;2.弄清组合与排列之间的关系;3.掌握组合数公式,能运用组合数公式进行计算.重点难点重点:组合的概念和组合数公式难点:组合的概念和组合数公式【使用说明与学法指导】预习教材P 21~ P 23,找出疑惑之处复习1:什么叫排列?排列的定义包括两个方面,分别是取元素和排顺序 . 复习2:排列数的定义:从个不同元素中,任取个元素的排列的个数叫做从n 个元素中取出m 元素的排列数,用符号表示复习3:排列数公式:m n A =(,,m n N m n *∈≤【问题导学】组合的概念:一般地,从 n 个不同元素中取出m (m n ≤个元素合成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.组合数的概念: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 个不同元素中取出m 个元素的组合数....用符号 m n C 表示. 组合数公式及性质:问题1:“abc”和“acb”是相同的排列还是相同的组合?问题2:我们知道,“排列”与“排列数”是两个不同的概念,那么“组合”与“组合数”是同一个概念吗?为什么?【合作探究】问题1:判断下列问题是组合还是排列,并求出相应的组合数或排列数.(1若已知集合{}1,2,3,4,5,6,7,则集合的子集中有3个元素的有多少个?(28人相互发一个电子邮件,共写了多少个邮件?(38人相互握手一次,共握了多少次手?(4在北京、上海、广州、成都四个民航站之间的直达航线上,有多少种不同的飞机票?有多少种不同的飞机票价?解析:(1与顺序无关,是组合问题.共有3735C=个.(2发电子邮件有先后之分,与顺序有关是排列问题,共有2856A=个.(3相互握手无顺序,是组合问题,共有2828C=次.(4飞机票与起点站、终点站有关,是排列问题,共有2412A=种.机票价格只与两站的距离有关,是组合问题,共有246C=种.新知:排列不仅与元素有关,而且与元素的排列顺序有关,组合只与元素有关,与顺序无关,要区分排列与组合,可以选择一个结果,交换这个结果中两个元素先后顺序,看是否对结果产生影响,若无新变化,则是组合问题.变式:判断下列问题是组合还是排列:(1把当日动物园的4张门票分给5个人,每人至多分一张,而且票必须分完,有多少种分配方法?(2从2,3,5,7,11这5个质数中,每次取2个数分别作为分子和分母构成一个分数,共能构成多少个不同的分数?(3从9名学生中选出4名参加一个联欢会,有多少种不同选法?问题2:(1计算4331073C C A -;(2证明11m m n n mC nC --=.解析:(14331073C C A -=43107C A -=1098776504321⨯⨯⨯=-⨯⨯=⨯⨯⨯ (2证明:左边=!(1!!(!(1!(!n n n m m n m m n m -==---(1!(1!(!n n m n m -==--11m n nC --==右边. 新知:组合数的两个公式的应用有所区别,一般地,公式m mn n m mA C A =常用于,n m 为具体自然数的题目,偏向于具体组合数的计算;公式m n C =!!(!n m n m -常用于,n m 为字母或含有字母的式子的题目,偏向于方程的求解或有关组合数的恒等式的证明.变式:(1求值:591n n n n C C --++(2求证:11m m n n m C C n m++=-. 解析:5509190n n n n n n -≤⎧⎪-≥⎪⎨-≤+⎪⎪-≥⎩,解得45n ≤≤.又n N +∈,所以4=5n n =或.当4n =时,原式1545=+=5C C .当5n =时同理得原式=16.问题3:计算:(19796959898982C C C ++; (25555555678910C C C C C C +++++. 解析:(1原式=9796969598989898((C C C C +++=979697399991001001009998161700321C C C C ⨯⨯=+====⨯⨯(2原式= 6555556678910(C C C C C C+++++=65555657789101111462C C C C C C C =++++==== 新知:(1当2n m >时,通常不直接计算m n C ,而改为计算n m n C -(2注意组合数两个性质的灵活应用(凑项、拆项、变用、逆用等.变式:计算:(1598781007C C C + ; (2012345555555C C C C C C +++++ (311n n n n C C -+. 解析:(1原式=5006.(2原式=0125552(C C C ++=32.(3原式=(1(11n n n n n n C C +---+ =111n n C C +=(1n n + 【深化提高】解方程:232551616x x x C C +++=.错解:∵232551616x x x C C +++=, ∴23255x x x ++=+,即2230x x --=,解得11x =-(舍去,23x =,∴原方程的解为3x =.错因:错解的原因有二:一是将组合数的方程转化为代数方程时不等价.事实上, +=,,,,;x y n n x y x y n C C n x n y x y N =⎧⎪=⇔≥≥⎨⎪∈⎩或二是最后得出的结果没有检验,出现根的取舍错误.正解:∵232551616x x x C C +++=, ∴23255x x x ++=+,或2(32+(55=16x x x +++,即2230x x --=或2890x x +-=∴1x =-或3x =或9x =-或1x =.经检验3x =,9x =-不合题意,舍去,故原方程的解为1x =-,或1x =.【学习评价】●自我评价你完成本节导学案的情况为( .A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差●当堂检测A 组(你一定行:1.下列四个问题属于组合问题的是(CA.从4名志愿者中选出2人分别参加导游和翻译的工作.B.从0,1,2,3,4这5个数字中选出3个不同的数字,组成一个三位数.C.从全班同学中选出3名同学出席深圳世界大学生运动会开幕式.D. 从全班同学中选出3名同学分别担任班长、副班长和学习委员.2.若3212n nA C =,则n 等于( A A.8 B.5或6 C.3或4 D.4B 组(你坚信你能行:3. 5688C C +得值为(B A.36 B.84 C.88 D.5044.已知2110100x x C C +-=,则x = 1或3 .C 组(我对你很有吸引力哟:5. 已知456,,n n nC C C 成等差数列,求12n C 的值. 解析:由已知得5462n n nC C C =+,所以 !!!25!(5!4!(4!6!(6!n n n n n n =+--- 整理得221980n n -+=解得7n =或14n =,要求12nC 的值,故12n ≥,所以14n =,则 122141414139121C C ⨯===⨯.【小结与反思】用后觉得难度、容量都大了。
1.2.2 组合第1课时组合与组合数公式考点学习目标核心素养组合的概念理解组合的概念,能正确区别排列与组合数学抽象组合数公式能记住组合数的计算公式,组合数的性质以及组合数与排列数之间的关系,并能运用组合数公式与组合数性质进行运算数学运算简单的组合问题能利用组合数公式解决简单的组合应用题逻辑推理、数学运算问题导学预习教材P21~P24的内容,并思考下列问题:1.组合的概念是什么?2.什么是组合数?组合数公式是什么?3.组合数有哪些性质?1.组合的定义一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素合成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.■名师点拨对组合概念的三点说明(1)组合的特点组合要求n个元素是不同的,被取出的m个元素也是不同的,即从n个不同的元素中进行m次不放回地取出.(2)组合的特性元素的无序性,即取出的m个元素不讲究顺序,亦即元素没有位置的要求.(3)相同的组合根据组合的定义,只要两个组合中的元素完全相同,不管顺序如何,就是相同的组合.2.组合数的概念、公式、性质组合数定义从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个不同元素中取出m个元素的组合数表示法C m n组合数公式乘积式C m n=A m nA m m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)m!阶乘式C m n=n!m!(n-m)!性质C m n=C n-mn,C m n+1=Cmn+Cm-1n备注①n,m∈N*且m≤n;②规定C0n=1判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)从a1,a2,a3三个不同元素中任取两个元素组成一个组合,所有组合的个数为C23.( )(2)从1,3,5,7中任取两个数相乘可得C24个积.( )(3)C35=5×4×3=60.( )(4)C2 0162 017=C12 017=2 017.( )答案:(1)√(2)√(3)×(4)√若C2n=10,则n的值为( )A.10 B.5C.3 D.4答案:B从9名学生中选出3名参加“希望英语”口语比赛,不同选法有( ) A.504种B.729种C.84种D.27种答案:C计算C37+C47+C58+C69=________.答案:210甲、乙、丙三地之间有直达的火车,相互之间的距离均不相等,则车票票价有________种.解析:车票的票价有C23=3(种).答案:3组合概念的理解判断下列问题是排列问题,还是组合问题.(1)从1,2,3,…,9九个数字中任取3个,组成一个三位数,这样的三位数共有多少个?(2)从1,2,3,…,9九个数字中任取3个,然后把这三个数字相加得到一个和,这样的和共有多少个?(3)从a ,b ,c ,d 四名学生中选两名去完成同一份工作,有多少种不同的选法? 【解】 (1)当取出3个数字后,如果改变3个数字的顺序,会得到不同的三位数,此问题不但与取出元素有关,而且与元素的排列顺序有关,是排列问题.(2)取出3个数字之后,无论怎样改变这3个数字的顺序,其和均不变,此问题只与取出元素有关,而与元素的排列顺序无关,是组合问题.(3)两名学生完成的是同一份工作,没有顺序,是组合问题.判断一个问题是否是组合问题的方法技巧区分某一问题是排列问题还是组合问题的关键是看取出元素后是按顺序排列还是无序地组合在一起.区分有无顺序的方法是把问题的一个选择结果写出来,然后交换这个结果中任意两个元素的位置,看是否会产生新的变化.若有新变化,即说明有顺序,是排列问题;若无新变化,即说明无顺序,是组合问题.判断下列问题是组合问题还是排列问题:(1)把5本不同的书分给5个学生,每人一本; (2)从7本不同的书中取出5本给某个同学; (3)10个人互相写一封信,共写了几封信; (4)10个人互相通一次电话,共通了几次电话.解:(1)由于书不同,每人每次拿到的也不同,有顺序之分,故它是排列问题. (2)从7本不同的书中,取出5本给某个同学,在每种取法中取出的5本并不考虑书的顺序,故它是组合问题.(3)因为两人互写一封信与写信人与收信人的顺序有关,故它是排列问题. (4)因为互通电话一次没有顺序之分.故它是组合问题.组合数公式、性质的应用计算下列各式的值. (1)3C 38-2C 25;(2)C 34+C 35+C 36+…+C 310; (3)C 5-n n +C 9-nn +1.【解】 (1)3C 38-2C 25=3×8×7×63×2×1-2×5×42×1=148.(2)利用组合数的性质C m n +1=C m n +C m -1n ,则C 34+C 35+C 36+…+C 310 =C 44+C 34+C 35+…+C 310-C 44 =C 45+C 35+…+C 310-C 44 =…=C 411-1=329.(3)由题意知,⎩⎪⎨⎪⎧5-n ≤n ,5-n ≥0,9-n ≤n +1,9-n ≥0,解得4≤n ≤5.又因为n ∈N *,所以n =4或n =5. 当n =4时,原式=C 14+C 55=5. 当n =5时,原式=C 05+C 46=16.[变条件]若将本例(2)变为:C 55+C 56+C 57+C 58+C 59+C 510,如何求解? 解:原式=(C 66+C 56)+C 57+C 58+C 59+C 510 =(C 67+C 57)+C 58+C 59+C 510=… =C 610+C 510=C 611=C 511=11×10×9×8×75×4×3×2×1=462.关于组合数公式的选取技巧(1)涉及具体数字的可以直接用nn -mC mn -1=nn -m·(n -1)!m !(n -1-m )!=n !m !(n -m )!=C mn 进行计算.(2)涉及字母的可以用阶乘式C mn =n !m !(n -m )!计算.(3)计算时应注意利用组合数的性质C mn =C n -mn 简化运算.1.C 58+C 98100C 77=________. 解析:C 58+C 98100C 77=C 38+C 2100×1 =8×7×63×2×1+100×992×1=56+4 950=5 006.答案:5 0062.若C 23+C 24+C 25+…+C 2n =363,则正整数n =________. 解析:由C 23+C 24+C 25+…+C 2n =363, 得1+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =364,即C 33+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =364. 又C m n +C m -1n =C mn +1,则C 33+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =C 34+C 24+C 25+…+C 2n =C 35+C 25+C 26+…+C 2n =…=C 3n +1, 所以C 3n +1=364,化简可得(n +1)n (n -1)3×2×1=364,又n 是正整数,解得n =13. 答案:133.解方程:C 3n +618=C 4n -218.解:由原方程及组合数性质可知, 3n +6=4n -2或3n +6=18-(4n -2), 所以n =2或n =8,而当n =8时,3n +6=30>18,不符合组合数定义,故舍去. 因此n =2.简单的组合问题现有10名教师,其中男教师6名,女教师4名. (1)现要从中选2名去参加会议有多少种不同的选法?(2)选出2名男教师或2名女教师参加会议,有多少种不同的选法? (3)现要从中选出男、女教师各2名去参加会议,有多少种不同的选法?【解】 (1)从10名教师中选2名去参加会议的选法种数,就是从10个不同的元素中取出2个元素的组合数,即C 210=10×92×1=45(种). (2)可把问题分两类情况:第1类,选出的2名是男教师有C 26种方法; 第2类,选出的2名是女教师有C 24种方法.根据分类加法计数原理,共有C 26+C 24=15+6=21(种)不同的选法.(3)从6名男教师中选2名的选法有C 26种,从4名女教师中选2名的选法有C 24种,根据分步乘法计数原理,共有不同的选法C 26×C 24=6×52×1×4×32×1=90(种).[变问法]本例其他条件不变,问题变为从中选2名教师参加会议,至少有1名男教师的选法是多少?最多有1名男教师的选法又是多少?解:至少有1名男教师可分两类:1男1女有C 16C 14种,2男0女有C 26种. 由分类加法计数原理知有C 16C 14+C 26=39(种).最多有1名男教师包括两类:1男1女有C 16C 14种,0男2女有C 24种. 由分类加法计数原理知有C 16C 14+C 24=30(种).解简单的组合应用题的策略(1)解简单的组合应用题时,首先要判断它是不是组合问题,组合问题与排列问题的根本区别在于排列问题与取出元素之间的顺序有关,而组合问题与取出元素的顺序无关.(2)要注意两个基本原理的运用,即分类与分步的灵活运用. [注意] 在分类和分步时,一定注意有无重复或遗漏.1.在100件产品中,有98件合格品,2件次品,从这100件产品中任意抽出3件. (1)有多少种不同的抽法?(2)抽出的3件中恰好有1件是次品的抽法有多少种? (3)抽出的3件中至少有1件是次品的抽法有多少种?解:(1)所求的不同抽法的种数,就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有C 3100=100×99×981×2×3=161 700(种).(2)从2件次品中抽出1件次品的抽法有C 12种,从98件合格品中抽出2件合格品的抽法有C 298种,因此抽出的3件中恰好有1件次品的抽法有C 12·C 298=9 506(种).(3)法一:抽出的3件中至少有1件是次品,包括有1件次品和有2件次品两种情况.在第(2)小题中已求得其中1件是次品的抽法有C 12·C 298种,因此根据分类加法计数原理,抽出的3件中至少有一件是次品的抽法有C 22·C 198+C 12·C 298=9 604(种).法二:抽出的3件产品中至少有1件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3件的抽法种数减去3件中都是合格品的抽法的种数,即C 3100-C 398=161 700-152 096=9 604(种).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?解:对3个既会唱歌又会跳舞的人进行分类: 第一类:若3人都不参加,共有C 03C 45C 45=25(种); 第二类:若3人都跳舞或都唱歌,共有2C 33C 15C 45=50(种); 第三类:若3人中有两人唱歌或跳舞,共有2C 23C 25C 45=300(种); 第四类:若3人中有一人唱歌或跳舞,共有2C 13C 35C 45=300(种);第五类:若3人中有两人唱歌第三人跳舞或两人跳舞第三人唱歌,共有2C 23C 11C 25C 35=600(种).第六类:若3人中只有一人唱歌,又有一人跳舞有C 13C 12C 35C 35=600(种).由分类加法计数原理得不同选法共有25+50+300+300+600+600=1 875(种).1.下面几个问题属于组合的是( )①由1,2,3,4构成双元素集合;②5支球队进行单循环足球比赛的分组情况;③由1,2,3构成两位数的方法;④由1,2,3组成无重复数字的两位数的方法.A.①③B.②④C.①②D.①②④解析:选C.由集合元素的无序性可知①属于组合问题;因为每两个球队比赛一次,并不需要考虑谁先谁后,没有顺序的区别,故②是组合问题;③,④中两位数顺序不同数字不同为排列问题.n等于( )2.若C n12=C2n-312,则A.3 B.5C.3或5 D.15解析:选C.由组合数的性质得n=2n-3或n+2n-3=12,解得n=3或n=5,故选C.3.若集合A={a1,a2,a3,a4,a5},则集合A中含有4个元素的子集共有________个.解析:共有C45=5个.答案:54.10个人分成甲、乙两组,甲组4人,乙组6人,则不同的分组种数为________.(用数字作答)解析:从10人中任选出4人作为甲组,则剩下的人即为乙组,这是组合问题,共有C410=210种分法.答案:2105.平面上有9个点,其中4个点在同一条直线上(4个点之间的距离各不相等),此外任何三点不共线.(1)过每两点连线,可得几条直线?(2)以每三点为顶点作三角形可作几个?解:(1)从9个点任取2个点,除去共线的情况,再把多减的一条直线加回来,有C29-C24+1=31(条).(2)从9个点任取3个点,除去共线的情况有C39-C34=80(个).[A 基础达标]1.方程C x28=C3x-828的解为( )A.4或9 B.4C.9 D.5解析:选A.当x=3x-8时,解得x=4;当28-x=3x-8时,解得x=9.2.从5名志愿者中选派4人在星期六和星期日参加公益活动,每人一天,每天两人,则不同的选派方法共有( )A.60种B.48种C.30种D.10种解析:选C.从5人中选派2人参加星期六的公益活动有C25种方法,再从剩下的3人中选派2人参加周日的公益活动有C23种方法,故共有C25·C23=30(种).3.楼道里有12盏灯,为了节约用电,需关掉3盏不相邻的灯,则关灯方案有( )A.72种B.84种C.120种D.168种解析:选C.需关掉3盏不相邻的灯,即将这3盏灯插入9盏亮着的灯的空当中,所以关灯方案共有C310=120(种).4.化简C9798+2C9698+C9598等于( )A.C9799B.C97100C.C9899D.C98100解析:选B.由组合数的性质知,C9798+2C9698+C9598=(C9798+C9698)+(C9698+C9598)=C9799+C9699=C97100.5.男女学生共有8人,从男生中选取2人,从女生中选取1人,共有30种不同的选法,其中女生有( )A.2人或3人B.3人或4人C.3人D.4人解析:选A.设男生有n人,则女生有(8-n)人,由题意可得C2n C18-n=30,解得n=5或n=6,代入验证,可知女生为2人或3人.故选A.6.某单位需同时参加甲、乙、丙三个会议,甲需2人参加,乙、丙各需1人参加,从10人中选派4人参加这三个会议,不同的安排方法有________种.解析:从10人中选派4人有C410种方法,对选出的4人具体安排会议有C24C12种方法,由分步乘法计数原理知,不同的选派方法有C410C24C12=2 520(种).答案:2 5207.对所有满足1≤m<n≤5的自然数m,n,方程x2+C m n y2=1所表示的不同椭圆的个数为________.解析:因为1≤m <n ≤5,所以C m n 可以是C 12,C 13,C 23,C 14,C 24,C 34,C 15,C 25,C 35,C 45,计算可知C 13=C 23,C 14=C 34,C 15=C 45,C 25=C 35,故x 2+C m n y 2=1能表示6个不同的椭圆.答案:68.不等式C 2n -n <5的解集为________. 解析:由C 2n -n <5,得n (n -1)2-n <5,所以n 2-3n -10<0.解得-2<n <5.由题设条件知n ≥2,且n ∈N *,所以n =2,3,4.故原不等式的解集为{2,3,4}.答案:{2,3,4} 9.(1)解方程:A 3m =6C 4m ; (2)解不等式:C x -18>3C x8. 解:(1)原方程等价于m (m -1)(m -2)=6×m (m -1)(m -2)(m -3)4×3×2×1,所以4=m -3,解得m =7.(2)由已知得⎩⎪⎨⎪⎧x -1≤8,x ≤8,所以x ≤8,且x ∈N *,因为C x -18>3C x8,所以8!(x -1)!(9-x )!>3×8!x !(8-x )!.即19-x >3x ,所以x >3(9-x ),解得x >274, 所以x =7,8.所以原不等式的解集为{7,8}.10.一位教练的足球队共有17名初级学员,他们中以前没有人参加过比赛.按照足球比赛规则,比赛时一个足球队的上场队员是11人.问:(1)这位教练从这17名学员中可以形成多少种学员上场方案?(2)如果在选出11名上场队员时,还要确定其中的守门员,那么教练员有多少种方式做这件事情?解:(1)由于上场学员没有角色差异,所以可以形成的学员上场方案种数为C 1117=12 376. (2)教练员可以分两步完成这件事情:第1步,从17名学员中选出11人组成上场小组,共有C 1117种选法; 第2步,从选出的11人中选出1名守门员,共有C 111种选法. 所以教练员做这件事情的方式种数为C 1117×C 111=136 136.[B 能力提升]11.某班级有一个7人小组,现任选其中3人相互调整座位,其余4人座位不变,则不同的调整方案有( )A.35种B.70种C.30种D.65种解析:选B.先从7人中选出3人有C37=35种情况,再对选出的3人相互调整座位,共有2种情况,故不同的调整方案有2C37=70(种).12.某城市纵向有6条道路,横向有5条道路,构成如图所示的矩形道路网(图中黑线表示道路),则从西南角的A地到东北角的B地的最短路线共有________条.解析:要使路线最短,只能向右或向上走,途中不能向左或向下走.因此,从A地到B 地归结为走完5条横线段和4条纵线段.设每走一段横线段或纵线段为一个行走时段,从9个行走时段中任取4个时段走纵线段,其余5个时段走横线段,共有C49C55=126种走法,故从A地到B地的最短路线共有126条.答案:12613.(1)在桥牌比赛中,发给4名参赛者每人一手由52张牌的四分之一(即13张牌)组成的牌.一名参赛者可能得到多少手不同的牌(用排列数或组合数表示)?(2)某人决定投资8种股票和4种债券,经纪人向他推荐了12种股票和7种债券.问:此人有多少种不同的投资方式?解:(1)本题实质上是从52个元素中任选13个元素作为一组的组合问题,共有C1352种不同的可能.即一名参赛者可能得到C1352手不同的牌.(2)需分两步:第1步,根据经纪人的推荐在12种股票中选8种,共有C812种选法;第2步,根据经纪人的推荐在7种债券中选4种,共有C47种选法.根据分步乘法计数原理,此人有C812·C47=17 325种不同的投资方式.14.(选做题)某足球赛共32支球队有幸参加,它们先分成8个小组进行循环赛,决出16强(每队均与本组其他队赛一场,各组一、二名晋级16强),这16支球队再分成8个小组决出8强,8强再分成4个小组决出4强,4强再分成2个小组决出2强,最后决出冠、亚军,此外还要决出第三名、第四名,问这次足球赛共进行了多少场比赛?解:可分为如下几类比赛:(1)小组循环赛:每组有C24=6场,8个小组共有48场;(2)八分之一淘汰赛,8个小组的第一、二名组成16强,根据赛制规则,16强分成8组,每组两个队比赛一场,可以决出8强,共有8场;(3)四分之一淘汰赛,根据赛制规则,8强再分成4组,每组两个队比赛一次,可以决-------------------------天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤奋------------------------------出4强,共有4场;(4)半决赛,4强再分成2组,每组两个队比赛一场,可以决出2强,共有2场;(5)决赛,2强比赛1场确定冠、亚军,4强中的另两支队比赛1场,决出第三、四名,共有2场.综上,共有48+8+4+2+2=64(场)比赛.金戈铁骑。
2014新编人教A高中数学选修2-3全册教案导学案含答案目录1. 1. 两个原理 11. 2.1 排列的概念 61.2.2 排列应用题 131.2.3组合181.2.4组合应用题231.2.5排列组合综合应用271.2.6排列组合综合应用35§1.3.1 二项式定理42§1.3.2 “杨辉三角”与二项式系数的性质482. 1.1离散型随机变量552.?1.2离散型随机变量的分布列612.?2.1条件概率与事件的相互独立性682.?2.1条件概率与事件的相互独立性712.2.2独立重复实验与二项分布732.2.2独立重复实验与二项分布772. 3.1离散型随机变量的期望 802.3.2离散型随机变量的方差902. 4.1正态分布99小结与复习1103. 1.1回归分析的基本思想及其初步应用1153.1.2回归分析的基本思想及其初步应用回归分析的基本思想及其初步应用1243. 2.1独立性检验的基本思想及其初步应用1273.2.2独立性检验的基本思想及其初步应用1321. 1. 两个原理【教学目标】准确理解两个原理,弄清它们的区别;会用两个原理解决一些简单问题。
【教学重难点】教学重点:两个原理的理解与应用教学难点:学生对事件的把握【教学过程】情境设计1、从学校南大门到图艺中心有多少种不同的走法?2、从学校南大门经图艺中心到食堂有多少种不同的走法?(请画分析图)3、课件中提供的生活实例。
新知教学引出原理:分类计数原理:完成一件事, 有n类方式, 在第一类方式,中有m1种不同的方法,在第二类方式,中有m2种不同的方法,……,在第n类方式,中有mn种不同的方法. 那么完成这件事共有 Nm1+m2+…+mn种不同的方法.分步计数原理:完成一件事,需要分成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mn种不同的方法,那么完成这件事共有Nm1×m2×…×mn种不同的方法。
1.3.1 二项式定理学习目标 1.能用计数原理证明二项式定理.2.掌握二项式定理及其展开式的通项公式.3.会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题.知识点 二项式定理及其相关概念思考1 我们在初中学习了(a +b )2=a 2+2ab +b 2,试用多项式的乘法推导(a +b )3,(a +b )4的展开式.答案 (a +b )3=a 3+3a 2b +3ab 2+b 3,(a +b )4=a 4+4a 3b +6a 2b 2+4ab 3+b 4. 思考2 能用类比方法写出(a +b )n (n ∈N *)的展开式吗? 答案 能,(a +b )n =C 0n a n +C 1n a n -1b +…+C k n a n -k b k +…+C n n b n (n ∈N *).梳理1.(a +b )n展开式中共有n 项.( × )2.在公式中,交换a ,b 的顺序对各项没有影响.( × ) 3.C k n an -k b k是(a +b )n 展开式中的第k 项.( × )4.(a -b )n与(a +b )n的二项式展开式的二项式系数相同.( √ )类型一 二项式定理的正用、逆用例1 (1)求⎝⎛⎭⎪⎫3x +1x 4的展开式.考点 二项式定理题点 运用二项式定理求展开式解 方法一 ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +1x 4=(3x )4+C 14(3x )3·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +C 24(3x )2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+C 34(3x )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 3+C 44⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 4=81x 2+108x +54+12x +1x 2. 方法二 ⎝⎛⎭⎪⎫3x +1x 4=⎝⎛⎭⎪⎫3x +1x 4=1x 2(1+3x )4=1x 2·[1+C 14·3x +C 24(3x )2+C 34(3x )3+C 44(3x )4]=1x2(1+12x +54x 2+108x 3+81x 4)=1x 2+12x+54+108x +81x 2.(2)化简:C 0n (x +1)n -C 1n (x +1)n -1+C 2n (x +1)n -2-…+(-1)k C k n (x +1)n -k+…+(-1)n C nn .考点 二项式定理题点 逆用二项式定理求和、化简 解 原式=C 0n (x +1)n +C 1n (x +1)n -1(-1)+C 2n (x +1)n -2(-1)2+…+C k n (x +1)n -k(-1)k+…+C nn (-1)n=[(x +1)+(-1)]n=x n. 引申探究若(1+3)4=a +b 3(a ,b 为有理数),则a +b =________. 答案 44解析 ∵(1+3)4=1+C 14×(3)1+C 24×(3)2+C 34×(3)3+C 44×(3)4=1+43+18+123+9=28+163,∴a =28,b =16,∴a +b =28+16=44.反思与感悟 (1)(a +b )n的二项展开式有n +1项,是和的形式,各项的幂指数规律是:①各项的次数和等于n ;②字母a 按降幂排列,从第一项起,次数由n 逐项减1直到0;字母b 按升幂排列,从第一项起,次数由0逐项加1直到n .(2)逆用二项式定理可以化简多项式,体现的是整体思想.注意分析已知多项式的特点,向二项展开式的形式靠拢.跟踪训练1 化简:(2x +1)5-5(2x +1)4+10(2x +1)3-10(2x +1)2+5(2x +1)-1. 考点 二项式定理题点 逆用二项式定理求和、化简解 原式=C 05(2x +1)5-C 15(2x +1)4+C 25(2x +1)3-C 35(2x +1)2+C 45(2x +1)-C 55(2x +1)0=[(2x +1)-1]5=(2x )5=32x 5. 类型二 二项展开式通项的应用 命题角度1 二项式系数与项的系数 例2 已知二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫3x -23x 10. (1)求展开式第4项的二项式系数; (2)求展开式第4项的系数;(3)求第4项.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式特定项的系数 解 ⎝⎛⎭⎪⎫3x -23x 10的展开式的通项是 T k +1=C k 10(3x )10-k⎝ ⎛⎭⎪⎫-23x k =C k 10310-k ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23k ·1032kx- (k =0,1,2,…,10).(1)展开式的第4项(k =3)的二项式系数为C 310=120. (2)展开式的第4项的系数为C 31037⎝ ⎛⎭⎪⎫-233=-77 760. (3)展开式的第4项为T 4=T 3+1=-77 760x .反思与感悟 (1)二项式系数都是组合数C kn (k ∈{0,1,2,…,n }),它与二项展开式中某一项的系数不一定相等,要注意区分“二项式系数”与二项式展开式中“项的系数”这两个概念. (2)第k +1项的系数是此项字母前的数连同符号,而此项的二项式系数为C kn .例如,在(1+2x )7的展开式中,第四项是T 4=C 3717-3(2x )3,其二项式系数是C 37=35,而第四项的系数是C 3723=280.跟踪训练2 已知⎝ ⎛⎭⎪⎫x -2x n 展开式中第三项的系数比第二项的系数大162.(1)求n 的值;(2)求展开式中含x 3的项,并指出该项的二项式系数. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式特定项的系数解 (1)因为T 3=C 2n (x )n -2⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x 2=4C 2n 62n x-,T 2=C 1n (x )n -1⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x =-2C 1n 32n x -,依题意得4C 2n +2C 1n =162,所以2C 2n +C 1n =81, 所以n 2=81,n ∈N *,故n =9.(2)设第k +1项含x 3项,则T k +1=C k 9(x )9-k⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x k =(-2)k C k9932k x-,所以9-3k 2=3,k =1,所以第二项为含x 3的项为T 2=-2C 19x 3=-18x 3. 二项式系数为C 19=9.命题角度2 展开式中的特定项例3 已知在⎝⎛⎭⎪⎪⎫3x -33x n的展开式中,第6项为常数项.(1)求n ;(2)求含x 2的项的系数; (3)求展开式中所有的有理项. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式的特定项 解 通项公式为T k +1=C kn3n k x-(-3)k3k x-=C k n(-3)k23n k x-.(1)∵第6项为常数项,∴当k =5时,有n -2k3=0,即n =10.(2)令10-2k 3=2,得k =12(10-6)=2,∴所求的系数为C 210(-3)2=405. (3)由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧10-2k3∈Z ,0≤k ≤10,k ∈N .令10-2k3=t (t ∈Z ), 则10-2k =3t ,即k =5-32t .∵k ∈N ,∴t 应为偶数.令t =2,0,-2,即k =2,5,8.∴第3项,第6项与第9项为有理项,它们分别为405x 2,-61 236,295 245x -2. 反思与感悟 (1)求二项展开式的特定项的常见题型 ①求第k 项,T k =C k -1n an -k +1b k -1;②求含x k 的项(或x p y q 的项);③求常数项;④求有理项.(2)求二项展开式的特定项的常用方法①对于常数项,隐含条件是字母的指数为0(即0次项);②对于有理项,一般是先写出通项公式,其所有的字母的指数恰好都是整数的项.解这类问题必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其属于整数,再根据数的整除性来求解;③对于二项展开式中的整式项,其通项公式中同一字母的指数应是非负整数,求解方式与求有理项一致.跟踪训练3 (1)若⎝⎛⎭⎪⎫x -a x 9的展开式中x 3的系数是-84,则a =________. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 1解析 展开式的通项为T k +1=C k 9x 9-k(-a )k ⎝ ⎛⎭⎪⎫1xk=C k9·(-a )k x9-2k(0≤k ≤9,k ∈N ).当9-2k =3时,解得k =3,代入得x 3的系数, 根据题意得C 39(-a )3=-84,解得a =1.(2)已知n 为等差数列-4,-2,0,…的第六项,则⎝⎛⎭⎪⎫x +2x n的二项展开式的常数项是________.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式的特定项 答案 160解析 由题意得n =6,∴T k +1=2k C k 6x6-2k,令6-2k =0得k =3,∴常数项为C 3623=160.1.(x +2)n的展开式共有11项,则n 等于( ) A .9 B .10 C .11 D .8 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 B解析 因为(a +b )n 的展开式共有n +1项,而(x +2)n的展开式共有11项,所以n =10,故选B.2.1-2C 1n +4C 2n -8C 3n +…+(-2)n C nn 等于( ) A .1 B .1 C .(-1)nD .3n考点 二项式定理题点 逆用二项式定理求和、化简 答案 C解析 逆用二项式定理,将1看成公式中的a ,-2看成公式中的b ,可得原式=(1-2)n=(-1)n.3.⎝⎛⎭⎪⎫x 2-1x n的展开式中,常数项为15,则n 的值为( ) A .3 B .4 C .5 D .6 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 D解析 展开式的通项为T k +1=C kn (x 2)n -k·(-1)k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x k =(-1)k C k n x 2n -3k.令2n -3k =0,得n =32k (n ,k ∈N *),若k =2,则n =3不符合题意,若k =4,则n =6,此时(-1)4·C 46=15,所以n =6.4.在⎝⎛⎭⎪⎪⎫x +13x 24的展开式中,x 的幂指数是整数的项共有( ) A .3项 B .4项 C .5项 D .6项 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求多项展开式中的特定项 答案 C解析 ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x +13x 24的展开式的通项为T k +1=C k 24·(x )24-k ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫13x k =C k 245126kx -,故当k =0,6,12,18,24时,幂指数为整数,共5项. 5.求二项式(x -3x )9展开式中的有理项. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求多项展开式中的特定项解 T k +1=C k 9912kx -⎛⎫ ⎪⎝⎭·13kx ⎛⎫- ⎪⎝⎭=(-1)k C k9·276kx -,令27-k 6∈Z (0≤k ≤9),得k =3或k =9,所以当k =3时,27-k 6=4,T 4=(-1)3C 39x 4=-84x 4,当k =9时,27-k 6=3,T 10=(-1)9C 99x 3=-x 3.综上,展开式中的有理项为-84x 4与-x 3.1.注意区分项的二项式系数与系数的概念. 2.要牢记C k n an -k b k是展开式的第k +1项,不要误认为是第k 项.3.求解特定项时必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其为特定值.一、选择题1.S =(x -1)4+4(x -1)3+6(x -1)2+4x -3,则S 等于( ) A .x 4B .x 4+1 C .(x -2)4D .x 4+4考点 二项式定理题点 逆用二项式定理求和、化简 答案 A解析 S =(x -1)4+4(x -1)3+6(x -1)2+4(x -1)+1=C 04(x -1)4+C 14(x -1)3+C 24(x -1)2+C 34(x -1)+C 44=[(x -1)+1]4=x 4,故选A.2.设i 为虚数单位,则(1+i)6展开式中的第3项为( ) A .-20i B .15i C .20D .-15考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式中的特定项 答案 D解析 (1+i)6展开式中的第3项为C 26i 2=-15. 3.(x -2y )10的展开式中x 6y 4的系数是( ) A .-840 B .840 C .210D .-210考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式特定项的系数 答案 B解析 在通项公式T k +1=C k 10(-2y )k x 10-k中,令k =4,即得(x -2y )10的展开式中x 6y 4的系数为C 410×(-2)4=840.4.在⎝ ⎛⎭⎪⎫x +2x n 的展开式中,若常数项为60,则n 等于( )A .3B .6C .9D .12考点 二项展开式中的特定项问题题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 B解析 T k +1=C k n(x )n -k⎝ ⎛⎭⎪⎫2x k =2k C kn 32n k x-.令n -3k2=0,得n =3k .根据题意有2k C k3k =60,验证知k =2,故n =6.5.若(1+3x )n (n ∈N *)的展开式中,第三项的二项式系数为6,则第四项的系数为( ) A .4 B .27 C .36D .108考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式特定项的系数 答案 D解析 T k +1=C kn (3x )k,由C 2n =6,得n =4,从而T 4=C 34·(3x )3,故第四项的系数为C 3433=108.6.在二项式121412nx x ⎛⎫⎪+⎪⎝⎭的展开式中,若前三项的系数成等差数列,则展开式中有理项的项数为( ) A .5 B .4 C .3D .2考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求多项展开式中的特定项 答案 C解析 二项展开式的前三项的系数分别为1,C 1n ·12,C 2n ·⎝ ⎛⎭⎪⎫122,由其成等差数列,可得2C 1n ·12=1+C 2n ·⎝ ⎛⎭⎪⎫122⇒n =1+n (n -1)8,所以n =8(n =1舍去).所以展开式的通项T k +1=C k 8⎝ ⎛⎭⎪⎫12k344kx -.若为有理项,则有4-3k4∈Z ,所以k 可取0,4,8,所以展开式中有理项的项数为3.7.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1x 4,x <0,-x ,x ≥0,则当x >0时,f (f (x ))表达式的展开式中常数项为( ) A .4 B .6 C .8D .10考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式的特定项答案 B解析 依据分段函数的解析式, 得f (f (x ))=f (-x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -x 4,∴T k +1=C k4(-1)k xk -2.令k -2=0,则k =2,故常数项为C 24(-1)2=6. 二、填空题8.⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +1x 7的展开式中倒数第三项为________.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求二项展开式的特定项 答案84x8解析 由于n =7,可知展开式中共有8项, ∴倒数第三项即为第六项,∴T 6=C 57(2x )2·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 25=C 57·221x 8=84x8.9.若(x +1)n =x n+…+ax 3+bx 2+nx +1(n ∈N *),且a ∶b =3∶1,那么n =________. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 11解析 a =C n -3n ,b =C n -2n .∵a ∶b =3∶1, ∴C n -3n C n -2n =C 3n C 2n =31,即n (n -1)(n -2)·26n (n -1)=3, 解得n =11.10.已知正实数m ,若x 10=a 0+a 1(m -x )+a 2(m -x )2+…+a 10(m -x )10,其中a 8=180,则m 的值为________.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 2解析 由x 10=[m -(m -x )]10,[m -(m -x )]10的二项展开式的第9项为C 810m 2(-1)8·(m -x )8, ∴a 8=C 810m 2(-1)8=180, 则m =±2.又m >0,∴m =2.11.使⎝⎛⎭⎪⎫3x +1x x n (n ∈N *)的展开式中含有常数项的最小的n 为________.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数 答案 5解析 展开式的通项公式T k +1=C k n(3x )n -k⎝ ⎛⎭⎪⎫1x x k,∴T k +1=3n -k C kn52n k x-,k =0,1,2,…,n .令n -52k =0,n =52k ,故最小正整数n =5. 三、解答题12.若二项式⎝⎛⎭⎪⎫x -a x 6(a >0)的展开式中x 3的系数为A ,常数项为B ,且B =4A ,求a 的值.考点 二项展开式中的特定项问题 题点 由特定项或特定项的系数求参数解 ∵T k +1=C k 6x 6-k⎝⎛⎭⎪⎫-a x k =(-a )k C k6362kx -,令6-3k 2=3,则k =2,得A =C 26·a 2=15a 2;令6-3k 2=0,则k =4,得B =C 46·a 4=15a 4.由B =4A 可得a 2=4,又a >0, ∴a =2.13.已知在⎝⎛⎭⎪⎫12x 2-1x n的展开式中,第9项为常数项,求:(1)n 的值;(2)展开式中x 5的系数; (3)含x 的整数次幂的项的个数. 考点 二项展开式中的特定项问题 题点 求多项展开式中的特定项解 已知二项展开式的通项为T k +1=C k n⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2n -k ·⎝⎛⎭⎪⎫-1x k =(-1)k ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -k C kn 522n k x -.(1)因为第9项为常数项,即当k =8时,2n -52k =0,解得n =10.(2)令2×10-52k =5,得k =25(20-5)=6.所以x 5的系数为(-1)6⎝ ⎛⎭⎪⎫124C 610=1058. (3)要使2n -52k ,即40-5k 2为整数,只需k 为偶数,由于k =0,1,2,3,…,9,10,故符合要求的有6项,分别为展开式的第1,3,5,7,9,11项.四、探究与拓展14.设a ≠0,n 是大于1的自然数,⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x a n 的展开式为a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n.若点A i (i ,a i ) (i =0,1,2)的位置如图所示,则a =________.考点 二项展开式中的特定项问题题点 由特定项或特定项的系数求参数答案 3解析 由题意知A 0(0,1),A 1(1,3),A 2(2,4).即a 0=1,a 1=3,a 2=4.由⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x a n的展开式的通项公式知T k +1=C k n ⎝ ⎛⎭⎪⎫x a k(k =0,1,2,…,n ).故C 1n a =3,C 2na 2=4,解得a =3.15.设f (x )=(1+x )m +(1+x )n 的展开式中含x 项的系数是19(m ,n ∈N *).(1)求f (x )的展开式中含x 2项的系数的最小值;(2)当f (x )的展开式中含x 2项的系数取最小值时,求f (x )的展开式中含x 7项的系数. 考点 二项展开式中的特定项问题题点 求二项展开式特定项的系数解 (1)由题设知m +n =19,所以m =19-n ,含x 2项的系数为C 2m +C 2n =C 219-n +C 2n=(19-n )(18-n )2+n (n -1)2=n 2-19n +171=⎝ ⎛⎭⎪⎫n -1922+3234.因为n ∈N *,所以当n =9或n =10时,x 2项的系数的最小值为⎝ ⎛⎭⎪⎫122+3234=81.(2)当n=9,m=10或n=10,m=9时,x2项的系数取最小值,此时x7项的系数为C710+C79=C310+C29=156.。
第六课时1.3.3组合的应用
学习目标:
1、进一步巩固组合、组合数的概念及其性质;
2、能够解决一些组合应用问题 学习重点:
解决一些组合应用问题 学习过程
一、复习引入:
1. 组合的概念:一般地,从n 个不同元素中取出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
说明:⑴不同元素;⑵“只取不排”——无序性;⑶相同组合:元素相同
2.组合数的概念: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. 3.组合数公式的推导:
(1)一般地,求从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数m
n A ,可以分如下两步:① 先求从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数m n C ;② 求每一个组合中m 个元素全排列数m
m A ,根据分步计数原理得:m
n A =m
n C m
m A ⋅.
(2)组合数的公式:
(1)(2)(1)!
m m
n n
m m A n n n n m C A m ---+==
L 或)!(!!m n m n C m
n -=),,(n m N m n ≤∈*且 4.组合数的性质1:m
n n m n C C -=.
5.组合数的性质2:m n C 1+=m n C +1
-m n
C .
二、学习新课: 典例分析
例1.将1,2,3,…,9这9个数字填在如下图所示的9个空格中,要求每一行从左到右,每一列从上到下分别依次增大,当3,4固定在图中的位置时,填写空格的方法数为( )
3 4
A. 6种
B. 12种
C. 18种
D. 24种
例2.从编号为1,2,3,…,10,11的共11个球中,取出5个球,使得这5个球的编号之和为奇数,则一共有多少种不同的取法?
例3.现有8名青年,其中有5名能胜任英语翻译工作;有4名青年能胜任德语翻译工作(其中有1名青年两项工作都能胜任),现在要从中挑选5名青年承担一项任务,其中3名从事英语翻译工作,2名从事德语翻译工作,则有多少种不同的选法?
例4.甲、乙、丙三人值周,从周一至周六,每人值两天,但甲不值周一,乙不值周六,问可以排出多少种不同的值周表?
例5.6本不同的书全部送给5人,每人至少1本,有多少种不同的送书方法?
例6、按下列要求分配6本不同的书,各有多少种不同的分配方式?
(1)分成三份,1份1本,1份2本,1份3本;
(2)甲、乙、丙三人中,一人得1本,一人得2本,一人得3本;
(3)平均分成三份,每份2本;
(4)平均分配给甲、乙、丙三人,每人2本;
(5)分成三份,1份4本,另外两份每份1本;
(6)甲、乙、丙三人中,一人得4本,另外两人每人得1本;
(7)甲得1本,乙得1本,丙得4本.
课堂练习:
1.已知集合A={1,2,3,4},B={5,6,7},C={8,9}.现在从这三个集合中取出两个集合,再从这两个集合中各取出一个元素,组成一个含有两个元素的集合,则一共可以组成的集合个数为( )
A.24 B.36
C.26 D.27
2.(1)3人坐在有八个座位的一排上,若每人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数为几种?
(2)有5个人并排站成一排,如果甲必须在乙的右边,则不同的排法有多少种? (3)现有10个保送上大学的名额,分配给7所学校,每校至少有1个名额,问名额分配的方法共有多少种?
第六课时1.3.3组合的应用答案
典例分析
例1.答案:A
解析:第一行从左到右前面两个格子只能安排1,2,最右下角的格子只能是9,这样只要在剩余的四个数字中选取两个,安排在右边一列的上面两个格子中(由小到大),剩余两个数字安排在最下面一行的前面两个格子中(由小到大),故总的方法数是C 2
4=6.
例2.解:分为三类:1奇4偶有4
51
6C C ; 3奇2偶有2
53
6C C ; 5奇1偶有5
6C ,
∴一共有4
51
6C C +2536C C +2365
6=C .
例3.解:我们可以分为三类:
①让两项工作都能担任的青年从事英语翻译工作,有2
32
4C C ; ②让两项工作都能担任的青年从事德语翻译工作,有133
4C C ; ③让两项工作都能担任的青年不从事任何工作,有233
4C C , ∴一共有2
32
4C C +1
33
4C C +2
33
4C C =42种方法.
例4.解法一:(排除法)4221
31424152426=+-C C C C C C .
解法二:分为两类:一类为甲不值周一,也不值周六,有2
324C C ; 另一类为甲不值周一,但值周六,有2
414C C , ∴一共有2414C C +2
324C C =42种方法.
例5.解:第一步:从6本不同的书中任取2本“捆绑”在一起看成一个元素有2
6C 种方法; 第二步:将5个“不同元素(书)”分给5个人有5
5A 种方法.
根据分步计数原理,一共有2
6C 55A =1800种方法
例6.解:(1)无序不均匀分组问题.
先选1本,有C 1
6种选法;再从余下的5本中选2本,有C 2
5种选法;最后余下3本全选,有C 3
3种选法.故共有分配方式C 1
6·C 2
5·C 3
3=60(种).
(2)有序不均匀分组问题.
由于甲、乙、丙是不同的三人,在(1)题基础上,还应考虑再分配,共有分配方式C 1
6·C 2
5·C 3
3·A 3
3=360(种).
(3)无序均匀分组问题.
先分三组,则应是C 2
6·C 2
4·C 2
2种方法,但是这里出现了重复.不妨记六本书为A ,B ,C ,D ,
E ,
F ,若第一步取了AB ,第二步取了CD ,第三步取了EF ,记该种分法为(AB ,CD ,EF ),则
C 2
6·C 2
4·C 2
2种分法中还有(AB ,EF ,CD ),(CD ,AB ,EF ),(CD ,EF ,AB ),(EF ,C D ,AB ),(EF ,
AB ,CD ),共有A 33种情况,而这A 3
3种情况仅是AB ,CD ,EF 的顺序不同,因此只能作为一种分法,故分配方式有C 26·C 24·C 2
2A 3
3
=15(种). (4)有序均匀分组问题.在(3)的基础上再分配给3个人,共有分配方式C 2
6·C 2
4·C 2
2A 3
3
·A 3
3=C 2
6·C 2
4·C 2
2=90(种).
(5)无序部分均匀分组问题. 共有分配方式C 4
6·C 1
2·C 1
1
A 2
2=15(种). (6)有序部分均匀分组问题.
在(5)的基础上再分配给3个人,共有分配方式C 4
6·C 1
2·C 1
1A 2
2·A 3
3=90(种). (7)直接分配问题.
甲选1本,有C 1
6种方法;乙从余下的5本中选1本,有C 1
5种方法;余下4本留给丙,有C 4
4种方法.共有分配方式C 1
6·C 1
5·C 4
4=30(种). 课堂小节:本节课学习了组合的应用
课堂练习
1.解析:分三类:
第一类:选集合A 、B 可组成C 14C 1
3=12个集合; 第二类:选集合A 、C 可组成C 14C 12=8个集合; 第三类:选集合B 、C 可组成C 13C 12=6个集合. 由分类加法计数原理,可组成12+8+6=26个集合. 答案:C
2.解析:(1)由题意知有5个座位都是空的,我们把3个人看成是坐在座位上的人,往5个空座的空档插,由于这5个空座位之间共有4个空,3个人去插,共有A 3
4=24(种).
(2)∵总的排法数为A 5
5=120(种), ∴甲在乙的右边的排法数为12
A 5
5=60(种).
(3)解法一 每个学校至少一个名额,则分去7个,剩余3个名额分到7所学校的方法种
数就是要求的分配方法种数.
分类:若3个名额分到一所学校有7种方法;
若分配到2所学校有C27×2=42(种);
若分配到3所学校有C37=35 (种).
∴共有7+42+35=84(种)方法.
解法二10个元素之间有9个间隔,要求分成7份,相当于用6块档板插在9个间隔中,共有C69=84种不同方法.
所以名额分配的方法共有84种.。