计数原理综合习题
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选修2-3第一章计数原理单元质量检测时间:120分钟总分:150分第Ⅰ卷(选择题,共60分)一、选择题(每小题5分,共60分)1.小王打算用70元购买面值分别为20元和30元的两种IC电话卡.若他至少买一张,则不同的买法一共有( )A.7种 B.8种 C.6种 D.9种2.设某班有男生30人,女生24人,现要从中选出男、女生各一名代表班级参加比赛,则不同的选法种数是( )A.360 B.480 C.720 D.2403.设P=1+5(x+1)+10(x+1)2+10(x+1)3+5(x+1)4+(x+1)5,则P等于( )A.x5 B.(x+2)5 C.(x-1)5 D.(x+1)55的展开式中x2y3的系数是( )A.-20 B.-5 C.5 D.205.20个不同的小球平均分装在10个格子中,现从中拿出5个球,要求没有两个球取自同一个格子中,则不同的拿法一共有( )A.C510种 B.C520种 C.C510C12种 D.C510·25种6.在(1-x)n=a0+a1x+a2x2+…+a n x n中,若2a2+a n-5=0,则n的值是( )A.7 B.8 C.9 D.107.7人站成一排照相,甲站在正中间,乙、丙与甲相邻且站在甲的两边的排法共有( )A.120种 B.240种 C.48种 D.24种8.(2+33)100的展开式中,无理项的个数是( )A.83 B.84 C.85 D.869.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.72 B.120 C.144 D.16810.6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为( )A.144 B.120 C.72 D.2411.在(1+x)6(1+y)4的展开式中,记x m y n项的系数为f(m,n),则f(3,0)+f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)=( )A.45 B.60 C.120 D.21012.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.6 C.7 D.8第Ⅱ卷(非选择题,共90分)二、填空题(每小题5分,共20分)13.某学校开设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(用数字作答).14.(x+a)6的展开式中含x2项的系数为60,则实数a=________.15.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).16.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 =________.三、解答题(写出必要的计算步骤,只写最后结果不得分,共70分)17.(10分)4位学生与2位教师坐在一起合影留念,根据下列条件,求各有多少种不同的坐法:(1)教师必须坐在中间;(2)教师不能坐在两端,但要坐在一起; (3)教师不能坐在两端,且不能相邻.18.(12分)从1到100的自然数中,每次取出不同的两个数,使它的和大于100,则不同的取法有多少种19.(12分)已知⎝⎛⎭⎪⎫2x i +1x 2n,i 是虚数单位,x >0,n ∈N +.(1)如果展开式的倒数第三项的系数是-180,求n 的值; (2)对(1)中的n ,求展开式中的系数为正实数的项.20.(12分)若⎝⎛⎭⎪⎫x 2-1x n的展开式中含x 的项为第6项,设(1-3x )n=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n ,求a 1+a 2+…+a n 的值.21.(12分)已知(a 2+1)n 的展开式中的各项系数之和等于⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫165x 2+1x 5的展开式的常数项,而(a 2+1)n 的展开式的系数最大的项等于54,求a 的值.22.(12分)用0,1,2,3,4,5这六个数字:(1)可组成多少个无重复数字的自然数 (2)可组成多少个无重复数字的四位偶数(3)组成无重复数字的四位数中比4 023大的数有多少答案1.C 要完成“至少买一张IC 电话卡”这件事,可分三类:第一类是买1张IC 卡;第二类是买2张IC 卡;第三类是买3张IC 卡.而每一类都能独立完成“至少买一张IC 电话卡”这件事.买1张IC 卡有2种方法,买2张IC 卡有3种方法,买3张IC 卡有1种方法.不同的买法共有2+3+1=6(种).2.C 由分步乘法计数原理,得N =30×24=720(种). 3.B P =[1+(x +1)]5=(x +2)5,故选B.4.A 由已知,得T r +1=C r5⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 5-r (-2y )r =C r 5⎝ ⎛⎭⎪⎫125-r·(-2)r x 5-r y r(0≤r ≤5,r ∈Z),令r =3,得T 4=C 35⎝ ⎛⎭⎪⎫122(-2)3x 2y 3=-20x 2y 3.故选A.5.D 分两步:第一步先从10个格子中选中5个格子,有C 510种方法;第二步从每个格子中选一个球,不同的拿法有2×2×2×2×2=25(种).由分步乘法计数原理共有C 510·25种不同的拿法.6.B T r +1=C r n (-1)r x r ,则a 2=C 2n ,a n -5=(-1)n -5C n -5n ,因为2a 2+a n -5=0,a 2>0,所以a n -5=-C 5n ,所以2C 2n =C 5n 且n 为偶数,将各选项代入验证知n =8,故选B.7.C 由题意知,甲的位置确定,而乙、丙的位置有2种排法,再排其他4人,有A 44种不同的排法,故不同的排法总数为A 44·2=48(种).8.B 先求展开式中的有理项.∵T r+1=C r100(2)100-r·(33)r=C r100·2100-r2·3r3,∴要使展开式中的项为有理项,r必为6的倍数.又∵0≤r≤100,且r∈N,∴r的取值为0,6,12,…,96,它构成了以0为首项,6为公差,96为末项的等差数列,设它有n项,则96=6(n-1).∴n=17.∵展开式中共有101项,其中有17项是有理项,∴无理项有84项.9.B 解决该问题分为两类:第一类分两步,先排歌舞类A33,然后利用插空法将剩余3个节目排入左边或右边3个空,故不同排法有A33·2A33=72.第二类也分两步,先排歌舞类A33,然后将剩余3个节目放入中间两空排法有C12A22A22,故不同的排法有A33A22A22C12=48,故共有120种不同排法,故选B.10.D 插空法.在已排好的三把椅子产生的4个空当中选出3个插入3人即可.故排法种数为A34=24.故选D.11.C 因为(1+x)6展开式的通项公式为T r+1=C r6x r,(1+y)4展开式的通项公式为T h+1=C h4y h,所以(1+x)6(1+y)4展开式的通项可以为C r6C h4x r y h.所以f(m,n)=C m6C n4.所以f(3,0)+f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)=C36+C26C14+C16C24+C34=20+60+36+4=120.故选C.12.B 由题意可知,a=C m2m,b=C m2m+1,又因为13a=7b,所以13·2m!m!m!=7·2m+1!m!m+1!,即137=2m +1m +1.解得m =6.故选B. 13.30解析:方法1:可分以下两种情况:(1)A 类选修课选1门,B 类选修课选2门,有C 13C 24种不同的选法;(2)A 类选修课选2门,B 类选修课选1门,有C 23C 14种不同的选法.所以不同的选法共有C 13C 24+C 23C 14=18+12=30(种).方法2:C 37-C 33-C 34=30(种).14.±2解析:通项T r +1=C r 6(x )6-r a r =a r C r 6x 3-r2,令3-r2=2,得r =2.故a 2C 26=60,解得a =±2. 15.60解析:不同的获奖情况分为两种,一是一人获两张奖券一人获一张奖券,共有C 23A 24=36(种);二是有三人各获得一张奖券,共有A 34=24(种).因此不同的获奖情况有36+24=60(种).解析:由题意得a 1=1a ·C 1n=na=3,所以n =3a ; a 2=1a 2C 2n =n n -12a2=4,所以n 2-n =8a 2. 将n =3a 代入n 2-n =8a 2得9a 2-3a =8a 2, 即a 2-3a =0,解得a =3或a =0(舍去). 所以a =3.17.解:(1)分步完成:教师先坐中间,有A 22种方法,学生再坐其余位置,有A44种方法.根据分步乘法计数原理,不同的坐法共有A22·A44=48(种).(2)将2名教师看作一个元素,问题变为5个元素排列的问题.先将教师排好,有A13·A22种方法,再排学生,有A44种方法,故不同的坐法共有A13·A22·A44=144(种).(3)插空法:先排学生,有A44种方法,教师从4名学生之间的3个空位选2个进行排列,有A23种方法,故不同的坐法共有A44·A23=144(种).18.解:若从1,2,3,…,97,98,99,100中取出1,有1+100>100,有1种取法;若取出2,有2+100>100,2+99>100,有2种取法;取出3,有3种取法;…;若取出50,有50+51>100,50+52>100,…,50+100>100,有50种取法;所以取出数字1至50,共有不同的取法N1=1+2+3+…+50=1 275(种).若取出51,有51+52>100,51+53>100,…,51+100>100,有49种取法;若取出52,则有48种取法;…;若取出99,只有1种取法.所以取出数字51至100(N1中取过的不再取),有不同取法N2=49+48+…+2+1=1 225(种).故总的取法共有N=N1+N2=2 500(种).19.解:(1)由已知,得C n-2n(2i)2=-180,即4C2n=180,化简得n2-n-90=0,又n∈N+,解得n=10.(2)⎝⎛⎭⎪⎫2x i +1x 210展开式的通项为T r +1=C r10(2x i)10-rx -2r =C r 10(2i)10-rx 10-5r 2,∵展开式中的系数为正实数,且r ∈{0,1,2,…,10}, ∴r 的取值为10,6,2, 故所求的项为T 11=x -20,T 7=3 360x -10,T 3=11 520.20.解:T 6=C 5n (x 2)n -5⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x 5=-C 5n x 2n -15, 令2n -15=1,则n =8,令x =1,则a 0+a 1+…+a n =(-2)8=256, 令x =0,则a 0=1, 所以a 1+a 2+…+a n =255.21.解:⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫165x 2+1x 5的展开式的通项是 T r +1=C r5⎝ ⎛⎭⎪⎫165x 25-r ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1x r =⎝ ⎛⎭⎪⎫1655-r ·C r 5·x 20-5r 2, 令20-5r =0,解得r =4, 故常数项T 5=C 45×165=16,又(a 2+1)n 的展开式的各项系数之和等于2n , 由题意得2n =16,解得n =4,由二项式系数的性质可知,(a 2+1)4的展开式中系数最大的项是中间项,即第三项,由C 24a 4=54,解得a =±3.22.解:(1)组成无重复数字的自然数共有C15A55+C15A45+C15A35+C15A25+C15A15+C16=1 631(个).(2)无重复数字的四位偶数中个位数是0的有A35=60(个),个位数是2或4的有2C14A24=96(个),所以无重复数字的四位偶数共有60+96=156(个).(3)无重复数字的四位数中千位数字是5的共有A35=60(个),千位数字是4的有A35=60(个),其中不大于4 023的有5个,故比4 023大的数共有60+60-5=115(个).。