(江苏专用)2019高考数学二轮复习第三篇第30练计数原理、随机变量、数学归纳法试题理

第2讲 计数原理、数学归纳法、随机变量及其分布列1．(2012·某某卷)设ξ为随机变量，从棱长为1的正方体的12条棱中任取两条，当两条棱相交时，ξ＝0；当两条棱平行时，ξ的值为两条棱之间的距离；当两条棱异面时，ξ＝1.(1)求概率P (ξ＝0)；(2)求ξ的分布列，并求其数学期望E (ξ)．解 (1)若两条棱相交，则交点必为正方体8个顶点中的1个，过任意1个顶点恰有3条棱，所以共有8C 23对相交棱，因此P (ξ＝0)＝8C 23C 212＝8×366＝411.(2)若两条棱平行，则它们的距离为1或2，其中距离为2的共有6对，故P (ξ＝2)＝6C 212＝111， 于是P (ξ＝1)＝1－P (ξ＝0)－P (ξ＝2)＝1－411－111＝611，所以随机变量ξ的分布列是因此E (ξ)＝1×611＋22．(2015·某某卷)若n 是一个三位正整数，且n 的个位数字大于十位数字，十位数字大于百位数字，则称n 为“三位递增数”(如137，359，567等)．在某次数学趣味活动中，每位参加者需从所有的“三位递增数”中随机抽取1个数，且只能抽取一次．得分规则如下：若抽取的“三位递增数”的三个数字之积不能被5整除，参加者得0分；若能被5整除，但不能被10整除，得－1分；若能被10整除，得1分． (1)写出所有个位数字是5的“三位递增数” ；(2)若甲参加活动，求甲得分X 的分布列和数学期望E (X )．解 (1)个位数是5的“三位递增数”有125，135，145，235，245，345； (2)由题意知，全部“三位递增数”的个数为C 39＝84， 随机变量X 的取值为：0，－1，1， 因此P (X ＝0)＝C 38C 39＝23，P (X ＝－1)＝C 24C 39＝114，P (X ＝1)＝1－114－23＝1142，所以X 的分布列为则E (X )＝0×23＋(－1)×114＋1×42＝21.3．(2013·某某卷)设数列{a n }：1，－2，－2，3，3，3，－4，－4，－4，－4，…，(－1)k－1k ，…，(－1)k －1k 个k ，…，即当（k －1）k 2<n ≤k （k ＋1）2(k ∈N *)时，a n ＝(－1)k －1k ，记S n ＝a 1＋a 2＋…＋a n (n ∈N *)．对于l ∈N *，定义集合P l ＝{n |S n 是a n 的整数倍，n ∈N *，且1≤n ≤l }．(1)求集合P 11中元素的个数； (2)求集合P 2 000中元素的个数．解 (1)由数列{a n }的定义得a 1＝1，a 2＝－2，a 3＝－2，a 4＝3，a 5＝3，a 6＝3，a 7＝－4，a 8＝－4，a 9＝－4，a 10＝－4，a 11＝5，所以S 1＝1，S 2＝－1，S 3＝－3，S 4＝0，S 5＝3，S 6＝6，S 7＝2，S 8＝－2，S 9＝－6，S 10＝－10，S 11＝－5，从而S 1＝a 1，S 4＝0×a 4，S 5＝a 5，S 6＝2a 6，S 11＝－a 11，所以集合P 11中元素的个数为5.(2)先证：S i (2i ＋1)＝－i (2i ＋1)(i ∈N *)．事实上，①当i ＝1时，S i (2i ＋1)＝S 3＝－3，－i (2i ＋1)＝－3，故原等式成立； ②假设i ＝m 时成立，即S m (2m ＋1)＝－m (2m ＋1)，则i ＝m ＋1时 ，S (m ＋1)(2m ＋3)＝S m (2m ＋1)＋(2m ＋1)2－(2m ＋2)2＝－m (2m ＋1)－4m －3＝－(2m 2＋5m＋3)＝－(m ＋1)(2m ＋3)．综合①②可得，S i (2i ＋1)＝－i (2i ＋1)．于是S (i ＋1)(2i ＋1)＝S i (2i ＋1)＋(2i ＋1)2＝－i (2i ＋1)＋(2i ＋1)2＝(2i ＋1)(i ＋1)．由上可知S i (2i ＋1)是2i ＋1的倍数，而a i (2i ＋1)＋j ＝2i ＋1(j ＝1，2，…，2i ＋1)，所以S i (2i ＋1)＋j＝S i (2i ＋1)＋j (2i ＋1)是a i (2i ＋1)＋j (j ＝1，2，…，2i ＋1)的倍数．又S (i ＋1)(2i ＋1)＝(i ＋1)·(2i ＋1)不是2i ＋2的倍数，而a (i ＋1)(2i ＋1)＋j ＝－(2i ＋2)(j ＝1，2，…，2i ＋2)，所以S (i ＋1)(2i＋1)＋j＝S (i ＋1)(2i ＋1)－j (2i ＋2)＝(2i ＋1)(i ＋1)－j (2i ＋2)不是a (i ＋1)(2i ＋1)＋j (j ＝1，2，…，2i ＋2)的倍数，故当l ＝i (2i ＋1)时，集合P l 中元素的个数为1＋3＋…＋(2i －1)＝i 2， 于是，当l ＝i (2i ＋1)＋j (1≤j ≤2i ＋1)时，集合P l 中元素的个数为i 2＋j . 又2 000＝31×(2×31＋1)＋47，故集合P 2 000中元素的个数为312＋47＝1 008. 4．(2010·某某卷)已知△ABC 的三边长都是有理数． (1)求证：cos A 是有理数；(2)求证：对任意正整数n ，cos nA 是有理数．证明 (1)设三边长分别为a ，b ，c ，cos A ＝b 2＋c 2－a 22bc，∵a ，b ，c 是有理数，b 2＋c 2－a 2是有理数，分母2bc 为正有理数，又有理数集对于除法具有封闭性， ∴b 2＋c 2－a 22bc必为有理数，∴cos A 是有理数．(2)①当n ＝1时，显然cos A 是有理数；当n ＝2时，∵cos 2A ＝2cos 2A －1，因为cos A 是有理数， ∴cos 2A 也是有理数；②假设当n ≤k (k ≥2)时，结论成立，即cos kA 、cos(k －1)A 均是有理数． 当n ＝k ＋1时，cos(k ＋1)A ＝cos kA cos A －sin kA sin A ＝cos kA cos A －12[cos(kA －A )－cos(kA ＋A )]＝cos kA cos A －12cos(k －1)A ＋12cos(k ＋1)A解得：cos(k ＋1)A ＝2cos kA cos A －cos(k －1)A ∵cos A ，cos kA ，cos(k －1)A 均是有理数， ∴2cos kA cos A －cos(k －1)A 是有理数， ∴cos(k ＋1)A 是有理数． 即当n ＝k ＋1时，结论成立．综上所述，对于任意正整数n ，cos nA 是有理数．5．记⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋x 22…⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋x 2n 的展开式中，x 的系数为a n ，x 2的系数为b n ，其中n ∈N *.(1)求a n ；(2)是否存在常数p ，q (p ＜q )，使b n ＝13⎝⎛⎭⎪⎫1＋p 2n ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋q 2n ，对n ∈N *，n ≥2恒成立？证明你的结论．解 (1)根据多项式乘法运算法则，得a n ＝12＋122＋…＋12n ＝1－12n .(2)计算得b 2＝18，b 3＝732.代入b n ＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋p 2n ⎝⎛⎭⎪⎫1＋q 2n ，解得p ＝－2，q ＝－1.下面用数学归纳法证明b n ＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n －1⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n ＝13－12n ＋23×14n (n ≥2且n ∈N *)①当n ＝2时，b 2＝18，结论成立．②设n ＝k 时成立，即b k ＝13－12k ＋23×14k ，则当n ＝k ＋1时，b k ＋1＝b k ＋a k2k ＋1＝13－12k ＋23×14k ＋12k ＋1－122k ＋1 ＝13－12k ＋1＋23×14k ＋1. 由①②可得存在常数p ＝－2，q ＝－1使结论对n ∈N *，n ≥2成立．6．(2012·某某卷)设集合P n ＝{1，2，…，n }，n ∈N *.记f (n )为同时满足下列条件的集合A的个数：①A ⊆P n ；②若x ∈A ，则2x ∉A ；③若x ∈∁P n A ，则2x ∉∁P n A . (1)求f (4)；(2)求f (n )的解析式(用n 表示)．解 (1)当n ＝4时，符合条件的集合A 为：{2}，{1，4}，{2，3}，{1，3，4}，故f (4)＝4.(2)任取偶数x ∈P n ，将x 除以2，若商仍为偶数，再除以2，…，经过k 次以后，商必为奇数，此时记商为m ，于是x ＝m ·2k，其中m 为奇数，k ∈N *. 由条件知，若m ∈A ，则x ∈A ⇔k 为偶数； 若m ∉A ，则x ∈A ⇔k 为奇数．于是x 是否属于A 由m 是否属于A 确定．设Q n 是P n 中所有奇数的集合，因此f (n )等于Q n 的子集个数．当n 为偶数(或奇数)时，P n 中奇数的个数是n 2⎝ ⎛⎭⎪⎫或n ＋12，所以f (n )＝⎩⎪⎨⎪⎧2n2，n 为偶数，2n ＋12，n 为奇数.。

计数原理一、选择题（本大题共12小题，共60分）1. 如图，小明从街道的E处出发，先到F处与小红会合，再一起到位于G处的老年公寓参加志愿者活动，则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为A. 24B. 18C. 12D. 9（正确答案）B解：从E到F，每条东西向的街道被分成2段，每条南北向的街道被分成2段，从E到F最短的走法，无论怎样走，一定包括4段，其中2段方向相同，另2段方向相同，每种最短走法，即是从4段中选出2段走东向的，选出2段走北向的，故共有种走法．同理从F到G，最短的走法，有种走法．小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为种走法．故选：B．从E到F最短的走法，无论怎样走，一定包括4段，其中2段方向相同，另2段方向相同，每种最短走法，即是从4段中选出2段走东向的，选出2段走北向的，由组合数可得最短的走法，同理从F到G，最短的走法，有种走法，利用乘法原理可得结论．本题考查排列组合的简单应用，得出组成矩形的条件和最短走法是解决问题的关键，属基础题2. 某企业有4个分厂，新培训了一批6名技术人员，将这6名技术人员分配到各分厂，要求每个分厂至少1人，则不同的分配方案种数为A. 1080B. 480C. 1560D. 300（正确答案）C解：先把6名技术人员分成4组，每组至少一人．若4个组的人数按3、1、1、1分配，则不同的分配方案有种不同的方法．若4个组的人数为2、2、1、1，则不同的分配方案有种不同的方法．故所有的分组方法共有种．再把4个组的人分给4个分厂，不同的方法有种，故选：C．先把6名技术人员分成4组，每组至少一人，再把这4个组的人分给4个分厂，利用乘法原理，即可得出结论．本题考查组合知识的运用，考查学生分析解决问题的能力，正确分组是关键．3. 如图所示的五个区域中，中心区域是一幅图画，现要求在其余四个区域中涂色，有四种颜色可供选择要求每个区域只涂一种颜色，相邻区域所涂颜色不同，则不同的涂色方法种数为A. 84B. 72C. 64D. 56（正确答案）A解：分两种情况：、C不同色注意：B、D可同色、也可不同色，D只要不与A、C同色，所以D可以从剩余的2中颜色中任意取一色：有种；、C同色注意：B、D可同色、也可不同色，D只要不与A、C同色，所以D可以从剩余的3中颜色中任意取一色：有种．共有84种，故选：A每个区域只涂一种颜色，相邻区域颜色不相同，然后分类研究，A、C不同色；A、C同色两大类本题考查了区域涂色、种植花草作物是一类题目分类要全要细．4. 用数字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. 120（正确答案）C解：由题意知本题需要分步计数，2和4排在末位时，共有种排法，其余三位数从余下的四个数中任取三个有种排法，根据由分步计数原理得到符合题意的偶数共有个．故选C．本题需要分步计数，首先选择2和4排在末位时，共有种结果，再从余下的其余三位数从余下的四个数中任取三个有种结果，根据由分步计数原理得到符合题意的偶数．本题考查分步计数原理，是一个数字问题，这种问题是最典型的排列组合问题，经常出现限制条件，并且限制条件变化多样，是一个易错题．5. 6把椅子排成一排，3人随机就座，任何两人不相邻的坐法种数为A. 144B. 120C. 72D. 24（正确答案）D解：使用“插空法“第一步，三个人先坐成一排，有种，即全排，6种；第二步，由于三个人必须隔开，因此必须先在1号位置与2号位置之间摆放一张凳子，2号位置与3号位置之间摆放一张凳子，剩余一张凳子可以选择三个人的左右共4个空挡，随便摆放即可，即有种办法根据分步计数原理，．故选：D．使用“插空法“第一步，三个人先坐成一排，有种，即全排，6种；第二步，由于三个人必须隔开，因此必须先在1号位置与2号位置之间摆放一张凳子，2号位置与3号位置之间摆放一张凳子，剩余一张凳子可以选择三个人的左右共4个空挡，随便摆放即可，即有种办法根据分步计数原理可得结论．本题考查排列知识的运用，考查乘法原理，先排人，再插入椅子是关键．6. 将4个红球与2个蓝球这些球只有颜色不同，其他完全相同放入一个的格子状木柜里如图所示，每个格至多放一个球，则“所有红球均不位于相邻格子”的放法共有种．7.A. 30B. 36C. 60D. 72（正确答案）C解：第一类，当4个红球在4个顶角的位置时，蓝球放在剩下5个格种任选两个，故有种，如图第二类，当有一个红球再最中间时，其它三个红球只能放在顶角位置，有出种，蓝球放在剩下5个格种任选两个，种，如图第三类，当4个红球放在每外围三个格的中间时，蓝球在剩下5个格种任选两个有种，如图根据分类计数原理，故有．故选：C．对红球的位置分类讨论：第一类，当4个红球在4个顶角的位置时，蓝球放在剩下5个格种任选两个；第二类，当有一个红球再最中间时，其它三个红球只能放在顶角位置，蓝球放在剩下5个格种任选两个；第三类，当4个红球放在每外围三个格的中间时，蓝球放在剩下5个格种任选两个，即可得出．本题主要考查了分类计数原理，关键是如何分类，属于中档题．8. 4名学生参加3项不同的竞赛，每名学生必须参加其中的一项竞赛，有种不同的结果．A. B. C. D.（正确答案）A解：由题意知本题是一个分步计数问题，首先第一名学生从三种不同的竞赛中选有三种不同的结果，第二名学生从三种不同的竞赛中选有3种结果，同理第三个和第四个同学从三种竞赛中选都有3种结果，根据分步计数原理得到共有故选A．本题是一个分步计数问题，首先第一名学生从三种不同的竞赛中选有三种不同的结果，第二名学生从三种不同的竞赛中选有3种结果，同理第三个和第四个同学从三种竞赛中选都有3种结果，相乘得到结果数．解答此题，先考虑学生问题还是竞赛问题才能很好地完成这件事，易把两问结果混淆；另外，每位学生选定竞赛或每项竞赛选定学生这一做法对完成整个事件的影响理解错误导致原理弄错，其原因是对题意理解不清，对事情完成的方式有错误的认识．9. 某班新年联欢会原定的6个节目已排成节目单，开演前又增加了3个新节目，如果将这3个节目插入节目单中，那么不同的插法种数为A. 504B. 210C. 336D. 120（正确答案）A解：由题意知将这3个节目插入节目单中，原来的节目顺序不变，三个新节目一个一个插入节目单中，原来的6个节目形成7个空，在这7个位置上插入第一个节目，共有7种结果，原来的6个和刚插入的一个，形成8个空，有8种结果，同理最后一个节目有9种结果根据分步计数原理得到共有插法种数为，故选A．由题意知将这3个节目插入节目单中，原来的节目顺序不变，三个新节目一个一个插入节目单中，原来的6个节目形成7个空，在这7个位置上插入第一个节目，共有7种结果；用同样的方法插入第二个和第三个节目，根据分步乘法计数原理得到结果．本题考查分步计数原理，是一个实际问题，解题时注意题目条件中对于原来6个节目的顺序要求不变，所以采用插入法．10. 从5名学生中选出4名分别参加A，B，C，D四科竞赛，其中甲不能参加A，B两科竞赛，则不同的参赛方案种数为A. 24B. 48C. 72D. 120（正确答案）C解：从5名学生中选出4名分别参加A，B，C，D四科竞赛，其中甲不能参加A，B两科竞赛，可分为以下几步：先从5人中选出4人，分为两种情况：有甲参加和无甲参加．有甲参加时，选法有：种；无甲参加时，选法有：种安排科目有甲参加时，先排甲，再排其它人排法有：种无甲参加时，排法有种综上，．不同的参赛方案种数为72．故答案为：72．本题可以先从5人中选出4人，分为有甲参加和无甲参加两种情况，再将甲安排参加C、D科目，然后安排其它学生，通过乘法原理，得到本题的结论本题是一道排列组合题，要考虑特殊元素，本题还考查了分类讨论的数学思想，本题有一定难度，属于中档题．11. 考生甲填报某高校专业意向，打算从5个专业中挑选3个，分别作为第一、第二、第三志愿，则不同的填法有A. 10种B. 60种C. 125种D. 243种（正确答案）B解：从中选3个并分配到3个志愿中，故有种，故选：B．从中选3个并分配到3个志愿中，问题得以解决．本题考查了简单的排列组合问题，关键是分清是排列还是组合，属于基础题．12. 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（正确答案）B解：分2步进行分析：1、先将3个歌舞类节目全排列，有种情况，排好后，有4个空位，2、因为3个歌舞类节目不能相邻，则中间2个空位必须安排2个节目，分2种情况讨论：将中间2个空位安排1个小品类节目和1个相声类节目，有种情况，排好后，最后1个小品类节目放在2端，有2种情况，此时同类节目不相邻的排法种数是种；将中间2个空位安排2个小品类节目，有种情况，排好后，有6个空位，相声类节目有6个空位可选，即有6种情况，此时同类节目不相邻的排法种数是种；则同类节目不相邻的排法种数是种．故选：B．根据题意，分2步进行分析：先将3个歌舞类节目全排列，因为3个歌舞类节目不能相邻，则分2种情况讨论中间2个空位安排情况，由分步计数原理计算每一步的情况数目，进而由分类计数原理计算可得答案．本题考查计数原理的运用，注意分步方法的运用，既要满足题意的要求，还要计算或分类简便．13. 某公司庆祝活动需从甲、乙、丙等5名志愿者中选2名担任翻译，2名担任向导，还有1名机动人员，为来参加活动的外事人员提供服务，并且翻译和向导都必须有一人选自甲、乙、丙，则不同的选法有A. 20B. 22C. 24D. 36（正确答案）D解：翻译和向导都必须有一人选自甲、乙、丙，有种方法，其余3人全排，有种方法，根据乘法原理，有种方法，故选D．翻译和向导先个安排1人，其余3人全排，即可得出结论．本题考查计数原理运用，注意要根据题意，进而按一定顺序分情况讨论，对于有限制条件的元素要首先安排．二、填空题（本大题共4小题，共20分）14. 用1，2，3三个数字组成一个五位数，要求相邻的位置的数字不能相同，则不同的五位数共有______ 种以数字作答．（正确答案）42解：第一类：其中一个数字用3次，另外两个数字用1次，把3个相同的数字排除一排，再将另外两个数字插入到所形成的2个空中不包含两端共有种，第二类，其中一个数字用1次，另外两个数字用2次，若把相同的两个数字互相间隔，例如，再把另一个数字插入前4个数字所形成的5个空中的任意一个空，有种，若若把相同的两个数字有只有一组相邻，例如，把另一个数字插入前相邻的数字中间，有种，根据分类计数原理，共有种，故答案为：42．根据重复数字的个数，分两类，第一类：其中一个数字用3次，另外两个数字用1次，第二类，其中一个数字用1次，另外两个数字用2次，根据分类计数原理可得．本题考查了分类计数原理，关键是分类，属于中档题．15. 用数字0，1，2，3，4，5组成没有重复数字的四位数，其中能被3整除的四位数有______个（正确答案）96解：各位数字之和是3的倍数能被3整除，符合题意的有：一类：含0、3则需1、4 和2、5各取1个，可组成；二类：含0或3中一个均不适合题意；三类：不含0，3，由1、2、4、5可组成个，共有个．故答案为：96．各位数字之和是3的倍数能被3整除，符合题意的有：一类：含0、3则需1、4 和2、5各取1个，可组成；二类：含0或3中一个均不适合题意；三类：不含0，3，由1、2、4、5可组成个，相加得到结果．本题考查排列组合的实际应用，本题是一个数字问题，解题的关键是注意0不能在首位，注意分类和分步的应用．16. 学校安排4名教师在六天里值班，每天只安排一名教师，每人至少安排一天，至多安排两天，且这两天要相连，那么不同的安排方法种数是______用数字作答（正确答案）144解：由题意知本题是一个简单计数问题，排四名老师时：有12，34，5，6和12，3，45，6和12，3，4，56和1，23，45，6和1，23，4，56和1，2，34，56，共6种情形．根据分步计数原理知四名时有，故答案为：144．本题是一个简单计数问题，分为排三名老师时和排四名老师时两大类结果，分别列举出这两种情况的结果，用分步计数表示出结果数，再用分类加法得到结果．本题考查计数问题，对于复杂一点的计数问题，有时分类以后，每类方法并不都是一步完成的，必须在分类后又分步，综合利用两个原理解决，即类中有步，步中有类．17. 在冬奥会志愿者活动中，甲、乙等5人报名参加了A，B，C三个项目的志愿者工作，因工作需要，每个项目仅需1名志愿者，且甲不能参加A，B项目，乙不能参加B，C项目，那么共有______种不同的志愿者分配方案用数字作答（正确答案）21解：若甲，乙都参加，则甲只能参加C项目，乙只能参见A项目，B项目有3种方法，若甲参加，乙不参加，则甲只能参加C项目，A，B项目，有种方法，若甲参加，乙不参加，则乙只能参加A项目，B，C项目，有种方法，若甲不参加，乙不参加，有种方法，根据分类计数原理，共有种．由题意可以分为四类，根据分类计数原理可得．本题考查了分类计数原理，关键是分类，属于中档题．三、解答题（本大题共3小题，共40分）18. 设，对1，2，，n的一个排列，如果当时，有，则称是排列的一个逆序，排列的所有逆序的总个数称为其逆序数例如：对1，2，3的一个排列231，只有两个逆序，，则排列231的逆序数为记为1，2，，n的所有排列中逆序数为k的全部排列的个数．求，的值；求的表达式用n表示．（正确答案）解：记为排列abc得逆序数，对1，2，3的所有排列，有，，，，，，对1，2，3，4的排列，利用已有的1，2，3的排列，将数字4添加进去，4在新排列中的位置只能是最后三个位置．因此，；对一般的的情形，逆序数为0的排列只有一个：，．逆序数为1的排列只能是将排列中的任意相邻两个数字调换位置得到的排列，．为计算，当1，2，，n的排列及其逆序数确定后，将添加进原排列，在新排列中的位置只能是最后三个位置．因此，．当时，．因此，当时，．由题意直接求得的值，对1，2，3，4的排列，利用已有的1，2，3的排列，将数字4添加进去，4在新排列中的位置只能是最后三个位置，由此可得的值；对一般的的情形，可知逆序数为0的排列只有一个，逆序数为1的排列只能是将排列中的任意相邻两个数字调换位置得到的排列，．为计算，当1，2，，n的排列及其逆序数确定后，将添加进原排列，在新排列中的位置只能是最后三个位置，可得，则当时，，则的表达式可求．本题主要考查计数原理、排列等基础知识，考查运算求解能力和推理论证能力，是中档题．19. 男运动员6名，女运动员4名，其中男女队长各1名，选派5人外出比赛，在下列情形中各有多少种选派方法？男运动员3名，女运动员2名；至少有1名女运动员；队长中至少有1人参加；既要有队长，又要有女运动员．（正确答案）解：由题意知本题是一个分步计数问题，首先选3名男运动员，有种选法．再选2名女运动员，有种选法．共有种选法．法一直接法：“至少1名女运动员”包括以下几种情况：1女4男，2女3男，3女2男，4女1男．由分类加法计数原理可得有种选法．法二间接法：“至少1名女运动员”的反面为“全是男运动员”．从10人中任选5人，有种选法，其中全是男运动员的选法有种所以“至少有1名女运动员”的选法有种．法一直接法：“只有男队长”的选法为种；“只有女队长”的选法为种；“男、女队长都入选”的选法为种；共有种．法二间接法：“至少要有一名队长”的反面是“一个队长都没有”．从10人中任选5人，有种选法，其中一个队长都没有有种选法．“至少1名队长”的选法有种选法．当有女队长时，其他人选法任意，共有种选法．不选女队长时，必选男队长，共有种选法．其中不含女运动员的选法有种，不选女队长时共有种选法．既有队长又有女运动员的选法共有种．本题是一个分步计数问题，首先选3名男运动员，有种选法再选2名女运动员，有种选法利用乘法原理得到结果．至少1名女运动员包括以下几种情况：1女4男，2女3男，3女2男，4女1男分别写出这几种结果，利用分类加法原理得到结果本题也可以从事件的对立面来考虑，写出所有的结果减去都是男运动员的结果数．只有男队长的选法为种，只有女队长的选法为种，男、女队长都入选的选法为种，把所有的结果数相加．当有女队长时，其他人选法任意，共有种选法不选女队长时，必选男队长，共有种选法其中不含女运动员的选法有种，得到结果．本题考查分步计数原理，考查分类计数原理，在比较复杂的题目中，会同时出现分类和分步，本题是一个比较综合的题目．20. 用红、黄、蓝、白四种不同颜色的鲜花布置如图一所示的花圃，要求同一区域上用同一种颜色鲜花，相邻区域用不同颜色鲜花，问共有多少种不同的摆放方案？用红、黄、蓝、白、橙五种不同颜色的鲜花布置如图二所示的花圃，要求同一区域上用同一种颜色鲜花，相邻区域使用不同颜色鲜花．求恰有两个区域用红色鲜花的概率；记花圃中红色鲜花区域的块数为S，求它的分布列及其数学期望．（正确答案）解：根据分步计数原理，摆放鲜花的不同方案有：种设M表示事件“恰有两个区域用红色鲜花”，如图二，当区域A、D同色时，共有种；当区域A、D不同色时，共有种；因此，所有基本事件总数为：种由于只有A、D，B、E可能同色，故可按选用3色、4色、5色分类计算，求出基本事件总数为种它们是等可能的又因为A、D为红色时，共有种；B、E为红色时，共有种；因此，事件M包含的基本事件有：种所以，随机变量的分布列为：所以，对于图一根据分布计数原理依次摆放鲜花，可直接解得．对于图二求恰有两个区域用红色鲜花的概率设M表示事件“恰有两个区域用红色鲜花”，把图二5个区域中的4个区域用A、B、D、E分别表示出来，然后分类讨论出当区域A、D同色时和当区域A、D不同色时的总的排列种数再求出有两个区域同用红色的种数，列出分布列，利用期望的公式求出期望．此题主要考查分布乘法计数原理和简单的排列组合问题在实际中的应用，题中涉及到分类讨论思想，在高考中属于常用思想，同学们需要多加注意．。

专题13 计数原理1．【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 ．242．【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__________．3．【2019年高考江苏卷理数】设2*012(1),4,n n n x a a x a x a x n n +=++++≥∈N L ．已知23242a a a =．（1）求n 的值；（2）设(1na +=+*,ab ∈N ，求223a b -的值．4．【山东省郓城一中等学校2019届高三第三次模拟考试】已知二项式2(*)nx n⎛∈ ⎝N 的展开式中第2项与第3项的二项式系数之比是2︰5，则3x 的系数为 A ．14B ．14-C ．240D ．240-5．【广东省深圳市高级中学2019届高三适应性考试（6月）】已知51(1)(2)a 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 ．80-B ．40-C ．40D ．806．【山东省淄博市2019届部分学校高三阶段性诊断考试试题数学】8x ⎛⎝展开式的常数项为 A ．56-B ．28-C ．56D ．287．【河南省濮阳市2019届高三5月模拟考试】安排A ，B ，C ，D ，E ，F ，共6名义工照顾甲，乙，丙三位老人，每两位义工照顾一位老人，考虑到义工与老人住址距离问题，义工A 不安排照顾老人甲，义工B 不安排照顾老人乙，则安排方法共有 A ．30种B ．40种C ．42种D ．48种8．【上海市浦东新区2019届高三下学期期中教学质量检测（二模）数学试题】二项式61(2)2x x-展开式的常数项为第_________项．9．【河北省唐山市2019届高三第二次模拟考试】将六名教师分配到甲、乙、丙、丁四所学校任教，其中甲校至少分配两名教师，其它三所学校至少分配一名教师，则不同的分配方案共有_________种．（用．数字作答．．．．） 10．【上海市交大附中2019届高三高考一模试卷数学试题】已知232*0121111n n n x x x x a a x a x a x n ++++++⋯++=+++⋯+∈N （）（）（）（）（），且012126n a a a a +++⋯+=，那么n的展开式中的常数项为_________． 11．【江西省南昌市南昌外国语学校2019届高三高考适应性测试数学试卷】设m 为正整数，()2mx y + 展开式的二项式系数的最大值为()21m a x y ++，展开式的二项式系数的最大值为b ，若158a b =，则m =_________．12．【北京市首都师范大学附属中学2019届高三一模数学试题】若21nx x+（）展开式中的二项式系数和为64，则n 等于_________，该展开式中的常数项为_________．13．【广东省2019届高三六校第一次联考数学试题】若02sin c (s )o a x x dx π=-⎰，则6a x-（的展开式中常数项为_________．14．【河北衡水金卷2019届高三12月第三次联合质量测评】二项式()00nb ax a b x ⎛⎫+>> ⎪⎝⎭，的展开式中，设“所有二项式系数和”为A ，“所有项的系数和”为B ，“常数项”值为C ，若25670A B C ===，，则含6x 的项为_________．15．【山东省烟台市2019届高三5月适应性练习（二）】设20|sin |n x dx π=⎰在，则12(1)nx x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭展开式中2x 的系数为_________．16．【湖南省师范大学附属中学2019届高三考前演练（五）】总书记在湖南省湘西州十八洞村考察时首次提出“精准扶贫”概念，精准扶贫成为我国脱贫攻坚的基本方略．为配合精准扶贫战略，某省示范性高中安排6名高级教师（不同姓）到基础教育薄弱的甲、乙、丙三所中学进行扶贫支教，每所学校至少1人，因工作需要，其中李老师不去甲校，则分配方案种数为_________．17．【上海市复旦大学附属中学2019届高三高考4月模拟试卷数学试题】袋中装有5只大小相同的球，编号分别为1，2，3，4，5，若从该袋中随机地取出3只，则被取出的球的编号之和为奇数的概率是_________（结果用最简分数表示）．18．【河北省衡水市2019届高三四月大联考数学试题】现有一圆桌，周边有标号为1，2，3，4的四个座位，甲、乙、丙、丁四位同学坐在一起探讨一个数学课题，每人只能坐一个座位，甲先选座位，且甲、乙不能相邻，则所有选座方法有_________种．（用数字作答）。

专题八 二项式定理与数学归纳法（理）[江苏卷5年考情分析]本部分内容在高考中基本年年都考，并以压轴题形式考查.2014年考复合函数求导和数学归纳法；2015年主要考查计数原理，又涉及到数学归纳法；2016年考查组合数及其性质等基础知识，考查考生的运算求解能力和推理论证能力；2017年考查概率分布与期望及组合数的性质，既考查运算能力，又考查思维能力.2018年考查计数原理，考查考生的运算求解能力和推理论证能力．近几年高考对组合数的性质要求较高，常与数列、集合、不等式、数学归纳法等知识交汇考查．第一讲 计数原理与二项式定理题型(一) 计数原理的应用主要考查两个计数原理在集合或数列中的应用. [例1] (2018·江苏高考)设n ∈N *，对1，2，…，n 的一个排列i 1i 2…i n ，如果当s <t 时，有i s >i t ，则称(i s ，i t )是排列i 1i 2…i n 的一个逆序，排列i 1i 2…i n 的所有逆序的总个数称为其逆序数．例如：对1,2,3的一个排列231，只有两个逆序(2,1)，(3,1)，则排列231的逆序数为2.记f n (k )为1,2，…，n 的所有排列中逆序数为k 的全部排列的个数．(1)求f 3(2)，f 4(2)的值；(2)求f n (2)(n ≥5)的表达式(用n 表示)．[解] (1)记τ(abc )为排列abc 的逆序数，对1,2,3的所有排列，有τ(123)＝0，τ(132)＝1，τ(213)＝1，τ(231)＝2，τ(312)＝2，τ(321)＝3，所以f 3(0)＝1，f 3(1)＝f 3(2)＝2.对1,2,3,4的排列，利用已有的1,2,3的排列，将数字4添加进去，4在新排列中的位置只能是最后三个位置．因此f 4(2)＝f 3(2)＋f 3(1)＋f 3(0)＝5.(2)对一般的n (n ≥4)的情形，逆序数为0的排列只有一个：12…n ，所以f n (0)＝1. 逆序数为1的排列只能是将排列12…n 中的任意相邻两个数字调换位置得到的排列，所以f n (1)＝n －1.为计算f n ＋1(2)，当1,2，…，n 的排列及其逆序数确定后，将n ＋1添加进原排列，n ＋1在新排列中的位置只能是最后三个位置．因此f n ＋1(2)＝f n (2)＋f n (1)＋f n (0)＝f n (2)＋n .当n ≥5时，f n (2)＝[f n (2)－f n －1(2)]＋[f n －1(2)－f n －2(2)]＋…＋[f 5(2)－f 4(2)]＋f 4(2)＝(n －1)＋(n －2)＋…＋4＋f 4(2)＝n 2－n －22，因此，当n ≥5时，f n (2)＝n 2－n －22.[方法技巧](1)深化对两个计数原理的认识，培养“全局分类”和“局部分步”的意识，并在操作中确保：①分类不重不漏；②分步要使各步具有连续性和独立性.(2)解决计数应用题的基本思想是“化归”，即由实际问题建立组合模型，再由组合数公式来计算其结果，从而解决实际问题．[演练冲关](2018·苏北三市三模)已知集合U ＝{1,2，…，n }(n ∈N *，n ≥2)，对于集合U 的两个非空子集A ，B ，若A ∩B ＝∅，则称(A ，B )为集合U 的一组“互斥子集”．记集合U 的所有“互斥子集”的组数为f (n )(视(A ，B )与(B ，A )为同一组“互斥子集”)．(1)写出f (2)，f (3)，f (4)的值； (2)求f (n )．解：(1)f (2)＝1，f (3)＝6，f (4)＝25.(2)法一：设集合A 中有k 个元素，k ＝1,2,3，…，n －1. 则与集合A 互斥的非空子集有2n －k－1个．于是f (n )＝12∑k ＝1n －1C k n (2n －k －1)＝12(∑k ＝1n －1C k n 2n －k －∑k ＝1n －1C kn )．因为∑k ＝1n －1C k n2n －k ＝∑k ＝0nC k n 2n －k－C 0n 2n －C n n 20＝(2＋1)n －2n －1＝3n －2n－1，∑k ＝1n －1C k n＝∑k ＝0nC kn －C 0n －C n n ＝2n－2， 所以f (n )＝12[(3n －2n －1)－(2n －2)]＝12(3n －2n ＋1＋1).法二：任意一个元素只能在集合A ，B ，C ＝∁U (A ∪B )之一中， 则这n 个元素在集合A ，B ，C 中，共有3n种， 其中A 为空集的种数为2n，B 为空集的种数为2n， 所以A ，B 均为非空子集的种数为3n－2×2n＋1. 又(A ，B )与(B ，A )为同一组“互斥子集”， 所以f (n )＝12(3n －2n ＋1＋1).题型(二) 二项式定理的应用主要考查利用二项式定理求和或利用二项式定理论证整除问题. [典例感悟][例2] (2018·江苏六市二调)已知(1＋x )2n ＋1＝a 0＋a 1x ＋a 2x 2＋…＋a 2n ＋1x2n ＋1，n ∈N *.记T n ＝k ＝0n(2k ＋1)a n －k . (1)求T 2的值；(2)化简T n 的表达式，并证明：对任意的n ∈N *，T n 都能被4n ＋2整除． [解] 由二项式定理，得a i ＝C i2n ＋1(i ＝0,1,2，…，2n ＋1)． (1)T 2＝a 2＋3a 1＋5a 0＝C 25＋3C 15＋5C 05＝30. (2)因为(n ＋1＋k )C n ＋1＋k2n ＋1 ＝(n ＋1＋k )·2n ＋1！n ＋1＋k ！n －k ！＝2n ＋1·2n ！n ＋k ！n －k ！＝(2n ＋1)C n ＋k2n ， 所以T n ＝k ＝0n (2k ＋1)a n －k＝k ＝0n (2k ＋1)C n －k2n ＋1＝k ＝0n (2k ＋1)C n ＋1＋k2n ＋1＝∑k ＝0n[2(n ＋1＋k )－(2n ＋1)]C n ＋1＋k2n ＋1＝2k ＝0n(n ＋1＋k )Cn ＋1＋k 2n ＋1－(2n ＋1)∑k ＝0nC n ＋1＋k 2n ＋1＝2(2n ＋1)∑k ＝0n Cn ＋k 2n－(2n ＋1)∑k ＝0nC n ＋1＋k 2n ＋1＝2(2n ＋1)·12·(22n ＋C n2n )－(2n ＋1)·12·22n ＋1＝(2n ＋1)C n2n .T n ＝(2n ＋1)C n 2n ＝(2n ＋1)(C n －12n －1＋C n2n －1)＝2(2n ＋1)C n 2n －1＝(4n ＋2)C n2n －1.因为C n2n －1∈N *，所以T n 能被4n ＋2整除.[方法技巧]二项式定理中的应用主要是构造一个生成相应二项式系数的函数，通过研究函数关系证明恒等式、不等式和整除性问题．将二项式定理(a＋b)n＝C0n a n＋C1n a n－1b＋…＋C r n a n－r b r＋…＋C n n b n中的a，b进行特殊化就会得到很多有关组合数的相关和的结果，这是研究有关组合数的和的问题的常用方法．还可以利用求函数值的思想进行赋值求解．[演练冲关]设a，b，n∈N*，且a≠b ，对于二项式(a－b)n.(1)当n＝3,4时，分别将该二项式表示为p－q(p，q∈N*)的形式；(2)求证：存在p，q∈N*，使得等式(a－b)n＝p－q与(a－b)n＝p－q同时成立．解：(1)当n＝3时，(a－b)3＝(a＋3b)a－(b＋3a)b，＝a a＋3b2－b b＋3a2 .当n＝4时，(a－b)4＝a2－4a ab＋6ab－4b ab＋b2＝(a2＋6ab＋b2)－4(a＋b)ab，＝a2＋6ab＋b22－16ab a＋b2 .(2)证明：由二项式定理得(a－b)n＝n(－1)k C k n(a)n－k(b)k，k＝0若n为奇数，则(a－b)n＝[C0n(a)n＋C2n(a)n－2(b)2＋…＋C n－3n(a)3(b)n－3＋C n－1n (a)(b)n－1]－[C1n(a)n－1(b)＋C3n(a)n－3(b)3＋…＋C n－2n(a)2·(b)n－2＋C n n(b)n]，分析各项指数的奇偶性易知，可将上式表示为(a－b)n＝u1a－v1b的形式，其中u1，v1∈N*，也即(a－b)n＝u21a－v21b＝p－q，其中p＝u21a，q＝v21b，p，q∈N*，若n为偶数，则(a－b)n＝[C0n(a)n＋C2n(a)n－2(b)2＋…＋C n－2n(a)2(b)n－2＋C n n (b)n]－[C1n(a)n－1·(b)＋C3n(a)n－3(b)3＋…＋C n－3n(a)3(b)n－3＋C n－1n(a)(b)n－1]类似地，可将上式表示为(a－b)n＝u2－v2ab的形式，其中u2，v2∈N*，也即(a－b)n＝u22－v22ab＝p－q，其中p＝u22，q＝v22ab，p，q∈N*.所以存在p，q∈N*，使得等式(a－b)n＝p－q.同理可得(a＋b)n可表示为(a＋b)n＝p＋q，从而有p－q＝(p＋q)(p－q)＝(a＋b)n(a－b)n＝(a－b)n，综上可知结论成立．题型(三)组合数的性质应用主要考查利用组合数性质进行代数化简论证问题.[典例感悟][例3] (2018·苏北四市调研)在杨辉三角形中，从第3行开始，除1以外，其他每一个数值是它上面的两个数值之和，这个三角形数阵开头几行如图所示．(1)在杨辉三角形中是否存在某一行，且该行中三个相邻的数之比为3∶4∶5？若存在，试求出是第几行；若不存在，请说明理由；(2)已知n ，r 为正整数，且n ≥r ＋3.求证：任何四个相邻的组合数C rn ，C r ＋1n ，C r ＋2n ，C r ＋3n不能构成等差数列．[解] (1)杨辉三角形的第n 行由二项式系数C kn ，k ＝0,1,2，…，n 组成．如果第n 行中有C k －1n C k n ＝k n －k ＋1＝34，C kn C k ＋1n ＝k ＋1n －k ＝45， 那么3n －7k ＝－3,4n －9k ＝5， 解得k ＝27，n ＝62.即第62行有三个相邻的数C 2662，C 2762，C 2862的比为3∶4∶5.(2)证明：若有n ，r (n ≥r ＋3)，使得C rn ，C r ＋1n ，C r ＋2n ，C r ＋3n 成等差数列， 则2C r ＋1n ＝C rn ＋C r ＋2n ，2C r ＋2n ＝C r ＋1n ＋C r ＋3n ， 即2n ！r ＋1！n －r －1！＝n ！r ！n －r ！＋n ！r ＋2！n －r －2！，2n ！r ＋2！n －r －2！＝n ！r ＋1！n －r －1！＋n ！r ＋3！n －r －3！.有2r ＋1n －r －1＝1n －r －1n －r＋1r ＋1r ＋2，2r ＋2n －r －2＝1n －r －2n －r －1＋1r ＋2r ＋3，化简整理得，n 2－(4r ＋5)n ＋4r (r ＋2)＋2＝0，n 2－(4r ＋9)n ＋4(r ＋1)(r ＋3)＋2＝0.两式相减得，n ＝2r ＋3，于是C r 2r ＋3，C r ＋12r ＋3，C r ＋22r ＋3，C r ＋32r ＋3成等差数列．而由二项式系数的性质可知C r 2r ＋3＝C r ＋32r ＋3＜C r ＋12r ＋3＝C r ＋22r ＋3，这与等差数列的性质矛盾，从而要证明的结论成立．[方法技巧](1)对于组合数问题，需要熟记并能灵活运用以下两个组合数公式：C k n ＝C n －k n ，C k n ＋1＝C kn ＋C k －1n .(2)对于二项式定理问题，需掌握赋值法和二项式系数的性质，并能将二项式系数与二项展开式系数区别开来．[演练冲关](2018·南京、盐城一模)设n ∈N *，n ≥3，k ∈N *. (1)求值：①k C k n －n C k －1n －1；②k 2C kn －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1(k ≥2)；(2)化简：12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn . 解：(1)①k C kn －n C k －1n －1 ＝k ×n ！k ！n －k ！－n ×n －1！k －1！n －k ！＝n ！k －1！n －k ！－n ！k －1！n －k ！＝0.②k 2C kn －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1＝k 2×n ！k ！n －k ！－n (n －1)×n －2！k －2！n －k ！－n ×n －1！k －1！n －k ！＝k ×n ！k －1！n －k ！－n ！k －2！n －k ！－n ！k －1！n －k ！＝n ！k －2！n －k ！⎝ ⎛⎭⎪⎫k k －1－1－1k －1＝0. (2)法一：由(1)可知，当k ≥2时，(k ＋1)2C kn ＝(k 2＋2k ＋1)C k n ＝k 2C k n ＋2k C k n ＋C kn ＝[n (n －1)C k －2n －2＋n C k －1n －1]＋2n C k －1n －1＋C k n ＝n (n －1)C k －2n －2＋3n C k －1n －1＋C kn .故12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn ＝(12C 0n ＋22C 1n )＋n (n －1)(C 0n －2＋C 1n －2＋…＋C n －2n －2)＋3n (C 1n －1＋C 2n －1＋…＋C n －1n －1)＋(C 2n ＋C 3n ＋…＋C n n )＝(1＋4n )＋n (n －1)2n －2＋3n (2n －1－1)＋(2n －1－n )＝2n －2(n 2＋5n ＋4)．法二：当n ≥3时，由二项式定理，有(1＋x )n＝1＋C 1n x ＋C 2n x 2＋…＋C k n x k ＋…＋C n n x n，两边同乘以x ，得(1＋x )n x ＝x ＋C 1n x 2＋C 2n x 3＋…＋C k n x k ＋1＋…＋C n n xn ＋1，两边对x 求导，得(1＋x )n＋n (1＋x )n －1x ＝1＋2C 1n x ＋3C 2n x 2＋…＋(k ＋1)C k n x k＋…＋(n ＋1)C n n x n，两边再同乘以x ，得(1＋x )nx ＋n (1＋x )n －1x 2＝x ＋2C 1n x 2＋3C 2n x 3＋…＋(k ＋1)C k n xk ＋1＋…＋(n ＋1)C n n xn ＋1，两边再对x 求导，得 (1＋x )n ＋n (1＋x )n －1x ＋n (n －1)(1＋x )n －2x 2＋2n (1＋x )n －1x ＝1＋22C 1n x ＋32C 2n x 2＋…＋(k＋1)2C k n x k＋…＋(n ＋1)2C n n x n.令x ＝1，得2n ＋n ·2n －1＋n (n －1)2n －2＋2n ·2n －1＝1＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn ，即12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn ＝2n －2(n 2＋5n ＋4)．[课时达标训练]A 组——大题保分练1．设集合A ，B 是非空集合M 的两个不同子集，满足：A 不是B 的子集，且B 也不是A 的子集．(1)若M ＝{a 1，a 2，a 3，a 4}，直接写出所有不同的有序集合对(A ，B )的个数； (2)若M ＝{a 1，a 2，a 3，…，a n }，求所有不同的有序集合对(A ，B )的个数． 解：(1)110.(2)集合M 有2n 个子集，不同的有序集合对(A ，B )有2n (2n－1)个． 当A ⊆B ，并设B 中含有k (1≤k ≤n ，k ∈N *)个元素，则满足A ⊆B 的有序集合对(A ，B )有∑k ＝1nC kn(2k－1)＝∑k ＝0nC k n2k －∑k ＝0nC kn ＝3n－2n个．同理，满足B ⊆A 的有序集合对(A ，B )有3n －2n个．故满足条件的有序集合对(A ，B )的个数为2n (2n －1)－2(3n －2n )＝4n ＋2n －2×3n. 2．记1,2，…，n 满足下列性质T 的排列a 1，a 2，…，a n 的个数为f (n )(n ≥2，n ∈N *)．性质T ：排列a 1，a 2，…，a n 中有且只有一个a i ＞a i ＋1(i ∈{1,2，…，n －1})．(1)求f (3)； (2)求f (n )．解：(1)当n ＝3时，1,2,3的所有排列有(1,2,3)，(1,3,2)，(2,1,3)，(2,3,1)，(3,1,2)，(3,2,1)，其中满足仅存在一个i ∈{1,2,3}，使得a i ＞a i ＋1的排列有(1,3,2)，(2,1,3)，(2,3,1)，(3,1,2)，所以f (3)＝4.(2)在1,2，…，n 的所有排列(a 1，a 2，…，a n )中，若a i ＝n (1≤i ≤n －1)，从n －1个数1,2,3，…，n －1中选i －1个数按从小到大的顺序排列为a 1，a 2，…，a i －1，其余按从小到大的顺序排列在余下位置，于是满足题意的排列个数为C i －1n －1.若a n ＝n ，则满足题意的排列个数为f (n －1)．综上，f (n )＝f (n －1)＋ i ＝1n －1C i －1n －1＝f (n －1)＋2n －1－1.从而f (n )＝231－2n －31－2－(n －3)＋f (3)＝2n－n －1.3．(2018·南京、盐城一模)已知n ∈N *，nf (n )＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn . (1)求f (1)，f (2)，f (3)的值；(2)试猜想f (n )的表达式(用一个组合数表示)，并证明你的猜想． 解：(1)由条件，nf (n )＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn ，① 在①中令n ＝1，得f (1)＝C 01C 11＝1.在①中令n ＝2，得2f (2)＝C 02C 12＋2C 12C 22＝6，得f (2)＝3.在①中令n ＝3，得3f (3)＝C 03C 13＋2C 13C 23＋3C 23C 33＝30，得f (3)＝10. (2)猜想f (n )＝C n 2n －1(或f (n )＝C n －12n －1)．欲证猜想成立，只要证等式n C n2n －1＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn 成立． 法一：(直接法)当n ＝1时，等式显然成立． 当n ≥2时，因为r C rn ＝r ×n ！r ！n －r ！＝n ！r －1！n －r ！＝n ×n －1！r －1！n －r ！＝n C r －1n －1，故r C r －1n C rn ＝(r C rn )C r －1n ＝n C r －1n －1C r －1n .故只需证明n C n 2n －1＝n C 0n －1C 0n ＋n C 1n －1C 1n ＋…＋n C r －1n －1·C r －1n ＋…＋n C n －1n －1C n －1n . 即证C n2n －1＝C 0n －1C 0n ＋ C 1n －1C 1n ＋…＋ C r －1n －1C r －1n ＋…＋ C n －1n －1C n －1n . 而C r －1n ＝C n －r ＋1n，故即证C n 2n －1＝C 0n －1C n n ＋ C 1n －1C n －1n ＋…＋ C r －1n －1C n －r ＋1n＋…＋ C n －1n －1C 1n .②由等式(1＋x )2n －1＝(1＋x )n －1(1＋x )n可得，左边x n的系数为C n2n －1.而右边(1＋x )n －1(1＋x )n＝(C 0n －1＋C 1n －1x ＋C 2n －1x 2＋…＋C n －1n －1xn －1)(C 0n ＋C 1n x ＋C 2n x 2＋…＋C nnx n )，所以x n 的系数为C 0n －1C n n ＋ C 1n －1C n －1n ＋…＋ C r －1n －1·C n －r ＋1n ＋…＋ C n －1n －1C 1n .由(1＋x )2n －1＝(1＋x )n －1(1＋x )n恒成立可得②成立．综上，f (n )＝C n2n －1成立．法二：(构造模型)构造一个组合模型，一个袋中装有(2n －1)个小球，其中n 个是编号为1,2，…，n 的白球，其余(n －1)个是编号为1,2，…，n －1的黑球．现从袋中任意摸出n 个小球，一方面，由分步计数原理其中含有r 个黑球((n －r )个白球)的n 个小球的组合的个数为C rn －1·C n －rn ，0≤r ≤n －1，由分类计数原理有从袋中任意摸出n 个小球的组合的总数为C 0n －1C n n ＋ C 1n －1C n －1n ＋…＋ C r －1n －1C n －r ＋1n＋…＋ C n －1n －1C 1n .另一方面，从袋中(2n －1)个小球中任意摸出n 个小球的组合的个数为C n2n －1. 故C n 2n －1＝C 0n －1C n n ＋ C 1n －1C n －1n ＋…＋ C r －1n －1C n －r ＋1n ＋…＋ C n －1n －1C 1n ，余下同法一．法三：(利用导数)由二项式定理， 得(1＋x )n＝C 0n ＋C 1n x ＋C 2n x 2＋…＋C n n x n.③ 两边求导，得n (1＋x )n －1＝C 1n ＋2C 2n x ＋…＋r C r n xr －1＋…＋n C n n xn －1.④③×④，得n (1＋x )2n －1＝(C 0n ＋C 1n x ＋C 2n x 2＋…＋C n n x n )·(C 1n ＋2C 2n x ＋…＋r C r n xr －1＋…＋n C nnx n －1)．⑤左边x n 的系数为n C n2n －1.右边x n 的系数为C 1n C n n ＋2C 2n C n －1n ＋…＋r C r n C n －r ＋1n＋…＋n C n n C 1n ＝C 1n C 0n ＋2C 2n C 1n ＋…＋r C r n C r －1n＋…＋n C n n C n －1n ＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn .由⑤恒成立，得n C n 2n －1＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn . 故f (n )＝C n2n －1成立．法四：(构造模型)由nf (n )＝C 0n C 1n ＋2C 1n C 2n ＋…＋r C r －1n C r n ＋…＋n C n －1n C nn ，得nf (n )＝n C n －1n C n n ＋(n －1)C n －2n C n －1n ＋…＋C 0n C 1n ＝n C 0n C 1n ＋(n －1)C 1n C 2n ＋…＋C n －1n C nn ， 所以2nf (n )＝(n ＋1)(C 0n C 1n ＋C 1n C 2n ＋…＋C n －1n C n n ) ＝(n ＋1)(C n n C 1n ＋C n －1n C 2n ＋…＋C 1n C nn )， 构造一个组合模型，从2n 个元素中选取(n ＋1)个元素，则有C n ＋12n 种选法，现将2n 个元素分成两个部分n ，n ，若(n ＋1)个元素中，从第一部分中取n 个，第二部分中取1个，则有C n n C 1n 种选法，若从第一部分中取(n －1)个，第二部分中取2个，则有C n －1n C 2n 种选法，…，由分类计数原理可知C n ＋12n ＝C n n C 1n ＋C n －1n C 2n ＋…＋C 1n C nn .故2nf (n )＝(n ＋1)C n ＋12n ， 所以f (n )＝n ＋12n ·2n ！n ＋1！n －1！＝2n －1！n ！n －1！＝C n2n －1. 4．(2018·苏锡常镇调研(二))已知函数f (x )＝(x ＋5)2n ＋1(n ∈N *，x ∈R )．(1)当n ＝2时，若f (2)＋f (－2)＝5A ，求实数A 的值； (2)若f (2)＝m ＋α(m ∈N *,0<α<1)，求证：α(m ＋α)＝1. 解：(1)当n ＝2时，f (x )＝(x ＋5)5＝C 05x 5＋C 15x 45＋C 25x 3(5)2＋C 35x 2(5)3＋C 45x (5)4＋C 55(5)5,所以f (2)＋f (－2)＝(2＋5)5＋(－2＋5)5＝2[C 15(5)124＋C 35(5)322＋C 55(5)5]＝2(5×165＋10×4×55＋255)＝6105，所以A ＝610.(2)证明：因为f (x )＝(x ＋5)2n ＋1＝C 02n ＋1x2n ＋1＋C 12n ＋1x2n5＋C 22n ＋1x2n －1(5)2＋…＋C 2n ＋12n ＋1(5)2n ＋1，所以f (2)＝C 02n ＋122n ＋1＋C 12n ＋122n5＋C 22n ＋122n －1(5)2＋…＋C 2n ＋12n ＋1(5)2n ＋1，由题意知，f (2)＝(5＋2)2n ＋1＝m ＋α(m ∈N *,0<α<1)，首先证明对于固定的n ∈N *，满足条件的m ，α是唯一的． 假设f (2)＝(2＋5)2n ＋1＝m 1＋α1＝m 2＋α2(m 1，m 2∈N *,0<α1<1,0<α2<1，m 1≠m 2，α1≠α2)，则m 1－m 2＝α2－α1≠0，而m 1－m 2∈Z ，α2－α1∈(－1,0)∪(0,1)，矛盾． 所以满足条件的m ，α是唯一的. 下面我们求m 及α的值： 因为f (2)－f (－2)＝(2＋5)2n ＋1－(－2＋5)2n ＋1＝(2＋5)2n ＋1＋(2－5)2n ＋1＝2[C 02n ＋122n ＋1＋C 22n ＋1·22n －1(5)2＋C 42n ＋122n －3(5)4＋…＋C 2n2n ＋121(5)2n]，显然f (2)－f (－2)∈N *. 又因为5－2∈(0,1)，故(5－2)2n ＋1∈(0,1)， 即f (－2)＝(－2＋5)2n ＋1＝(5－2)2n ＋1∈(0,1).所以令m ＝2[C 02n ＋122n ＋1＋C 22n ＋122n －1(5)2＋C 42n ＋1·22n －3(5)4＋…＋C 2n 2n ＋121(5)2n]，α＝(－2＋5)2n ＋1，则m ＝f (2)－f (－2)，α＝f (－2)，又m ＋α＝f (2), 所以α(m ＋α)＝f (－2)·f (2)＝(2＋5)2n ＋1·(－2＋5)2n ＋1＝(5－4)2n ＋1＝1.B 组——大题增分练1．(2016·江苏高考)(1)求7C 36－4C 47的值；(2)设m ，n ∈N *，n ≥m ，求证：(m ＋1)C m m ＋(m ＋2)·C m m ＋1＋(m ＋3)C m m ＋2＋…＋n C mn －1＋(n ＋1)C mn ＝(m ＋1)C m ＋2n ＋2.解：(1)7C 36－4C 47＝7×6×5×43×2×1－4×7×6×5×44×3×2×1＝0.(2)证明：当n ＝m 时，结论显然成立． 当n ＞m 时，(k ＋1)C mk ＝k ＋1·k ！m ！·k －m ！＝(m ＋1)·k ＋1！m ＋1！·[k ＋1－m ＋1]！＝(m ＋1)C m ＋1k ＋1，k ＝m ＋1，m ＋2，…，n . 又因为C m ＋1k ＋1＋C m ＋2k ＋1＝C m ＋2k ＋2，所以(k ＋1)C mk ＝(m ＋1)(C m ＋2k ＋2－C m ＋2k ＋1)，k ＝m ＋1，m ＋2，…，n .因此，(m ＋1)C mm ＋(m ＋2)C mm ＋1＋(m ＋3)C mm ＋2＋…＋(n ＋1)C mn ＝(m ＋1)C mm ＋[(m ＋2)C mm ＋1＋(m ＋3)C mm ＋2＋…＋(n ＋1)C m n ]＝(m ＋1)C m ＋2m ＋2＋(m ＋1)[(C m ＋2m ＋3－C m ＋2m ＋2)＋(C m ＋2m ＋4－C m ＋2m ＋3)＋…＋(C m ＋2n ＋2－C m ＋2n ＋1)]＝(m ＋1)C m ＋2n ＋2.2．(2018·南京、盐城二模)现有n n ＋12(n ≥2，n ∈N *)个给定的不同的数随机排成一个下图所示的三角形数阵：******………………………………**…………**…………第1行…………第2行…………第3行…………第n 行设M k 是第k 行中的最大数，其中1≤k ≤n ，k ∈N *.记M 1<M 2<…<M n 的概率为p n . (1)求p 2的值；(2)证明：p n >C 2n ＋1n ＋1！.解：(1)由题意知p 2＝2A 22A 33＝23，即p 2的值为23.(2)证明：先排第n 行，则最大数在第n 行的概率为n n n ＋12＝2n ＋1；去掉第n 行已经排好的n 个数， 则余下的n n ＋12－n ＝n n －12个数中最大数在第n －1行的概率为n －1n n －12＝2n；…故p n ＝2n ＋1×2n ×…×23＝2n －1n ＋1×n ×…×3＝2nn ＋1！.由于2n＝(1＋1)n＝C 0n ＋C 1n ＋C 2n ＋…＋C n n ≥C 0n ＋C 1n ＋C 2n >C 1n ＋C 2n ＝C 2n ＋1， 故2nn ＋1！>C 2n ＋2n ＋1！，即p n >C 2n ＋1n ＋1！.3．(2018·苏州暑假测试)设集合M ＝{－1,0,1}，集合A n ＝{(x 1，x 2，…，x n )|x i ∈M ，i ＝1,2，…，n }，集合A n 中满足条件“1≤|x 1|＋|x 2|＋…＋|x n |≤m ”的元素个数记为S nm .(1)求S 22和S 42的值； (2)当m <n 时，求证：S n m <3n ＋2m ＋1－2n ＋1.解：(1)S 22＝8，S 42＝32.(2)证明：设集合P ＝{0}，Q ＝{－1,1}．若|x 1|＋|x 2|＋…＋|x n |＝1，即x 1，x 2，x 3，…，x n 中有n －1个取自集合P,1个取自集合Q ，故共有C n－1n21种可能，即为C1n21，同理，|x1|＋|x2|＋…＋|x n|＝2，即x1，x2，x3，…，x n中有n－2个取自集合P,2个取自集合Q，故共有C n－2n22种可能，即为C2n22，若|x1|＋|x2|＋…＋|x n|＝m，即x1，x2，x3，…，x n中有n－m个取自集合P，m个取自集合Q，故共有C n－mn2m种可能，即为C mn2m，所以S n m＝C1n21＋C2n22＋…＋C m n2m，因为当0≤k≤n时，C k n≥1，所以C k n－1≥0，所以S n m＝C1n21＋C2n22＋…＋C m n2m<C0n20＋(C1n21＋C2n22＋…＋C m n2m)＋(C m＋1n－1)2m＋1＋…＋(C nn－1)2n＝(C0n20＋C1n21＋C2n22＋…＋C m n2m＋C m＋1n2m＋1＋…＋C nn2n)－(2m＋1＋2m＋2＋…＋2n)＝(1＋2)n－(2n＋1－2m＋1)＝3n－2n＋1＋2m＋1.所以当m<n时，S n m<3n＋2m＋1－2n＋1.4．(2018·常州期末)对一个量用两种方法分别算一次，由结果相同构造等式，这种方法称为“算两次”的思想方法．利用这种方法，结合二项式定理，可以得到很多有趣的组合恒等式．如：考察恒等式(1＋x)2n＝(1＋x)n(1＋x)n(n∈N*)，左边x n的系数为C n2n，而右边(1＋x)n(1＋x)n＝(C0n＋C1n x＋…＋C n n x n)(C0n＋C1n x＋…＋C n n x n)，x n的系数为C0n C n n＋ C1n C n－1n＋…＋C n n C0n ＝(C0n)2＋(C1n)2＋(C2n)2＋…＋(C n n)2，因此可得到组合恒等式C n2n＝(C0n)2＋(C1n)2＋(C2n)2＋…＋(C n n)2.(1)根据恒等式(1＋x)m＋n＝(1＋x)m(1＋x)n(m，n∈N*)，两边x k(其中k∈N，k≤m，k≤n)的系数相同，直接写出一个恒等式；(2)利用算两次的思想方法或其他方法证明：。

2019年全国高考试题数学江苏卷I 卷一、填空题1.已知集合{1,0,1,6}A =-，{|0,}B x x x R =>∈，则A B = .答案：{1,6}2.已知复数(2)(1)a i i ++的实部为0，其中i 为虚数单位，则实数a 的值是 . 答案：23.右图是一个算法流程图，则输出的S 的值是 . 答案：54.函数y =的定义域是 . 答案：{1,7}-5.已知一组数据6，7，8，9，10，则该组数据的方差是 . 答案：536.从3名男同学和2名女同学中任选2名同学参加志愿者服务，则选出的2名同学中至少有1名女同学的概率是 . 答案：7107.在平面直角坐标系xOy 中，若双曲线2221(0)y x b b-=>经过点(3,4)，则该双曲线的渐近线方程是 .答案：y = 解析：由题知0,11692>=-b b，所以2=b，所以渐近线方程为y = 8.已知*{|()}n a n N ∈是等差数列，n S 是其前n 项和，若2340a a a +=，427S =，则n S 的值是 . 答案：169.如图，长方体1111ABCD A B C D -的体积是120，E 为1CC 的中点，则三棱锥E BCD -的体积是 . 答案：10解析：因为121212131313111=⨯⨯===∆∆-C C EC S S C C S ECS VV ABCD BCD ABCD BCD BCDE10120121121=⨯==-V V BCD E10.在平面直角坐标系xOy 中，P 是曲线4(0)y x x x=+>上的一个动点， 则点P 到直线0x y +=的距离的最小值是 .答案：4解析：由题设)4,(xx x P +，0>x 所以424222422|4|=⋅≥+=++=x x x x x x x d11.在平面直角坐标系xOy 中，点A 在曲线ln y x =上，且该曲线在点A 处的切线经过点(,1)e --（e 为自然对数的底数），则点A 的坐标是 . 答案：(,1)e12.如图，在ABC ∆中，D 是BC 的中点，E 在边AB 上，2BE EA =，AD 与CE 交于点O ，若6AB AC AO EC ⋅=⋅，则ABAC的值是 .13.已知tan 23tan()4απα=-+，则sin(2)4πα+的值是 .答案：10解析： 法一32tan 1)tan 1(tan )4tan(tan -=+-=+αααπαα，解得2tan =α或31-ααααααααπα2222cos sin sin cos cos sin 22)2cos 2(sin 22)42sin(+-+=+=+102tan 1tan 1tan 2222=+-+=ααα 法二 令y x =+=4,παα，则y tan 2tan 3-=α，22)sin(=-x y 则,cos sin 2cos sin 3x y y x -=22sin cos cos sin =-x y x y解得1023sin cos ,52cos sin =-=y x y x 则102sin cos cos sin )42sin(=+=+y x y x πα 14.设()f x ，()g x 是定义在R 上的两个周期函数，()f x 的周期为4，()g x 的周期为2，且()f x 是奇函数，当(0,2]x ∈时，()f x =(2),01()1,122k x x g x x +<≤⎧⎪=⎨-<≤⎪⎩，其中0k >，若在区间(0,9]上，关于x 的方程()()f x g x =有8不同的实数根，则k 的取值范围是 .答案：1[3解析：当]2,0(∈x 时,2)1(1)(--==x x f y 等价于)0(1)1(22≥=+-y y x又)(x f 是周期为4的奇函数,可作出)(x f 在(0.9]上的图象 因为当]2,1(∈x 时,21)(-=x g 且)(x g 的周期为2由图可知:当]8,7(]6,5(]4,3(]2,1(⋃⋃⋃∈x 时, )(x f 与)(x g 的图象有2个交点 由已知, )(x f 与)(x g 的图象在区间(0,9]上有8个交点所以当]9,8(]7,6(]5,4(]3,2(]1,0(⋃⋃⋃⋃∈x 时, )(x f 与)(x g 的图象有6个交点 又当]1,0(∈x 时,)2()(+==x k x g y 表示的直线恒过定点)0,2(-A ,且斜率0>k又)(x g 的周期为2及)(x f 的图象可知:当]7,6(]3,2((⋃∈x 时, )(x f 与)(x g 的图象无交点 所以当]9,8(]5,4(]1,0(⋃⋃∈x 时, )(x f 与)(x g 的图象有6个交点 由)(x f 与)(x g 的周期性可知]1,0(∈x 时, )(x f 与)(x g 的图象有2个交点如图,当线段)10)(2(≤<+=x x k y 与圆弧)10,0(1)1(22≤<≥=+-x y y x 相切时8111|3|22=⇒=+=k k k d 又0>k .所以42=k (此时恰有1个交点) 当线段)10)(2(≤<+=x x k y 过点B(1、1)时,31==AB k k (此时恰有2个交点) 结合图形分析可知:k 的取值范围是)42,31[ 二、解答题15.在ABC D 中，角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c .（1）若3a c =，b =2cos 3B =，求c 的值； （2）若sin cos 2A B a b =，求sin()2B p+的值. 解答：（1）22222222cos 292363b ac ac B c c c c c c=+-?+-创??（2）sin cos cos sin 22A B BB a b ===，sin()cos 2B B p +==16.如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，D ，E 分别为BC ，AC 的中点，AB BC =.求证：（1）11//A B 平面1DEC ； （2）1BE C E ^. 解答：（1）证明：“直三棱柱111ABC A B C -，∴四边形11ABB A 是平行四边形，∴11//A B AB又∵D 、E 分别是BC 、AC 的中点，//DE AB ，∴11//A B DE ， 又DE Ì平面1DEC ，111A B DEC Ë， ∴11//A B 平面DEC .（2）证明：∵直三棱柱111ABC A B C -，.∴1AA ^平面ABC ，又∵BE Ì平面ABC ，∴1AA BE ^，又∵AB BC =，E 是AC 的中点，∴AC BE ^，∵1AC AA A =I ，AC Ì平面11ACC A ，1AA Ì平面11ACC A ， ∴BE ^平面11ACC A ，又1EC Ì平面11ACC A ，∴1BE C E ^.17.如图，在平面直角坐标系xOy 中，椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的焦点为(1,0)F -，2(1,0)F .过2F 作x 轴的垂线l ，在x 轴的上方，l 与圆2222:(1)4F x y a -+=交于点A ，与椭圆C 交于点D .连结AG ，并延长交圆2F 于点B ，连结2BF 交椭圆C 于点E ，连结DF .已知152DF =. （1）求椭圆C 的标准方程； （2）求点E 的坐标.解：(1)设椭圆C 的焦距为2c因为F 1(-1,0),F 2(1,0),所以F 1F 2=2,c=1.又因为DF 1=25,AF 2⊥x 轴,所以23221212=-=F F DF DF 因此2a=DF 1+DF 2=4,从而a=2;由b 2=a 2-c 2,得b 2=3因此,椭圆C 的标准方程为13422=+y x (2)解法一 由(1)知,椭圆13422=+y x ,a=2 因为AF 2⊥x 轴,所以点A 的横坐标为1.将x=1代入圆F2的方程(x-1)2+y2=16,解得y=±4因为点A 在x 轴上方,所以A(1,4);又F 1(-1,0),所以直线AF 1:y=2x+2由⎩⎨⎧=+-+=16)1(2222y x x y 得5x 2+6x-11=0,解得x=1或511-=x 将511-=x 代入22+=x y ,得 512-=y ,因此)512,511(--B 又F 2(1,0),所以直线BF 2:)1(43--=x y由()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=13414322y x x y ，得013672=--x x ，解得1-=x 或713=x ，又因为E 是线段2BF 与椭圆的交点，所以1-=x ,将1-=x 代入)1(43-=x y ，得23-=y ，因此，⎪⎭⎫ ⎝⎛--23,1E解法二 由（1）知，椭圆13422=+y x ，如图，连接1EF 因为a BF 22=,a EF EF 221=+ ,所以EB EF =1,从而.1B E BF ∠=∠因为B F A F 22=,所以B A ∠=∠,所以E BF A 1∠=∠,从而A F EF 21// , 因为x AF ⊥2轴,所以x EF ⊥1轴;因为()0,11-F ,由⎪⎩⎪⎨⎧=+-=134122y x x ，得23±=y ，又因为E 是线段2BF 与椭圆的交点，所以.23-=y 因此得又因为E 是线段BF2与椭圆的交点,所以3因此E(-1,-),由⎪⎭⎫ ⎝⎛--23,1E 18.如图、一个湖的边界是圆心为O 的绩、湖的一侧有一条直线型公路l 、湖上有桥AB （AB 是湖O 的直径）、规划在公路l 上选两个点P 、Q 、并修建两段直线的道路PB 、QA 、规划要求：线段PB 、QA 上的所有点O 的距离不小于圆O 的半径，已知点A ，8到直线l 的距离分为AC 和BD （C ，D 为垂足）（单位：百米）（1）若道路PB 与桥AB 垂直，求道路PB 的长；（2）在规划要求下，P 和Q 中能否有一个点选在D 处？并说明雅由： （3）在规划要求下，若道路PB 和QA 的长度均为d （单位：百米），求当d 最小时，P 、Q 两点简的距离. 解答：解法一 (1)过A 作AE⊥B D,垂足为E.由已知条件得,四边形ACDE 为矩形,DE=BE=AC=6,AE=CD=8 因为PB⊥AB,所以os∠PBD=sin∠ABE=54108==,所以15cos =∠=PBDBD PB 因此道路PB 的长为15(百米)(2)①若P 在D 处,由(1)可得E 在圆上,则线段BE 上的点(除B.E)到点O 的距离均小于圆O 的半径,所以P 选在D 处不满足规划要求若Q 在D 处,连结AD,由(1)知1022=+=ED AE AD ,从而0257AB 2AD cos 222>=⋅-+=∠ BD AB AD BAD所以∠BAD 为锐角所以线段AD 上存在点到点O 的距离小于圆O 的半径,因此Q 选在D 处也不满足规划要求 综上,P 和Q 均不能选在D 处 (3)先讨论点P 的位置当∠OBP<90°时,线段PB 上存在点到点O 的距离小于圆O 的半径,点P 不符合规划要求; 当∠OBP≥90°时,对线段PB 上任意一点F,OF≥OB,即线段PB 上所有点到点O 的距离均不小于圆O 的半径,点P 符合规划要求 设1P 为l 上一点,且P 1B⊥AB由(1)知.P 1B=15.此时PD=P 1 B sin P 1BD=P 1Bcos∠EBA=95315=⨯ 当∠OBP>90°时,在△PP 1B 中.PB>P 1B=15 可知,d≥15再讨论点Q 的位置由(2)知,要使得15≥QA ,点Q 只有位于点C 的右侧,才能符合规划要求 当QA=15时,21322=-=AC QA CQ ,此时,线段QA 上所有点到O 的距离均不小于圆O 的半径 综上,当PB⊥AB,点Q 位于点C 右侧,且213=CQ 时,d 最小, 此时PQ 两点间的距离21317+=++=CQ CD PD PQ 因此, d 最小时,PQ 两点间的距离为21317+ (百米) 解法二 (1)如图,过O 作OH⊥l ,垂足为H以O 为坐标原点,直线OH 为y 轴,建立平面直角坐标系因为BD=12,AC=6,所以OH=9,直线l 的方程为9=y ,点A.B 的纵坐标分别为3，-3 因为AB 为圆O 的直径,AB=10.所以圆O 的方程为25y x 22=+ 从而A(4,3),B(-4,-3),直线AB 的斜率为43 因为PB⊥AB,所以直线PB 的斜率为34-直线PB 的方程为32534--=x y所以P(-13,9),153)(94)(-1322=+++=PB因此道路PB 的长为15(百米)(2)①若P 在D 处,取线段BD 点一点)0,4(-E ,则EO=4<5,故P 选在D 处不满足规划要求 ②若Q 在D 处,连结AD,由(1)知D(-4,9) A(4,3),所以线段AD:)44(643≤≤-+-=x x y 在线段AD 上取点)415,3(M ，因为543)415(32322=+<+=OM所以线段AD 上存在点到点O 的距离小于圆O 的半径,因此Q 选在D 处也不满足规划要求综上,P 和Q 均不能选在D 处 (3)先讨论点P 的位置当∠OBP<90°时,线段PB 上存在点到点O 的距离小于圆O 的半径,点P 不符合规划要求; 当∠OBP≥90°时,对线段PB 上任意一点F 、OF≥OB,即线段PB 上所有点到点O 的距离均不小于圆O 的半径,点P 符合规划要求设1P 为l 上一点,且P 1B⊥AB ,由(1)知.P 1B=15.此时PD=P 1 B sin P 1BD=P 1Bcos∠EBA=95315=⨯ 当∠OBP>90°时,在△PP 1B 中.PB>P 1B=15 可知,d≥15再讨论点Q 的位置由(2)知,要使得15≥QA ,点Q 只有位于点C 的右侧,才能符合规划要求 当QA=15时,21322=-=AC QA CQ ,此时,线段QA 上所有点到O 的距离均不小于圆O 的半径 综上,当PB⊥AB,点Q 位于点C 右侧,且213=CQ 时,d 最小, 此时PQ 两点间的距离21317+=++=CQ CD PD PQ 因此, d 最小时,PQ 两点间的距离为21317+ (百米) 19.设函数))()(()(c x b x a x x f ---=，)('x f 为()f x 的导函数. （1）若a b c ==，(4)8f =，求a 的值；（2）若a b ¹，b c =，且()f x 和()f x ¢的零点均在集合{3,1,3}-中，求()f x 的极小值； （3）若0a =，01b <?，1c =，且()f x 的极大值为M ，求证：427M <. 解答：（1）易知3()()f x x a =-，由8)4(=f 解得4=a . （2）易知2()()()f x x a x b =--， )32)((3)('ba xb x x f +--= 令0)('=x f 得32,ba xb x +== 由}3,1,3{32,,-∈+b a b a 易知213a b+=，则3a =，3b =-， 则2()(3)(3)f x x x =-+，=)('x f 3(3)(1)f x x x ¢=+-，0)('=x f 得1,3-=x所以()f x 的极小值为(1)32f =-（3）可知()(1)()f x x x x b =--，b x b x x f ++-=)1(23)('2因为10≤<b ，所以03)12(2>+-=∆b所以)('x f 有两个不同的零点，设为)(,,2121x x x x <311,3112221+-++=+--+=b b b x b b b x所以)(x f 的极大值)(1x f M = 法一：121311)1()(bx x b x x f M ++-==9)1(9)1(2)913)()1(23(121121+++-+-++-=-b b x b b b x b x b x322)1(2729)1(27)1)(1(2++++++-=--b b b b b b b322)1(27227)1()1(227)1(+++-++=-b b b b b b27427227)1(≤++≤b b 法二：因为10≤<b ，所以)1,0(1∈x当)1,0(1∈x 时，2)1()1)(()(-≤--=x x x b x x x f 令2)1()(-=x x x g ，)1,0(1∈x ，)1)(31(3)('--=x x x g 由0)('=x g 得31=x所以31=x 时，)(x g 的极大值即最大值274)31()(max ==g x g所以)1,0(∈x 时，274)()(≤≤x g x f ，因此274≤M 法三：①当1b =时，2()(1)f x x x =-， =)('(31)(1)f x x x ¢=--，此时易知14()327M f ==，成立； ②当01b <<时；32()(1)f x x b x bx =-++，=)('x f 2()32(1)f x x b x b ¢=-++，由于(0)0f b ->，031)31('<-=b f ，01)1('>-=b f (1)10f b ¢=->， 则存在121013x x <<<<，0)(')('21==x f x f ，且易知1()M f x =， 由=)('x f 221111132()32(1)021x x f x x b x b x -¢=-++=?-， 则223232111121111111113232()(1)(1)2121x x x x M f x x b x bx x x x x x --==-++=-++--22111(1)12x x x -=-， 令1112(,1)3t x =-?，则22422111(1)12111(2)121616x x t t t t x t t--+==-+-.令211()(2)16g t t t t =-+，1(,1)3t Î，)('t g 2221(31)(1)()(0)16t t g t t --¢=<， 则14()()327g t f <=，则427M <； 综上可知427M <成立，证毕. 20.定义首项为1且公比为正数的等比数列为“M －数列”.（1）已知等比数列*{}()n a n N Î满足：245a a a =，321440a a a -+=，求证：数列{}n a 为“M 一数列”；（2）已知数列*{}()n b a N Î满足：11b =，1122n n n S b b +=-，其中n S 为数列{}n b 的前n 项和. ①求数列{}n b 的通项公式：②设m 为正整数，若存在“M －数列”*{}()n c n N Î、对任意正整数k 、当k m £时，都有1k kk c b c +＃成立，求m 的最大值.本小题主要考查等差和等比数列的定义、通项公式、性质等基础知识，考查代数推理、转化与化归及综合运用数学知识探究与解决问题的能力．满分16分． 解：（1）设等比数列{a n }的公比为q ，所以a 1≠0，q ≠0.由245321440a a a a a a =⎧⎨-+=⎩，得244112111440a q a q a q a q a ⎧=⎨-+=⎩，解得112a q =⎧⎨=⎩．因此数列{}n a 为“M —数列”. （2）①因为1122n n n S b b +=-，所以0n b ≠． 由1111,b S b ==，得212211b =-，则22b =. 由1122n n n S b b +=-，得112()n n n n n b b S b b ++=-，当2n ≥时，由1n n n b S S -=-，得()()111122n n n nn n n n n b b b b b b b b b +-+-=---，整理得112n n n b b b +-+=．所以数列{b n }是首项和公差均为1的等差数列. 因此，数列{b n }的通项公式为b n =n ()*n ∈N .②由①知，b k =k ，*k ∈N .因为数列{c n }为“M–数列”，设公比为q ，所以c 1=1，q >0.因为c k ≤b k ≤c k +1，所以1k kq k q -≤≤，其中k =1，2，3，…，m .当k =1时，有q ≥1； 当k =2，3，…，m 时，有ln ln ln 1k kq k k ≤≤-． 设f （x ）=ln (1)x x x >，则21ln ()xf 'x x-=． 令()0f 'x =，得x =e.列表如下：因为ln 2ln8ln 9ln 32663=<=，所以max ln 3()(3)3f k f ==．取q =k =1，2，3，4，5时，ln ln kq k…，即k k q ≤， 经检验知1k q k -≤也成立． 因此所求m 的最大值不小于5．若m ≥6，分别取k =3，6，得3≤q 3，且q 5≤6，从而q 15≥243，且q 15≤216，所以q 不存在.因此所求m 的最大值小于6. 综上，所求m 的最大值为5．数学Ⅱ(附加题)21．【选做题】本题包括A 、B 、C 三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．若多做，则按作答的前两小题评分．解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤． A.[选修4-2：矩阵与变换]（本小题满分10分） 已知矩阵3122⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A （1）求A 2；（2）求矩阵A 的特征值.本小题主要考查矩阵的运算、特征值等基础知识，考查运算求解能力．满分10分． 解：（1）因为3122⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ， 所以231312222⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦A=3312311223222122⨯+⨯⨯+⨯⎡⎤⎢⎥⨯+⨯⨯+⨯⎣⎦=115106⎡⎤⎢⎥⎣⎦． （2）矩阵A 的特征多项式为231()5422f λλλλλ--==-+--.令()0f λ=，解得A 的特征值121,4λλ==. B.[选修4-4：坐标系与参数方程]（本小题满分10分）在极坐标系中，已知两点3,,42A B ππ⎛⎫⎫ ⎪⎪⎝⎭⎭，直线l 的方程为sin 34ρθπ⎛⎫+= ⎪⎝⎭. （1）求A ，B 两点间的距离；（2）求点B 到直线l 的距离.本小题主要考查曲线的极坐标方程等基础知识，考查运算求解能力．满分10分．解：（1）设极点为O .在△OAB 中，A （3，4π），B ，2π），由余弦定理，得AB =（2）因为直线l 的方程为sin()34ρθπ+=，则直线l 过点)2π，倾斜角为34π．又)2B π，所以点B 到直线l 的距离为3sin()242ππ⨯-=. C.[选修4-5：不等式选讲]（本小题满分10分） 设x ∈R ，解不等式||+|2 1|>2x x -.本小题主要考查解不等式等基础知识，考查运算求解和推理论证能力．满分10分． 解：当x <0时，原不等式可化为122x x -+->，解得x <-13； 当0≤x ≤12时，原不等式可化为x +1–2x >2，即x <–1，无解； 当x >12时，原不等式可化为x +2x –1>2，解得x >1. 综上，原不等式的解集为1{|1}3x x x <->或.【必做题】第22题、第23题，每题10分，共计20分．请在答题卡指定区域．．．．．．．内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤．22.（本小题满分10分）设2*012(1),4,n n n x a a x a x a x n n +=++++∈N ….已知23242a a a =.（1）求n 的值；（2）设(1na =+*,ab ∈N ，求223a b -的值.本小题主要考查二项式定理、组合数等基础知识，考查分析问题能力与运算求解能力解：（1）因为0122(1)C C C C 4n n n n n n n x x x x n +=++++≥，， 所以2323(1)(1)(2)C ,C 26n nn n n n n a a ---====，44(1)(2)(3)C 24n n n n n a ---==．因为23242a a a =，所以2(1)(2)(1)(1)(2)(3)[]26224n n n n n n n n n ------=⨯⨯，解得5n =．（2）由（1）知，5n =．5(1(1n =02233445555555C C C C C C =++++a =+解法一：因为*,a b ∈N ，所以024*********C 3C 9C 76,C 3C 9C 44a b =++==++=，从而222237634432a b -=-⨯=-． 解法二：50122334455555555(1C C (C (C (C (C (=+++++02233445555555C C C C C C =--+-． 因为*,a b ∈N，所以5(1a =-．因此225553((1(1(2)32a b a a -=+-=⨯-=-=-． 23.（本小题满分10分）在平面直角坐标系xOy 中，设点集{(0,0),(1,0),(2,0),,(n A n =⋯，{(0,1),(,1)},{(0,2),(1,2),(2,2),,(,2)},.n n B n C n n *==∈N令n nn n M A B C =.从集合M n 中任取两个不同的点，用随机变量X 表示它们之间的距离.（1）当n =1时，求X 的概率分布；（2）对给定的正整数n （n ≥3），求概率P （X ≤n ）（用n 表示）.本小题主要考查计数原理、古典概型、随机变量及其概率分布等基础知识，考查逻辑思维能力和推理论证能力．解：（1）当1n =时，X的所有可能取值是12．X的概率分布为22667744(1),(C 15C 15P X P X ======，22662222(2),(C 15C 15P X P X ======． （2）设()A a b ，和()B c d ，是从n M 中取出的两个点． 因为()1()P X n P X n ≤=->，所以仅需考虑X n >的情况． ①若b d =，则AB n ≤，不存在X n >的取法；②若01b d ==，，则AB =≤，所以X n >当且仅当AB =，此时0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法；③若02b d ==，，则AB =≤因为当3n ≥n ≤，所以X n >当且仅当AB ，此时0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法； ④若12b d ==，，则AB =≤，所以X n >当且仅当AB =，此时0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法．综上，当X n >时，X22242442(,(C C n n P X P X ++====．因此，2246()1((1C n P X n P X P X +≤=-=-==-．。

(七)计数原理1．已知等式(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10，其中a i (i ＝0,1,2，…，10)为实常数．求：(1)∑n ＝110a n 的值；(2)∑n ＝110na n 的值．解 (1)在(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10中， 令x ＝－1，得a 0＝1.令x ＝0，得a 0＋a 1＋a 2＋…＋a 9＋a 10＝25＝32.所以∑n ＝110a n ＝a 1＋a 2＋…＋a 10＝31.(2)等式(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10两边对x 求导， 得5(x 2＋2x ＋2)4·(2x ＋2)＝a 1＋2a 2(x ＋1)＋…＋9a 9(x ＋1)8＋10a 10(x ＋1)9. 在5(x 2＋2x ＋2)4·(2x ＋2)＝a 1＋2a 2(x ＋1)＋…＋9a 9(x ＋1)8＋10a 10(x ＋1)9中，令x ＝0，整理得∑n ＝110na n ＝a 1＋2a 2＋…＋9a 9＋10a 10＝5·25＝160. 2．设等差数列{a n }的首项为1，公差为d (d ∈N *)，m 为数列{a n }中的项． (1)若d ＝3，试判断⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m 的展开式中是否含有常数项？并说明理由；(2)证明：存在无穷多个d ，使得对每一个m ，⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项．(1)解 因为{a n }是首项为1，公差为3的等差数列，所以a n ＝3n －2.假设⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中第r ＋1项为常数项(r ∈N )，T r ＋1＝C r m x m －r ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x r ＝32C m r rm x -，于是m －32r ＝0.设m ＝3n －2(n ∈N *)，则有3n －2＝32r ，即r ＝2n －43，这与r ∈N 矛盾．所以假设不成立，即⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中不含常数项．(2)证明 由题设知a n ＝1＋(n －1)d ，设m ＝1＋(n －1)d ，由(1)知，要使对于每一个m ，⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项，必须有：对于n ∈N *，满足1＋(n －1)d －32r ＝0的r 无自然数解，即r ＝2d3(n －1)＋23∉N .当d ＝3k (k ∈N *)时，r ＝2d3(n －1)＋23＝2k (n －1)＋23∉N .故存在无穷多个d ，满足对每一个m ，⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项． 3．已知f (x )＝(2＋x )n ，其中n ∈N *.(1)若展开式中含x 3项的系数为14，求n 的值；(2)当x ＝3时，求证：f (x )必可表示成s ＋s －1(s ∈N *)的形式．(1)解 因为T r ＋1＝C r n 2n －rx 2r，当r2＝3时，r ＝6，故x 3项的系数为C 6n 2n －6＝14，解得n ＝7.(2)证明 由二项式定理可知，(2＋3)n ＝C 0n 2n (3)0＋C 1n 2n －1(3)1＋C 2n 2n －2(3)2＋…＋C n n 20(3)n，设(2＋3)n ＝p ＋3q ＝p 2＋3q 2，p ，q ∈N *，而若有(2＋3)n ＝a ＋b ，a ，b ∈N *，则(2－3)n ＝a －b ，a ，b ∈N *. ∵(a ＋b )·(a －b )＝(2＋3)n ·(2－3)n ＝1，∴a －b ＝1，令a ＝s ，s ∈N *，得b ＝s －1， ∴(2＋3)n 必可表示成s ＋s －1的形式，其中s ∈N *.4．设n ∈N *，n ≥3，k ∈N *.(1)求值：①k C k n －n C k －1n －1；②k 2C k n －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1(k ≥2)；(2)化简：12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C k n ＋…＋(n ＋1)2C n n . 解 (1)①k C k n －n C k －1n －1＝k ×n ！k ！(n －k )！－n ×(n －1)！(k －1)！(n －k )！ ＝n ！(k －1)！(n －k )！－n ！(k －1)！(n －k )！＝0. ②k 2C k n －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1＝k 2×n ！k ！(n －k )！－n (n －1)×(n －2)！(k －2)！(n －k )！－n ×(n －1)！(k －1)！(n －k )！＝k ×n ！(k －1)！(n －k )！－n ！(k －2)！(n －k )！－n ！(k －1)！(n －k )！＝n ！(k －2)！(n －k )！⎝ ⎛⎭⎪⎫k k －1－1－1k －1＝0. (2)由(1)可知当k ≥2时，(k ＋1)2C k n＝(k 2＋2k ＋1)C k n ＝k 2C k n ＋2k C k n ＋C k n＝[n (n －1)C k －2n －2＋n C k －1n －1]＋2n C k －1n －1＋C k n＝n (n －1)C k －2n －2＋3n C k －1n －1＋C k n .故12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C k n ＋…＋(n ＋1)2C n n＝(12C 0n ＋22C 1n )＋n (n －1)(C 0n －2＋C 1n －2＋…＋C n －2n －2)＋3n (C 1n －1＋C 2n －1＋…＋C n －1n －1)＋(C 2n ＋C 3n ＋…＋C n n )＝(1＋4n )＋n (n －1)2n －2＋3n (2n －1－1)＋(2n －1－n ) ＝2n －2(n 2＋5n ＋4)．。

常考问题17 计数原理、随机变量及其分布列(建议用时：80分钟)1．(2012·无锡五校联考)无锡学校文娱队的每位队员唱歌、跳舞至少会一项，已知会唱歌的有2人，会跳舞的有5人，现从中选2人．设ξ为选出的人中既会唱歌又会跳舞的人数，且P (ξ＞0)＝710.(1)求文娱队的队员人数；(2)写出ξ的概率分布列并计算E (ξ)．解 设既会唱歌又会跳舞的有x 人，则文娱队中共有(7－x )人，只会一项的人数是(7－2x )人．(1)∵P (ξ＞0)＝P (ξ≥1)＝1－P (ξ＝0)＝710，∴P (ξ＝0)＝310，即C 27－2x C 27－x ＝310.∴7－2x6－2x 7－x6－x ＝310，解得x ＝2.故文娱队共有5人．(2)P (ξ＝1)＝C 12·C 13C 25＝35，P (ξ＝2)＝C 22C 25＝110，ξ的概率分布列为ξ 0 1 2 P31035110∴E (ξ)＝0×310＋1×5＋2×10＝5.2．(2013·徐州质检)一投掷飞碟的游戏中，飞碟投入红袋记2分，投入蓝袋记1分，未投入袋记0分．经过多次试验，某人投掷100个飞碟有50个入红袋，25个入蓝袋，其余不能入袋．(1)求该人在4次投掷中恰有三次投入红袋的概率； (2)求该人两次投掷后得分ξ的数学期望Eξ.解 (1)“飞碟投入红袋”，“飞碟投入蓝袋”，“飞碟不入袋”分别记为事件A ，B ，C .则P (A )＝50100＝12，P (B )＝P (C )＝25100＝14.因每次投掷飞碟为相互独立事件，故4次投掷中恰有三次投入红袋的概率为P 4(3)＝C 34⎝ ⎛⎭⎪⎫123⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12＝14. (2)两次投掷得分ξ的得分可取值为0,1,2,3,4则：P (ξ＝0)＝P (C )P (C )＝116；P (ξ＝1)＝C 12P (B )P (C )＝2×14×14＝18； P (ξ＝2)＝C 12P (A )P (C )＋P (B )P (B )＝516； P (ξ＝3)＝C 12P (A )P (B )＝14； P (ξ＝4)＝P (A )P (A )＝14.∴E (ξ)＝0×116＋1×18＋2×516＋3×14＋4×14＝52.3．某居民小区有两个相互独立的安全防范系统(简称系统)A 和B ，系统A 和B 在任意时刻发生故障的概率分别为110和p .(1)若在任意时刻至少有一个系统不发生故障的概率为4950，求p 的值； (2)设系统A 在3次相互独立的检测中不发生故障的次数为随机变量ξ，求ξ的概率分布列及数学期望Eξ.解 (1)设“至少有一个系统不发生故障”为事件C ，那么 1－P (C )＝1－110·p ＝4950.解得p ＝15.(2)由题意，P (ξ＝0)＝C 03⎝ ⎛⎭⎪⎫1103＝11 000，P (ξ＝1)＝C 13⎝ ⎛⎭⎪⎫1102·⎝⎛⎭⎪⎫1－110＝271 000，P (ξ＝2)＝C 23110·⎝⎛⎭⎪⎫1－1102＝2431 000， P (ξ＝3)＝C 33⎝⎛⎭⎪⎫1－1103＝7291 000. 所以，随机变量ξ的概率分布列为E (ξ)＝0×11 000＋1×271 000＋2×2431 000＋3×7291 000＝2710. 4．(2013·苏北四市模拟)学校游园活动有这样一个游戏项目：甲箱子里装有3个白球，2个黑球，乙箱子里装有1个白球，2个黑球，这些球除颜色外完全相同．每次游戏从这两个箱子里各随机摸出2个球，若摸出的白球不少于2个，则获奖(每次游戏结束后将球放回原箱)(1)求在一次游戏中①摸出3个白球的概率；②获奖的概率．(2)求在两次游戏中获奖次数X 的分布列及数学期望E (X )．解 (1)①设“在1次游戏中摸出i 个白球”为事件A i (i ＝0,1,2,3)，则P (A 3)＝C 23C 25·C 12C 23＝15. ②设“在1次游戏中获奖为事件B ”则B ＝A 2∪A 3， 又P (A 2)＝C 23C 25·C 22C 23＋C 13·C 12C 25·C 12C 23＝12，且A 2，A 3互斥，所以P (B )＝P (A 2)＋P (A 3)＝12＋15＝710.(2)由题意可知X 的所有可能取值为0,1,2.P (X ＝0)＝⎝⎛⎭⎪⎫1－7102＝9100； P (X ＝1)＝C 12⎝⎛⎭⎪⎫1－710710＝2150；P (X ＝2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫7102＝49100. 所以X 的分布列是X 的数学期望是E (X )＝0×100＋1×50＋2×100＝5. 5．(2013·西安惠安中学模拟)形状如图所示的三个游戏盘中(图①是正方形，M ，N 分别是所在边中点，图②是半径分别为2和4的两个同心圆，O 为圆心，图③是正六边形，点P 为其中心)各有一个玻璃小球，依次摇动三个游戏盘后，将它们水平放置，就完成了一局游戏．(1)一局游戏后，这三个盘中的小球都停在阴影部分的概率是多少？(2)用随机变量X 表示一局游戏后，小球停在阴影部分的事件数与小球没有停在阴影部分的事件数之差的绝对值，求随机变量X 的分布列．解 (1)“一局游戏后，这三个盘中的小球停在阴影部分”分别记为事件A 1，A 2，A 3. 由题意知，A 1，A 2，A 3互相独立，且P (A 1)＝12，P (A 2)＝14，P (A 3)＝13，所以“一局游戏后，这三个盘中的小球都停在阴影部分”的概率为P (A 1A 2A 3)＝P (A 1)P (A 2)·P (A 3)＝12×14×13＝124. (2)一局游戏后，这三个盘中的小球停在阴影部分的事件数可能是0,1,2,3，相应的小球没有停在阴影部分的事件数可能取值为3,2,1,0，所以X 可能的取值为1,3. 由分析可得P (X ＝3)＝P (A 1A 2A 3)＋P (A1A2A 3)＝P (A 1)·P (A 2)P (A 3)＋P (A 1)P (A2)P (A 3)＝12×14×13＋12×34×23＝724；P (X ＝1)＝1－724＝1724.所以X 的分布列为X 1 3 P17247246．(2012·南师附中信息卷)为拉动经济增长，某市决定新建一批基础设施工程、民生工程和产业建设工程三类，这三类工程所含项目个数分别占总数的12，13，16，现在3名工人独立地从中任意一个项目参与建设．(1)求他们选择的项目所属类别互不相同的概率．(2)记X 为3人中选择的项目所属于基础设施工程或产业建设工程的人数，求X 的分布列及数学期望．解 记第i 名工人选择的项目属于基础设施工程、民生工程和产业建设工程分别为事件A i ，B i ，C i ，i ＝1,2,3.由题意，知A 1，A 2，A 3相互独立，B 1，B 2，B 3相互独立，C 1，C 2，C 3相互独立，A i ，B j ，C k (i ，j ，k ＝1,2,3，且i ，j ，k 互不相同)相互独立，且P (A i )＝12，P (B j )＝13，P (C k )＝16.(1)他们选择的项目所属类别互不相同的概率P ＝A 33×P (A 1B 2C 3)＝6P (A 1)P (B 2)P (C 3)＝6×12×13×16＝16.(2)设3名工人中选择的项目属于民生工程的人数为η，由已知η～B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3，13，且X ＝3－η 所以P (X ＝0)＝P (η＝3)＝C 33⎝ ⎛⎭⎪⎫133＝127，P (X ＝1)＝P (η＝2)＝C 23⎝ ⎛⎭⎪⎫132⎝ ⎛⎭⎪⎫23＝29，P (X ＝2)＝P (η＝1)＝C 13⎝ ⎛⎭⎪⎫13⎝ ⎛⎭⎪⎫232＝49，P (X ＝3)＝P (η＝0)＝C 03⎝ ⎛⎭⎪⎫233＝827， 故X 的分布列是X 的数学期望是E (X )＝0×27＋1×9＋2×9＋3×27＝2.备课札记：。

【理科附加】专题05 随机变量及其分布【母题来源一】【2019年高考江苏卷】在平面直角坐标系xOy 中，设点集{(0,0),(1,0),(2,0),,(,0)}n A n =⋯，{(0,1),(,1)},{(0,2),(1,2),(2,2),,(,2)},.n n B n C n n *==∈N令n nn n M A B C =.从集合M n 中任取两个不同的点，用随机变量X 表示它们之间的距离.（1）当n =1时，求X 的概率分布；（2）对给定的正整数n （n ≥3），求概率P （X ≤n ）（用n 表示）. 【答案】（1）见解析；（2）22461C n +-．【解析】本小题主要考查计数原理、古典概型、随机变量及其概率分布等基础知识，考查逻辑思维能力和推理论证能力．解：（1）当1n =时，X的所有可能取值是12X的概率分布为22667744(1),(C 15C 15P X P X ======，22662222(2),(C 15C 15P X P X ======． （2）设()A a b ，和()B c d ，是从n M 中取出的两个点． 因为()1()P X n P X n ≤=->，所以仅需考虑X n >的情况． ①若b d =，则AB n ≤，不存在X n >的取法；②若01b d ==，，则AB =≤所以X n >当且仅当AB 此时0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法； ③若02b d ==，，则AB ≤3n ≥n ≤，所以X n >当且仅当AB =0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法； ④若12b d ==，，则AB =≤所以X n >当且仅当AB 此时0 a c n ==，或 0a n c ==，，有2种取法． 综上，当X n >时，X，且22242442(,(C C n n P X P X ++====．因此，2246()1((1C n P X n P X P X +≤=-=-==-．【母题来源二】【2017年高考江苏卷】已知一个口袋中有m 个白球，n 个黑球(,*,2m n n ∈N ≥)，这些球除颜色外全部相同．现将口袋中的球随机地逐个取出，并放入如图所示的编号为1,2,3,,m n +的抽屉内，其中第k 次取出的球放入编号为k 的抽屉(1,2,3,,)k m n =+．（1）试求编号为2的抽屉内放的是黑球的概率p ；（2）随机变量X 表示最后一个取出的黑球所在抽屉编号的倒数，()E X 是X 的数学期望，证明：()()(1)nE X m n n <+-．【答案】（1）nm n+；（2）见解析． 【解析】试题分析：（1）根据条件先确定总事件数为C nm n +，而编号为2的抽屉内放的是黑球的事件数为11C n m n -+-，最后根据古典概型的概率公式即可求概率；（2）先确定最后一个取出的黑球所在抽屉编号的倒数为1k，所对应的概率11C C n k n m n --+，再根据数学期望公式得()E X ，利用性质11C C k k n n k n --=，进行放缩变形：112112C C C 11n n n k k k k k n ------<=--，最后利用组合数性质11C C C k k k n n n -++=化简，可得结论． 试题解析：（1）编号为2的抽屉内放的是黑球的概率p 为：11C C n mn n m n n p m n-+-+==+． （2）随机变量X 的概率分布为随机变量X 的期望为11C 111(1)!()C C (1)!()!n m nm nk n nk n k nm nm n k E X k k n k n -++-==++-=⋅=⋅--∑∑． 所以1(2)!1(2)!()C (1)!()!(1)C (2)!()!m nm nn n k n k n m nm nk k E X n k n n n k n ++==++--<=-----∑∑ 222121(1C C C )(1)C n n n n n m n nm nn ----+-+=++++-12221121(C C C C )(1)C n n n n n n n m n nm nn ------+-+=++++-12221(C C C )(1)C n n n n n m n nm nn ---+-+=+++-12221(C C )(1)C n n m n m n n m nn --+-+-+==+-11C (1)C ()(1)n m n nm n n n m n n -+-+==-+-， 即()()(1)nE X m n n <+-．【名师点睛】求解离散型随机变量的数学期望的一般步骤为：（1）“判断取值”，即判断随机变量的所有可能取值，以及取每个值所表示的意义；（2）“探求概率”，即利用排列组合、枚举法、概率公式(常见的有古典概型公式、几何概型公式、互斥事件的概率和公式、独立事件的概率积公式，以及对立事件的概率公式等)，求出随机变量取每个值时的概率； （3）“写分布列”，即按规范形式写出分布列，并注意用分布列的性质检验所求的分布列或某事件的概率是否正确；（4）“求期望值”，一般利用离散型随机变量的数学期望的定义求期望的值，对于有些实际问题中的随机变量，如果能够断定它服从某常见的典型分布(如二项分布(,)XB n p )，则此随机变量的期望可直接利用这种典型分布的期望公式(()E X np =)求得．因此，应熟记常见的典型分布的期望公式，可加快解题速度．【命题意图】理解取有限个值的离散型随机变量均值的概念，能计算简单离散型随机变量的均值，并能解决一些实际问题.熟练掌握排列组合公式的应用.考查阅读理解能力、数据处理能力、运算求解能力，考查逻辑推理、数学建模、数学运算、数据分析等核心素养.【命题规律】从近几年高考试题可以看出，本知识点越来越注重对试题的理解以及数学建模能力的考查，综合性强，难度较大.解题的关键是认真读题，读懂题意，才能利用所学数学知识来解决.【方法总结】（一）离散型随机变量的分布列、均值与方差：（1）求离散型随机变量X的分布列的步骤：①理解X的意义，写出X可能取的全部值；②求X取每个值的概率；③写出X的分布列.（2）①与排列、组合有关分布列的求法．可由排列、组合、概率知识求出概率，再求出分布列．②与频率分布直方图有关分布列的求法．可由频率估计概率，再求出分布列．③与互斥事件有关分布列的求法．弄清互斥事件的关系，利用概率公式求出概率，再列出分布列．④与独立事件(或独立重复试验)有关分布列的求法．先弄清独立事件的关系，求出各个概率，再列出分布列．（3）求解离散型随机变量X的均值与方差时，只要在求解分布列的前提下，根据均值、方差的定义求()()E X D X即可.,（二）利用均值、方差进行决策：均值能够反映随机变量取值的“平均水平”，因此，当均值不同时，两个随机变量取值的水平可见分晓，由此可对实际问题作出决策判断；若两随机变量均值相同或相差不大，则可通过分析两变量的方差来研究随机变量的离散程度或者稳定程度，进而进行决策.（三）独立重复试验与二项分布问题的常见类型及解题策略：（1）在求n次独立重复试验中事件恰好发生k次的概率时，首先要确定好n和k的值，再准确利用公式求概率即可．（2）根据独立重复试验求二项分布的有关问题时，关键是理清事件与事件之间的关系，确定二项分布的试验次数n 和变量的概率，求得概率．1．【江苏省徐州市2018-2019学年高三考前模拟检测数学试题】在合作学习小组的一次活动中，甲、乙、丙、丁、戊五位同学被随机地分配承担A ，B ，C ，D 四项不同的任务，每个同学只能承担一项任务. （1）若每项任务至少安排一位同学承担，求甲、乙两人不同时承担同一项任务的概率； （2）设这五位同学中承担任务A 的人数为随机变量ξ，求ξ的分布列及数学期望E ξ.【答案】（1）910；（2）见解析. 【解析】（1）设A 为“甲、乙两人不同时承担同一项任务”，则()442454A 1911C A 1010P A =-=-=. （2）由题意得0,1,2,3,4,5ξ=，每一位同学承担A 任务的概率为14，不承担A 任务的概率为34， 则55003124341)420C 04(P ⎛⎫=⎛⎫== ⎪ ⎭⎝⎝⎭⎪ξ， 541314054(1)C 41024P ⎛⎫⨯ ⎪⎭=⎝==ξ，3225311354(2)C 1245P ⎛⎫⎛⎫⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭==ξ， 233531445()C 12435P ⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭=⎝⎭==ξ，144531415(4)C 12440P ⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎭=⎝⎭⎝==ξ， 5551(5)C 141024P ⎛⎫ ⎪=⎝⎭==ξ. 所以ξ的分布列为数学期望1024512512102410244E =++++=ξ. 【名师点睛】古典概型的概率的计算，关键是基本事件的总数和随机事件中基本事件的个数的计算，计算时应利用排列组合的方法来考虑，另外，随机变量的分布列应该借助于常见分布来计算概率. （1）先算出每项任务至少安排一位同学承担，共有2454C A 种安排方法，考虑甲、乙两人同时承担同一项任务，共有44A 种安排方法，用去杂法可求甲、乙两人不同时承担同一项任务的概率. （2）由题意得0,1,2,3,4,5ξ=，利用二项分布可求ξ的分布列及数学期望E ξ.2．【江苏省镇江市2019届高三考前模拟（三模）数学试题】某商场进行抽奖活动.已知一抽奖箱中放有8只除颜色外，其它完全相同的彩球，其中仅有5只彩球是红色.现从抽奖箱中一个一个地拿出彩球，共取三次，拿到红色球的个数记为X .（1）若取球过程是无放回的，求事件“2X =”的概率；（2）若取球过程是有放回的，求X 的概率分布列及数学期望()E X . 【答案】（1）1528；（2）见解析. 【解析】（1）根据超几何分布可知：()215338C C 152C 28P X ===. （2）随机变量X 的可能取值为：0,1,2,3，且53,8XB ⎛⎫ ⎪⎝⎭. 则()3353C 88kk kP X k -⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，0,1,2,3k =.∴分布列如下：数学期望()5388E X =⨯=. 【名师点睛】本题考查超几何分布的概率问题求解、二项分布的分布列和数学期望的求解，关键是能够明确有放回与无放回所符合的分布类型. （1）利用超几何分布概率公式即可计算概率； （2）由题意随机变量X 的可能取值为：0,1,2,3，且53,8XB ⎛⎫⎪⎝⎭，根据二项分布概率公式可求得每个取值对应的概率，从而得到分布列；利用二项分布数学期望的计算公式求得期望.3．【江苏省南通市2019届高三适应性考试数学试题】已知正四棱锥P ABCD -的底面边长和高都为2.现从该棱锥的5个顶点中随机选取3个点构成三角形，设随机变量X 表示所得三角形的面积.（1）求概率(2)P X =的值；（2）求随机变量X 的概率分布及其数学期望()E X . 【答案】（1）25；（2）见解析. 【解析】（1）从5个顶点中随机选取3个点构成三角形，共有35C 10=种取法.其中2X =的三角形如△ABD ，这类三角形共有34C 4=个.因此42(2)105P X ===.（2）由题意，X 2，其中X =的三角形是侧面，这类三角形共有4个；其中X =△PAC 和△PBD .因此2(5P X ==，1(5P X ==. 所以随机变量X 的概率分布列为：所求数学期望2214()25555E X =+⨯+=. 【名师点睛】本题主要考查古典概型，以及离散型随机变量的分布列与期望，熟记概率计算公式，以及随机变量的分布列与期望的概念即可，属于常考题型.（1）由题意，分别得出“从5个顶点中随机选取3个点构成三角形”和“2X =”所包含的基本事件个数，基本事件个数比即为所求概率；（2）先由题意得到X 的可能取值，求出对应的概率，进而可得到分布列，求出期望.4．【江苏省南京金陵中学、海安高级中学、南京外国语学校2019届高三第四次模拟考试数学试题】一个暗箱中有形状和大小完全相同的3只白球与2只黑球，每次从中取出一只球，取到白球得2分，取到黑球得3分．甲从暗箱中有放回地依次取出3只球． （1）求甲三次都取得白球的概率； （2）求甲总得分ξ的分布列和数学期望． 【答案】（1）27125；（2）见解析. 【解析】（1）由题意得，甲每次都取得白球的概率为35， 所以甲三次都取得白球的概率为33275125⎛⎫=⎪⎝⎭. （2）甲总得分情况有6,7,8,9四种可能，记ξ为甲总得分．则3327(6)5125P ξ⎛⎫=== ⎪⎝⎭，()21323547C 55125P ⎛⎫⎛⎫===⎪⎪⎝⎭⎝⎭ξ，()22323368C 55125P ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ， 328(9)5125P ξ⎛⎫===⎪⎝⎭.甲总得分ξ的期望67891251251251255E =⨯+⨯+⨯+⨯=ξ. 【名师点睛】本题考查独立重复事件的概率、离散型随机变量的分布列和期望等知识，属于基础题． （1）本题为有放回的取球问题，可看作独立重复试验，求出概率即可；（2）由题意可知ξ的所有可能取值为6，7，8，9，分别求其概率即可，再利用期望公式求解即可． 5．【江苏省七市(南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港)2019届高三第三次调研考试数学试题】现有一款智能学习APP ，学习内容包含文章学习和视频学习两类，且这两类学习互不影响．已知该APP 积分规则如下：每阅读一篇文章积1分，每日上限积5分；观看视频累计3分钟积2分，每日上限积6分．经过抽样统计发现，文章学习积分的概率分布表如表1所示，视频学习积分的概率分布表如表2所示．（1）现随机抽取1人了解学习情况，求其每日学习积分不低于9分的概率；（2）现随机抽取3人了解学习情况，设积分不低于9分的人数为ξ，求ξ的概率分布及数学期望． 【答案】（1）59；（2）见解析. 【解析】（1）由题意，获得的积分不低于9分的情形有：因为两类学习互不影响， 所以概率111111115926223229P =⨯+⨯+⨯+⨯=，所以每日学习积分不低于9分的概率为59． （2）由题意可知，随机变量ξ的所有可能取值为0，1，2，3． 由（1）知每个人积分不低于9分的概率为59． 则()3464=0=9729P ⎛⎫= ⎪⎝⎭ξ；()2135424080=1=C =99729243P ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ξ； ()22354300100=2=C =99729243P ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ； ()35125=3=9729P ⎛⎫=⎪⎝⎭ξ．所以，随机变量ξ的概率分布列为所以6401237297297297293E =⨯+⨯+⨯+⨯=ξ． 所以，随机变量ξ的数学期望为53．【名师点睛】本题主要考查了分类思想及独立事件同时发生的概率，还考查了二项分布概率模型，考查计算能力及分布列、期望知识，属于中档题.（1）对文章学习和视频学习后的总积分不低于9分分类，求出每种结果的概率和，问题得解. （2）由题可得，随机变量ξ服从二项分布，利用二项分布的特征直接求解.6．【江苏省泰州中学、宜兴中学、梁丰2019届高三第二学期联合调研测试数学试题】某小组共10人，利用假期参加义工活动，已知参加义工活动次数为1，2，3的人数分别为3，3，4，现从这10人中随机选出2人作为该组代表参加座谈会．（1）设A 为事件“选出的2人参加义工活动次数之和为4”，求事件A 发生的概率；（2）设X 为选出的2人参加义工活动次数之差的绝对值，求随机变量X 的分布列和数学期望．【答案】（1）13；（2）分布列见解析，()1E X =. 【解析】（1）由已知有112343210C C C 1()C 3P A ⋅+==， 所以事件A 发生的概率为13. （2）随机变量X 的所有可能的取值为0，1，2.则222334210C C C 4(0)15C P X ++===； 11113334210C C C C 7(1)C 15P X ⋅+⋅===；1134210C 4(2)15C C P X ⋅===. 所以随机变量X 的分布列为：数学期望为()470121151515E X =???. 【名师点睛】本题考查了离散型随机变量的分布列与数学期望的计算问题，能否正确计算出每一个随机变量所对应的概率是解决本题的关键，考查推理能力，是中档题.（1）可根据题意分别计算出“从10人中选出2人”以及“2人参加义工活动的次数之和为4”的所有可能情况数目，然后通过概率计算公式即可得出结果；（2）由题意知随机变量X 的所有可能取值，然后计算出每一个可能取值所对应的概率值，写出分布列，求出数学期望值．7．【江苏省南京市、盐城市2019届高三第二次模拟考试数学试题】如图是一旅游景区供游客行走的路线图，假设从进口A 开始到出口B ，每遇到一个岔路口，每位游客选择其中一条道路行进是等可能的.现有甲、乙、丙、丁共4名游客结伴到旅游景区游玩，他们从进口A 的岔路口就开始选择道路自行游玩，并按箭头所指路线行走，最后到出口B 集中，设点C 是其中的一个交叉路口点. （1）求甲经过点C 的概率；（2）设这4名游客中恰有X 名游客都是经过点C ，求随机变量X 的概率分布和数学期望.【答案】（1）13；（2）见解析. 【解析】（1）设“甲从进口A 开始到出口B 经过点C ”为事件M ，甲选中间的路的概率为13，在前面从岔路到达点C 的概率为12，这两步事件相互独立， 所以选择从中间一条路走到C 的概率为1111326P =⨯=. 同理，选择从最右边的道路走到点C 的概率为2111326P =⨯=.因为选择中间道路和最右边道路行走的两个事件彼此互斥， 所以()12111663P M P P =+=+=. 答：甲从进口A 开始到出口B 经过点C 的概率13. （2）随机变量X 可能的取值为0，1，2，3，4，则()040412160C 3381P X ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，()131412321C 3381P X ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，()2224122482C =338127P X ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭， ()31341283C 3381P X ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，()40441214C 3381P X ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭， 所以概率分布列为：数学期望()16018181E X=⨯+⨯+2348181813⨯+⨯+⨯=.【名师点睛】本题主要考查互斥事件的概率，考查随机变量的分布列和数学期望的计算，意在考查学生对这些知识的理解能力掌握水平，考查学生的应用能力.（1）求出选择从中间一条路走到C的概率为，以及选择从最右边的道路走到点C的概率.结合选择中间道路和最右边道路行走的两个事件彼此互斥，利用公式即可得解.（2）随机变量0X=，1，2，3，4，再求出它们对应的概率，即得随机变量X的概率分布和数学期望.8．【江苏省南通、扬州、泰州、苏北四市七市2019届高三第一次（2月）模拟数学试题】“回文数”是指从左到右与从右到左读都一样的正整数，如22，121，3553等．显然2位“回文数”共9个：11，22，33，…，99．现从9个不同2位“回文数”中任取1个乘以4，其结果记为X；从9个不同2位“回文数”中任取2个相加，其结果记为Y．（1）求X为“回文数”的概率；（2）设随机变量ξ表示X，Y两数中“回文数”的个数，求ξ的概率分布和数学期望Eξ．【答案】（1）29；（2）随机变量ξ的概率分布见解析，数学期望为79．【解析】（1）记“X是‘回文数’”为事件A．9个不同2位“回文数”乘以4的值依次为：44，88，132，176，220，264，308，352，396．其中“回文数”有：44，88．所以，事件A的概率为()2 9P A=．（2）根据条件知，随机变量ξ的所有可能取值为0，1，2．由（1）得()2 9P A=．设“Y是‘回文数’”为事件B，则事件A，B相互独立．根据已知条件得，()29205=C9P B=．()()()2528=0=119981P P A P B ⎛⎫⎛⎫=-⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ；()()()()()252543=1=11999981P P A P B P A P B ⎛⎫⎛⎫+=-⨯+⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ；()()()2510=2=9981P P A P B =⨯=ξ .所以，随机变量ξ的概率分布为所以随机变量ξ的数学期望为0128181819E =⨯+⨯+⨯=ξ． 【名师点睛】本题考查离散型随机变量的分布列以及期望的求法，考查了古典概型求概率的公式，考查分析问题、解决问题的能力．（1）求出回文数的总数，然后求解X 为“回文数”的概率． （2）随机变量ξ的所有可能取值为0，1，2．由（1）得()29P A =，设“Y 是‘回文数’”为事件B ，则事件A ，B 相互独立．求出概率，得到分布列，然后求解期望即可．9．【江苏省南通市2019届高三年级阶段性学情联合调研数学试题】某市有,,,A B C D 四个景点，一位游客来该市游览，已知该游客游览A 的概率为23，游览B 、C 和D 的概率都是12，且该游客是否游览这四个景点相互独立.（1）求该游客至多游览一个景点的概率；（2）用随机变量X 表示该游客游览的景点的个数，求X 的概率分布和数学期望()E X . 【答案】（1）14；（2）分布列见解析，()136E X =. 【解析】（1）记“该游客游览i 个景点”为事件,0,1i A i =， 则()0211111111322224P A ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=----=⎪⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭， ()3211321211511C 13232224P A ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-⋅⋅-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.所以该游客至多游览一个景点的概率为()()0115124244P A P A +=+=, （2）随机变量X 的可能取值为0,1,2,3,4，()()01024P X P A ===， ()()15124P X P A ===，()22123321121132C 11C 13223228P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯-+-⨯⨯⨯-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭， ()3223332112173C ()11C 3223224P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯-+-⨯⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭， ()321143212P X ⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭，所以X 的概率分布为：故()10123424242424246E X =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=. 答：X 的数学期望为136.【名师点睛】求解离散型随机变量的数学期望的一般步骤为：第一步是“判断取值”，即判断随机变量的所有可能取值，以及取每个值所表示的意义；第二步是“探求概率”，即利用排列组合、枚举法、概率公式（常见的有古典概型公式、几何概型公式、互斥事件的概率和公式、独立事件的概率积公式，以及对立事件的概率公式等），求出随机变量取每个值时的概率；第三步是“写分布列”，即按规范形式写出分布列，并注意用分布列的性质检验所求的分布列或事件的概率是否正确；第四步是“求期望值”，一般利用离散型随机变量的数学期望的定义求期望的值，对于有些实际问题中的随机变量，如果能够断定它服从某常见的典型分布(如二项分布X ～B (n ，p ))，则此随机变量的期望可直接利用这种典型分布的期望公式(E (X )＝np )求得.10．【江苏省南京市六校联合体2019届高三12月联考数学试题】将4名大学生随机安排到A,B,C,D 四个公司实习．（1）求4名大学生恰好在四个不同公司的概率；（2）随机变量X 表示分到B 公司的学生的人数，求X 的分布列和数学期望E (X )． 【答案】（1）332；（2）分布列见解析，()1E X =. 【解析】（1）将4人安排四个公司中，共有44=256种不同排法．记“4个人恰好在四个不同的公司”为事件A ，事件A 共包含44A 24=个基本事件，所以()24325632P A ==， 所以4名大学生恰好在四个不同公司的概率为332． （2）方法1：X 的可能取值为0，1，2，3，4，()4438104256P X ===， ()1344C 3271464P X ⨯===， ()2244C 32724128P X ⨯===， ()344C 333464P X ⨯===， ()444C 144256P X ===． 所以X 的分布列为：所以X 的数学期望为：()0123412566412864256E X =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=． 方法2：每个同学分到B 公司的概率为()14P B =，()13144P B =-=．根据题意X ～144，B ⎛⎫ ⎪⎝⎭，所以()4 413C44k k kP X k-⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，0123，，，，k=4，所以X的分布列为：所以X的数学期望为()414E X=⨯=．【名师点睛】本题考查概率的求法，考查离散型随机变量的分布列、数学期望的求法及应用，考查古典概型、排列组合等基础知识，考查运算求解能力，考查函数与方程思想，是中档题．。