高考高三数学总复习教案:11.2排列与组合
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高中高三年级数学教案:排列、组合、二项式定理案例分析一、教学目标1.理解排列、组合的基本概念和区别,掌握排列数和组合数的计算公式。
2.学会运用排列、组合解决实际问题。
3.理解二项式定理的内容,能够运用二项式定理计算二项展开式的系数。
二、教学重点与难点1.教学重点:排列数和组合数的计算,二项式定理的应用。
2.教学难点:排列、组合在实际问题中的灵活运用,二项式定理的证明。
三、教学过程1.导入新课(1)引导学生回顾初中阶段学习的排列、组合知识,复习排列数和组合数的计算公式。
(2)提出问题:排列和组合在实际问题中有哪些应用?如何运用排列、组合解决实际问题?2.授课内容(1)案例分析一:排列、组合在实际问题中的应用案例1:某班级有10名学生,其中甲必须参加,从剩余的9名学生中任选3名学生参加比赛,求不同的参赛组合数。
案例分析:这是一个排列问题,因为参赛人员的选择顺序是有关的。
根据排列数公式,可得A_9^3=9×8×7=504。
案例2:某班级有10名学生,从中任选3名学生参加比赛,求不同的参赛组合数。
案例分析:这是一个组合问题,因为参赛人员的选择顺序无关。
根据组合数公式,可得C_10^3=10×9×8/(3×2×1)=120。
(2)案例分析二:二项式定理的应用案例1:求(x+y)^5的展开式。
案例分析:根据二项式定理,展开式为x^5+5x^4y+10x^3y^2+10x^2y^3+5xy^4+y^5。
案例2:求(a+b)^10展开式中含a^5b^5的项。
案例分析:根据二项式定理,含a^5b^5的项为C_10^5a^5b^5=252a^5b^5。
3.练习与讨论1.某班级有10名学生,其中甲必须参加,从剩余的9名学生中任选3名学生参加比赛,求不同的参赛组合数。
2.某班级有10名学生,从中任选3名学生参加比赛,求不同的参赛组合数。
3.求(x+y)^6的展开式。
高中数学排列组合精选教案课题:排列与组合
教学目标:
1. 了解排列与组合的基本概念和性质。
2. 掌握排列与组合的计算方法。
3. 能够灵活运用排列与组合解决实际问题。
教学重点:
1. 排列的计算方法和性质。
2. 组合的计算方法和性质。
教学难点:
1. 排列与组合的混合运用。
2. 解决实际问题中的排列与组合计算。
教学准备:
1. 教案、课件、黑板笔等教学工具。
2. 练习题册、实例题册等教学资料。
教学过程:
一、导入(5分钟)
通过介绍生活中的排列和组合问题引出本节课的主题。
二、概念讲解(10分钟)
1. 解释排列和组合的概念及其区别。
2. 讲解排列与组合的计算方法。
三、案例分析(15分钟)
1. 给出一些实例让学生尝试计算排列和组合。
2. 解析实例,指导学生正确计算排列和组合。
四、练习巩固(15分钟)
让学生进行一些练习题,加深对排列和组合的理解和掌握。
五、实际问题解决(10分钟)
给出一些实际问题,让学生运用排列和组合知识解决问题。
六、课堂小结(5分钟)
总结本节课的重点内容,强调排列和组合的计算方法和应用。
七、作业布置(5分钟)
布置一些相关的作业给学生,巩固本节课的内容。
教学反思:
通过本节课的教学,学生能够更加深入地理解排列与组合的概念和计算方法,为后续学习奠定了基础。
在教学中,要注重引导学生灵活运用排列与组合知识解决实际问题,培养学生的思维能力和解决问题的能力。
高中数学教案:排列与组合一、教学目标:1. 让学生理解排列与组合的概念,掌握排列与组合的计算方法。
2. 培养学生的逻辑思维能力,提高学生解决实际问题的能力。
3. 引导学生运用排列与组合的知识解决生活中的问题,提高学生的数学应用意识。
二、教学内容:1. 排列的概念及计算方法2. 组合的概念及计算方法3. 排列与组合的应用三、教学重点与难点:1. 重点:排列与组合的计算方法,以及它们在实际问题中的应用。
2. 难点:排列与组合的原理理解,以及如何解决实际问题。
四、教学方法:1. 采用讲解法,引导学生理解排列与组合的概念。
2. 采用案例分析法,让学生通过实际例子掌握排列与组合的计算方法。
3. 采用问题驱动法,激发学生的思考,提高学生解决问题的能力。
五、教学过程:1. 导入新课:通过生活中的实际问题,引入排列与组合的概念。
2. 讲解排列与组合的概念,让学生理解它们的含义。
3. 讲解排列与组合的计算方法,让学生掌握计算技巧。
4. 案例分析:通过实际例子,让学生运用排列与组合的知识解决问题。
5. 练习与讨论:让学生进行练习,巩固所学知识,并引导学生进行讨论,分享解题心得。
6. 总结与拓展:对本节课的内容进行总结,并引导学生思考排列与组合在生活中的应用。
7. 布置作业:让学生课后巩固所学知识,提高解决实际问题的能力。
六、教学评价:1. 通过课堂讲解、练习和讨论,评价学生对排列与组合概念的理解程度。
2. 通过课后作业和实际问题解决,评价学生对排列与组合计算方法的掌握情况。
3. 结合学生的课堂表现和作业完成情况,评价学生的逻辑思维能力和数学应用意识。
七、教学准备:1. 准备相关的生活案例和实际问题,用于引导学生理解和应用排列与组合知识。
2. 准备排列与组合的计算方法讲解PPT,以便进行清晰的教学演示。
3. 准备练习题和讨论题目,用于巩固学生所学知识和促进学生思考。
八、教学反思:1. 反思教学过程中的有效性和学生的参与程度,考虑如何改进教学方法以提高教学效果。
数学高中排列和组合教案教学目标:1. 理解排列与组合的概念和原理;2. 能够运用排列与组合的知识解决实际问题;3. 提高学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
教学内容:1. 排列和组合的定义与区别;2. 排列的计算方法;3. 组合的计算方法;4. 实际问题解决。
教学步骤:1. 引入:通过一个实际问题引入排列与组合的概念,激发学生的兴趣;2. 讲解:介绍排列和组合的概念,讲解排列和组合的计算方法;3. 练习:让学生进行一些简单的排列与组合计算练习;4. 拓展:给学生一些更复杂的排列与组合问题,提高他们的解决问题能力;5. 总结:总结排列与组合的知识要点,强化学生的学习效果。
教学过程:1. 引入:假设有5个人要坐在一排,问有多少种不同的坐法?这就是一个排列问题。
2. 讲解:排列是指从一组不同元素中按照一定的顺序选取若干元素进行排列。
排列的计算公式是P(n,r)=n!/(n-r)!,其中n表示元素的个数,r表示选取的个数。
3. 练习:让学生计算几个简单的排列问题,如三个人站成一排的排列方式有多少种。
4. 拓展:给学生一些组合问题,让他们思考如何计算。
组合是指从一组不同元素中选取若干元素组成一个集合,不考虑元素之间的顺序。
组合的计算公式是C(n,r)=n!/(r!(n-r)!)。
5. 总结:总结排列与组合的知识点,让学生明确两者的区别和应用场景。
教学评估:1. 通过课堂练习和作业检查学生对排列与组合的掌握程度;2. 考察学生解决实际问题的能力;3. 进行小测验,检测学生的掌握情况。
教学反思:1. 学生对排列与组合的概念理解不够深入,可以适时进行针对性的讲解;2. 需要多举一些实际问题,让学生更好地理解排列与组合的意义;3. 注意引导学生拓展思维,提高他们解决问题的能力。
2014届高三数学总复习 11.2排列与组合教案新人教A版考情分析考点新知近几年高考排列与组合在理科加试部分考查,今后将会结合概率统计进行命题,考查排列组合的基础知识、思维能力,以实际问题为背景,考查学生学习基础知识、应用基础知识、解决实际问题的能力,难度将不太大.① 理解排列、组合的概念,能利用计数原理推导排列数公式、组合数公式,并能解决简单的实际问题.②以实际问题为背景,正确区分排列与组合,合理选用排列与组合公式进行解题.1. (选修23P17练习2改编)5人站成一排照相,共有________种不同的站法.答案:120解析:5人站成一排照相,相当于五个元素的一个全排列,所以共有A55=5×4×3×2×1=120种不同的站法.2. (选修23P18习题3改编)已知9!=362 880,那么A79=________________.答案:181 440解析:9!=A99=2A79,所以A79=181 440.3. (选修23 P24习题7改编)从5名女同学和4名男同学中选出4人参加演讲比赛,男、女同学分别至少有1名,则有________种不同选法.答案:120解析:C15·C34+C25·C24+C35·C14=120.4. (选修23P24练习2改编)计算:C37+C47+C58+C69=________.答案:210解析:原式=C48+C58+C69=C59+C69=C610=C410=210.5. 有4张分别标有数字1、2、3、4的红色卡片和4张分别标有数字1、2、3、4的蓝色卡片,从这8张卡片中取出4张卡片排成一行.如果取出的4张卡片所标数字之和等于10,则不同的排法共有________种.答案:432解析:分三类:第一类,4张卡片所标数字为1、2、3、4有24×A44=384种不同的排法;第二类,4张卡片所标数字为1、1、4、4有24种不同的排法;第三类,4张卡片所标数字为2、2、3、3有24种不同的排法.所以,共有384+24+24=432种不同的排法.1. 排列(1) 排列的定义:从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.(2) 排列数的定义:从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n表示.(3) 排列数公式①当m<n时,排列称为选排列,排列数为A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1);②当m =n 时,排列称为全排列,排列数为A nn =n(n -1)(n -2)…3·2·1.上式右边是自然数1到n 的连乘积,把它叫做n 的阶乘,并用n !表示,于是A nn =n !.进一步规定0!=1,于是,A mn =n(n -1)(n -2)…(n -m +1)=[n (n -1)…(n -m +1)][(n -m )(n -m -1)…3·2·1](n -m )(n -m -1)…3·2·1=n !(n -m )!,即A mn =n !(n -m )!.2. 组合(1) 组合的定义:从n 个不同的元素中取出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.(2) 组合数的定义:从n 个不同的元素中取出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C mn 表示.(3) 组合数公式C m n=A mn A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !=n !m !(n -m )!.规定:C 0n =1.(4) 组合数的两个性质:①C m n =C n -mn ; ②C m n +1=C m -1n +C mn . (5) 区别排列与组合排列与组合的共同点,就是都要“从n 个不同元素中,任取m 个元素”,而不同点就是前者要“顺序”,而后者却是“并成一组”.因此,“有序”与“无序”是区别排列与组合的重要标志.题型1 排列与排列数例1 用0,1,2,3,4,5这六个数字,可以组成多少个分别符合下列条件的无重复数字的四位数:①奇数;②偶数;③大于3125的数.解:①先排个位,再排首位,共有A 13·A 14·A 24=144个;②以0结尾的四位偶数有A 35,以2或4结尾的四位偶数有A 12·A 14·A 24,共有A 35+A 12A 14A 24=156个;③要比3125大,4、5作千位时有2A 35个;3作千位,2、4、5作百位时有3A 24个;3作千位1作百位时有2A 13个,所以共有2A 35+3A 24+2A 13=162个.变式训练用0到9这10个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?解:(解法1)用分步计数原理:所求的三位数的个数是A 19·A 29=9×9×8=648.(解法2)从0到9这10个数字中任取3个数字的排列数为A 310,其中以0为排头的排列数为A 29,因此符合条件的三位数的个数是A 310-A 29=648.题型2 组合与组合数例2 一个口袋内有4个不同的红球,6个不同的白球.(1) 从中任取4个球,红球的个数不比白球少的取法有多少种?(2) 若取一个红球记2分,取一个白球记1分,从中任取5个球,使总分不少于7分的取法有多少种?解:(1) 将取出4个球分成三类情况:第一类:取4个红球,没有白球,有C 44种;第二类:取3个红球1个白球,有C 34C 16种;第三类:取2个红球2个白球,有C 24C 26种. ∴C 44+C 34C 16+C 24C 26=115种.(2) 设取x 个红球,y 个白球,则⎩⎪⎨⎪⎧x +y =5(0≤x≤4),2x +y≥7(0≤y≤6),得⎩⎪⎨⎪⎧x =2y =3或⎩⎪⎨⎪⎧x =3y =2或⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =1,符合条件的取法有C 24C 36+C 34C 26+C 44C 16=186种.备选变式(教师专享)有6个球,其中3个黑球,红、白、蓝球各1个,现从中取出4个球排成一列,共有多少种不同的排法?解:分三类:若取1个黑球,和另三个球排4个位置,有A 44=24;若取2个黑球,从另三个球中选2个排4个位置,2个黑球是相同的,自动进入,不需要排列,即有C 23A 24=36;若取3个黑球,从另三个球中选1个排4个位置,3个黑球是相同的,自动进入,不需要排列,即有C 13A 14=12;所以有24+36+12=72种. 题型3 组合数的性质例3 (1) 化简:1×1!+2×2!+3×3!+…+n×n!;(2) 化简:12!+23!+34!+…+n -1n !;(3) 解方程:C x +113=C 2x -313; (4) 解方程:C x -2x +2+C x -3x +2=110A 3x +3. 解:(1) 由阶乘的性质知n×n!=(n +1)!-n !,所以,原式=(n +1)!-1. (2) 原式=1!-12!+12!-13!+13!-14!+…+1(n -1)!-1n !=1-1n !.(3) 由原方程得x +1=2x -3,或x +1+2x -3=13,∴ x =4或x =5,又由⎩⎪⎨⎪⎧1≤x+1≤13,1≤2x -3≤13,x ∈N *,得2≤x≤8且x∈N *, ∴ 原方程的解为x =4或x =5.(4) 原方程可化为C x -2x +3=110A 3x +3,即C 5x +3=110A 3x +3,∴ (x +3)!5!(x -2)!=(x +3)!10·x!,∴ 1120(x -2)!=110·x(x -1)·(x -2)!,∴ x 2-x -12=0,解得x =4或x =-3. 经检验:x =4是原方程的解. 备选变式(教师专享)设x∈N +, 求C x -12x -3+C 2x -3x +1的值.解: 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧2x -3≥x-1,x +1≥2x-3,解得2≤x≤4.∵ x∈N +, ∴ x =2或x =3或x =4.当x =2时原式值为4;当x =3时原式值为7;当x =4时原式值为11.∴ 所求值为4或7或11.变式训练规定C m x =x (x -1)·…·(x -m +1)m !,其中x∈R ,m 是正整数,且C 0x =1这是组合数C mn (n 、m 是正整数,且m≤n)的一种推广.(1) 求C 5-15的值;(2) 组合数的两个性质:C m n =C n -m n ,C m n +C m -1n =C m n +1是否都能推广到C m x (x∈R ,m ∈N *)的情形?若能推广,则写出推广的形式并给予证明;若不能,则说明理由;(3) 已知组合数C m n 是正整数,求证:当x∈Z ,m 是正整数时,C mx ∈Z .(1) 解:C 5-15=(-15)(-16)…(-19)5!=-C 519=-11 628.(2) 解:C mn =C n -mn 不能推广,例如x =2时,无意义; C mn +C m -1n =C mn +1能推广,它的推广形式为C mx +C m -1x =C mx +1,x ∈R ,m ∈N *.证明如下:当m =1时,有C 1x +C 0x =x +1=C 1x +1; 当m≥2时,有C mx +C m -1x =x (x -1)…(x -m +1)m !+x (x -1)…(x -m +2)(m -1)!=x (x -1)…(x -m +2)(m -1)!⎝ ⎛⎭⎪⎫x -m +1m +1=x (x -1)…(x -m +2)(x +1)m !=C mx +1. (3) 证明:当x≥0时,组合数C mx ∈Z ;当x<0时, ∵ -x +m -1>0,∴ C mx =x (x -1)…(x -m +1)m !=(-1)m(-x +m -1)…(-x +1)(-x )m !=(-1)m C m-x +m -1∈Z .1. (2013·浙江)将A ,B ,C ,D ,E ,F 六个字母排成一排,且A 、B 在C 的同侧,则不同的排法共有________种.(用数字作答)答案:480解析:按C 的位置分类,在左1,左2,左3,或者在右1,右2,右3,因为左右是对称的,所以只看左的情况最后乘以2即可.当C 在左边第1个位置时,有A 55;当C 在左边第2个位置时A 24A 33,当C 在左边第3个位置时,有A 23A 33+A 22A 33,共为240种,乘以2,得480.则不同的排法共有480种.2. (2013·重庆理)从3名骨科、4名脑外科和5名内科医生中选派5人组成一个抗震救灾医疗小组,则骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是________.(用数字作答)答案:590解析:骨科、脑外科和内科医生都至少有1人,则名额分配为:1,1,3;1,3,1;3,1,1或1,2,2;2,1,2;2,2,1.所以共有C 13C 14C 35+C 13C 34C 15+C 33C 14C 15+C 13C 24C 25+C 23C 14C 25+C 23C 24C 15=590.3. (2013·北京理)将序号分别为1、2、3、4、5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.答案:96解析:5张参观券全部分给4人,分给同一人的2张参观券连号,方法数为:1和2,2和3,3和4,4和5,四种连号,其他号码各为一组,分给4人,共有4×A 44=96种.4. (2013·大纲版理)6个人排成一行,其中甲、乙两人不相邻的不同排法共有________种.(用数字作答)答案:480解析:6个人排成一行,其中甲、乙两人不相邻的不同排法:排列好甲、乙两人外的4人,有A 44种方法,然后把甲、乙两人插入4个人的5个空位,有A 25种方法,所以共有A 44·A 25=480.1. 用1、2、3、4、5、6组成六位数(没有重复数字),要求任何相邻两个数字的奇偶性不同,且1和2相邻,这样的六位数的个数是________.(用数字作答)答案:40解析:由题先排除1和2的剩余4个元素有2A 22·A 22=8种方案,再向这排好的4个元素中插入1和2捆绑的整体,有A 15种插法,∴ 不同的安排方案共有2A 22·A 22·A 15=40种.2. 有4个不同的小球放入编号为1,2,3,4的4个盒中,则只有1个空盒的放法共有_________种.(用数字作答)答案:144解析:符合条件的放法是:有一个盒中放2个球,有2个盒中各放1个球.因此可先将球分成3堆(一堆2个,其余2堆各1个,即构造了球的“堆”),然后从4个盒中选出3个盒放3堆球,依分步计算原理,符合条件的放法有C24A34=144种.3. 某校现有男、女学生党员共8人,学校党委从这8人中选男生2人、女生1人分别担任学生党支部的支部书记、组织委员、宣传委员,共有90种不同方案,那么这8人中男、女学生的人数分别是________、______.答案:3 5解析:设有男生x人,女生8-x人,则有C2x C18-x A33=90,即x(x-1)(8-x)=30,解得x=3.4. 从不同号码的5双鞋中任取4只,其中恰好有1双的取法种数为_________.答案:120解析:先从5双鞋中任取1双,有C15,再从8只鞋中任取2只,即C28,但需要排除4种成双的情况,即C28-4,则共计C15(C28-4)=120.排列问题的几种题型:题型1 解无约束条件的排列问题;题型2 解有约束条件的排列问题;题型3 重复排列问题.对于题型1、2的排列应用问题最常用、最基本的方法是特殊位置(元素)优先法、捆绑法、插空法等等.如(1) 特殊位置(元素)优先法:若以位置(元素)为主,需先满足特殊位置(元素)的要求,再处理其他位置(元素);若有两个特殊位置(元素),则以其中一个位置(元素)为主进行分类讨论,注意做到层次分明.(2) 相邻问题捆绑法:对于几个元素要求相邻的排列问题,可先将这几个相邻元素“捆绑”起来,看作一个整体(元素),与其他元素排列,然后再考虑这个整体内部元素的排列.(3) 不相邻问题插空法:对于几个元素不能相邻的排列问题,可以先考虑其他元素的排列,然后将这些元素安排在先前排列好的元素“空档”中,这样达到使目标元素不能相邻的目的.(4) 分排问题直排处理法:若有n个元素要分成m排排列,可把每排首尾相接排成一排,对于每排的特殊要求,只要分段考虑特殊元素,然后对其余元素作统一排列.(5) 定序问题先排后除法:对于某些固定顺序的元素在排列时,可先不考虑顺序,对全体元素作全排列,然后再除以这些固定顺序的元素的全排列.请使用课时训练(B)第2课时(见活页).。
高中数学排列和组合教案教学目标:1. 理解排列和组合的基本概念和性质;2. 掌握排列和组合的计算方法;3. 能够应用排列和组合解决实际问题。
教学重点:1. 排列的定义和计算方法;2. 组合的定义和计算方法;3. 排列和组合的应用。
教学难点:1. 理解排列和组合的区别和联系;2. 掌握排列和组合的计算方法;3. 能够独立应用排列和组合解决问题。
教学内容:一、排列的概念和性质1. 排列的定义和表示方法;2. 排列的计算公式;3. 排列的性质和应用。
二、组合的概念和性质1. 组合的定义和表示方法;2. 组合的计算公式;3. 组合的性质和应用。
三、排列组合的应用1. 排列组合在实际问题中的应用;2. 利用排列组合解决概率问题;3. 拓展应用:排列组合在计算机科学和密码学中的应用。
教学方法:1. 讲解结合示例,引导学生理解排列和组合的概念;2. 培养学生进行思维的激活和训练,提高学生学习数学的兴趣;3. 组织学生进行小组讨论,促进学生之间的互动与合作;4. 设计案例分析,引导学生进行综合运用排列和组合解决问题。
教学过程:1. 导入:通过一个生活中的例子引出排列和组合的概念;2. 讲解:介绍排列和组合的定义、性质和计算方法;3. 练习:让学生进行排列和组合的计算练习;4. 拓展:引导学生应用排列和组合解决不同类型的实际问题;5. 总结:总结本节课的重点和难点,强调排列和组合的应用价值。
教学资源:1. 教科书及课件资料;2. 练习题和案例分析资料;3. 实物或图片示例。
教学评价:1. 常规考核:作业、小测、考试等形式;2. 实践评价:学生综合运用排列和组合解决问题的能力;3. 学生反馈:收集学生对本节课的评价和建议,及时调整教学方法。
教学反思:1. 总结本节课的教学效果和问题;2. 思考下节课的教学目标和重难点。
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高中数学教案:排列与组合一、教学目标:1. 让学生理解排列与组合的概念,掌握排列与组合的计算方法。
2. 培养学生运用排列组合知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的逻辑思维能力和创新思维能力。
二、教学内容:1. 排列的概念和计算方法2. 组合的概念和计算方法3. 排列组合的综合应用三、教学重点与难点:1. 重点:排列与组合的计算方法及应用。
2. 难点:排列与组合问题的灵活运用。
四、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究排列与组合的规律。
2. 利用案例分析法,让学生在实际问题中运用排列组合知识。
3. 采用讨论法,培养学生的合作精神及创新能力。
五、教学准备:1. 教师准备相关案例及问题,制作PPT。
2. 学生准备笔记本,以便记录知识点和解题过程。
一、排列与组合概述1. 排列的概念2. 组合的概念二、排列的计算方法1. 排列数公式2. 循环排列三、组合的计算方法1. 组合数公式2. 组合的重复与遗漏问题四、排列组合的综合应用1. 排列组合在实际问题中的应用2. 排列组合与概率的关系五、排列与组合的拓展1. 多重排列与组合2. 排列组合的进一步应用教案编写要求:1. 每个章节包含知识点讲解、案例分析、课堂练习、课后作业等内容。
2. 注重学生能力的培养,引导学生主动探究、合作交流。
3. 难度适中,兼顾基础知识与拓展内容。
六、多重排列与组合1. 多重排列的概念与计算方法2. 多重组合的概念与计算方法七、排列组合在实际问题中的应用1. 排列组合在生活中的应用案例分析2. 排列组合在数学竞赛中的应用案例分析八、排列组合与概率的关系1. 排列组合在概率计算中的应用2. 概率问题中的排列组合策略九、排列与组合的趣味性问题1. 经典排列组合趣味性问题解析2. 创新排列组合趣味性问题解析十、课后练习与总结1. 课后练习题2. 本章内容总结与反思教案编写要求:1. 每个章节包含知识点讲解、案例分析、课堂练习、课后作业等内容。
第十一章 计数原理、随机变量及分布列第2课时 排列与组合(对应学生用书(理)167~168页)1. (选修23P 17练习2改编)5人站成一排照相,共有________种不同的站法. 答案:120解析:5人站成一排照相,相当于五个元素的一个全排列,所以共有A 55=5×4×3×2×1=120种不同的站法.2. (选修23P 18习题3改编)已知9!=362 880,那么A 79=________________. 答案:181 440解析:9!=A 99=2A 79,所以A 79=181 440.3. (选修23 P24习题7改编)从5名女同学和4名男同学中选出4人参加演讲比赛,男、女同学分别至少有1名,则有________种不同选法.答案:120解析:C15·C34+C25·C24+C35·C14=120.4. (选修23P24练习2改编)计算:C37+C47+C58+C69=________.答案:210解析:原式=C48+C58+C69=C59+C69=C610=C410=210.5. 有4张分别标有数字1、2、3、4的红色卡片和4张分别标有数字1、2、3、4的蓝色卡片,从这8张卡片中取出4张卡片排成一行.如果取出的4张卡片所标数字之和等于10,则不同的排法共有________种.答案:432解析:分三类:第一类,4张卡片所标数字为1、2、3、4有24×A44=384种不同的排法;第二类,4张卡片所标数字为1、1、4、4有24种不同的排法;第三类,4张卡片所标数字为2、2、3、3有24种不同的排法.所以,共有384+24+24=432种不同的排法.1. 排列(1) 排列的定义:从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.(2) 排列数的定义:从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n表示.(3) 排列数公式①当m<n时,排列称为选排列,排列数为A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1);②当m =n 时,排列称为全排列,排列数为A n n =n(n -1)(n -2)…3·2·1. 上式右边是自然数1到n 的连乘积,把它叫做n 的阶乘,并用n !表示,于是A n n =n !.进一步规定0!=1,于是,A m n =n(n -1)(n -2)…(n-m +1)=[n (n -1)…(n -m +1)][(n -m )(n -m -1)…3·2·1](n -m )(n -m -1)…3·2·1=n !(n -m )!,即A m n=n !(n -m )!.2. 组合(1) 组合的定义:从n 个不同的元素中取出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.(2) 组合数的定义:从n 个不同的元素中取出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C m n 表示.(3) 组合数公式C m n=A m nA m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !=n !m !(n -m )!.规定:C 0n =1.(4) 组合数的两个性质:①C m n =C n -mn ; ②C m n +1=C m -1n +C m n .(5) 区别排列与组合排列与组合的共同点,就是都要“从n 个不同元素中,任取m 个元素”,而不同点就是前者要“顺序”,而后者却是“并成一组”.因此,“有序”与“无序”是区别排列与组合的重要标志.题型1 排列与排列数例1用0,1,2,3,4,5这六个数字,可以组成多少个分别符合下列条件的无重复数字的四位数:①奇数;②偶数;③大于3125的数.解:①先排个位,再排首位,共有A13·A14·A24=144个;②以0结尾的四位偶数有A35,以2或4结尾的四位偶数有A12·A14·A24,共有A35+A12A14A24=156个;③要比3125大,4、5作千位时有2A35个;3作千位,2、4、5作百位时有3A24个;3作千位1作百位时有2A13个,所以共有2A35+3A24+2A13=162个.变式训练用0到9这10个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?解:(解法1)用分步计数原理:所求的三位数的个数是A19·A29=9×9×8=648.(解法2)从0到9这10个数字中任取3个数字的排列数为A310,其中以0为排头的排列数为A29,因此符合条件的三位数的个数是A310-A29=648.题型2 组合与组合数例2一个口袋内有4个不同的红球,6个不同的白球.(1) 从中任取4个球,红球的个数不比白球少的取法有多少种?(2) 若取一个红球记2分,取一个白球记1分,从中任取5个球,使总分不少于7分的取法有多少种?解:(1) 将取出4个球分成三类情况:第一类:取4个红球,没有白球,有C44种;第二类:取3个红球1个白球,有C34C16种;第三类:取2个红球2个白球,有C 24C 26种. ∴C 44+C 34C 16+C 24C 26=115种.(2) 设取x 个红球,y 个白球,则⎩⎪⎨⎪⎧x +y =5(0≤x≤4),2x +y≥7(0≤y≤6),得⎩⎪⎨⎪⎧x =2y =3或⎩⎪⎨⎪⎧x =3y =2或⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =1,符合条件的取法有C 24C 36+C 34C 26+C 44C 16=186种.备选变式(教师专享)有6个球,其中3个黑球,红、白、蓝球各1个,现从中取出4个球排成一列,共有多少种不同的排法?解:分三类:若取1个黑球,和另三个球排4个位置,有A 44=24; 若取2个黑球,从另三个球中选2个排4个位置,2个黑球是相同的,自动进入,不需要排列,即有C 23A 24=36;若取3个黑球,从另三个球中选1个排4个位置,3个黑球是相同的,自动进入,不需要排列,即有C 13A 14=12;所以有24+36+12=72种. 题型3 组合数的性质例3 (1) 化简:1×1!+2×2!+3×3!+…+n×n!; (2) 化简:12!+23!+34!+…+n -1n !;(3) 解方程:C x +113=C 2x -313; (4) 解方程:C x -2x +2+C x -3x +2=110A 3x +3.解:(1) 由阶乘的性质知n×n!=(n +1)!-n !,所以,原式=(n +1)!-1.(2) 原式=1!-12!+12!-13!+13!-14!+…+1(n -1)!-1n !=1-1n !. (3) 由原方程得x +1=2x -3,或x +1+2x -3=13,∴ x =4或x =5,又由⎩⎪⎨⎪⎧1≤x+1≤13,1≤2x -3≤13,x ∈N *,得2≤x≤8且x∈N *, ∴ 原方程的解为x =4或x =5.(4) 原方程可化为C x -2x +3=110A 3x +3,即C 5x +3=110A 3x +3, ∴ (x +3)!5!(x -2)!=(x +3)!10·x!,∴ 1120(x -2)!=110·x(x -1)·(x -2)!,∴ x 2-x -12=0,解得x =4或x =-3.经检验:x =4是原方程的解. 备选变式(教师专享)设x∈N +, 求C x -12x -3+C 2x -3x +1的值.解: 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧2x -3≥x-1,x +1≥2x-3,解得2≤x≤4.∵ x∈N +, ∴ x =2或x=3或x =4.当x =2时原式值为4;当x =3时原式值为7;当x =4时原式值为11.∴ 所求值为4或7或11.变式训练规定C m x=x (x -1)·…·(x -m +1)m !,其中x∈R ,m 是正整数,且C 0x =1这是组合数C m n (n 、m 是正整数,且m≤n)的一种推广.(1) 求C 5-15的值;(2) 组合数的两个性质:C m n =C n -m n ,C m n +C m -1n =C m n +1是否都能推广到C mx (x∈R ,m ∈N *)的情形?若能推广,则写出推广的形式并给予证明;若不能,则说明理由;(3) 已知组合数C m n 是正整数,求证:当x∈Z ,m 是正整数时,C m x ∈Z .(1) 解:C 5-15=(-15)(-16)…(-19)5!=-C 519=-11 628.(2) 解:C m n =C n -mn 不能推广,例如x =2时,无意义;C m n +C m -1n =C m n +1能推广,它的推广形式为C m x +C m -1x =C m x +1,x ∈R ,m ∈N *. 证明如下:当m =1时,有C 1x +C 0x =x +1=C 1x +1;当m≥2时,有C mx +C m -1x =x (x -1)…(x -m +1)m !+x (x -1)…(x -m +2)(m -1)!=x (x -1)…(x -m +2)(m -1)!⎝ ⎛⎭⎪⎫x -m +1m +1=x (x -1)…(x -m +2)(x +1)m !=C mx +1.(3) 证明:当x≥0时,组合数C m x ∈Z ;当x<0时, ∵ -x +m -1>0,∴ C m x=x (x -1)…(x -m +1)m !=(-1)m(-x +m -1)…(-x +1)(-x )m !=(-1)m C m -x +m -1∈Z .1. (2013·浙江)将A ,B ,C ,D ,E ,F 六个字母排成一排,且A 、B 在C 的同侧,则不同的排法共有________种.(用数字作答)答案:480解析:按C 的位置分类,在左1,左2,左3,或者在右1,右2,右3,因为左右是对称的,所以只看左的情况最后乘以2即可.当C 在左边第1个位置时,有A55;当C在左边第2个位置时A24A33,当C在左边第3个位置时,有A23A33+A22A33,共为240种,乘以2,得480.则不同的排法共有480种.2. (2013·重庆理)从3名骨科、4名脑外科和5名内科医生中选派5人组成一个抗震救灾医疗小组,则骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是________.(用数字作答)答案:590解析:骨科、脑外科和内科医生都至少有1人,则名额分配为:1,1,3;1,3,1;3,1,1或1,2,2;2,1,2;2,2,1.所以共有C13C14C35+C13C34C15+C33C14 C15+C13C24C25+C23C14C25+C23C24C15=590.3. (2013·北京理)将序号分别为1、2、3、4、5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.答案:96解析:5张参观券全部分给4人,分给同一人的2张参观券连号,方法数为:1和2,2和3,3和4,4和5,四种连号,其他号码各为一组,分给4人,共有4×A44=96种.4. (2013·大纲版理)6个人排成一行,其中甲、乙两人不相邻的不同排法共有________种.(用数字作答)答案:480解析:6个人排成一行,其中甲、乙两人不相邻的不同排法:排列好甲、乙两人外的4人,有A44种方法,然后把甲、乙两人插入4个人的5个空位,有A25种方法,所以共有A44·A25=480.1. 用1、2、3、4、5、6组成六位数(没有重复数字),要求任何相邻两个数字的奇偶性不同,且1和2相邻,这样的六位数的个数是________.(用数字作答)答案:40解析:由题先排除1和2的剩余4个元素有2A22·A22=8种方案,再向这排好的4个元素中插入1和2捆绑的整体,有A15种插法,∴不同的安排方案共有2A22·A22·A15=40种.2. 有4个不同的小球放入编号为1,2,3,4的4个盒中,则只有1个空盒的放法共有_________种.(用数字作答)答案:144解析:符合条件的放法是:有一个盒中放2个球,有2个盒中各放1个球.因此可先将球分成3堆(一堆2个,其余2堆各1个,即构造了球的“堆”),然后从4个盒中选出3个盒放3堆球,依分步计算原理,符合条件的放法有C24A34=144种.3. 某校现有男、女学生党员共8人,学校党委从这8人中选男生2人、女生1人分别担任学生党支部的支部书记、组织委员、宣传委员,共有90种不同方案,那么这8人中男、女学生的人数分别是________、______.答案:3 5解析:设有男生x人,女生8-x人,则有C2x C18-x A33=90,即x(x-1)(8-x)=30,解得x=3.4. 从不同号码的5双鞋中任取4只,其中恰好有1双的取法种数为_________.答案:120解析:先从5双鞋中任取1双,有C15,再从8只鞋中任取2只,即C28,但需要排除4种成双的情况,即C28-4,则共计C15(C28-4)=120.排列问题的几种题型:题型1 解无约束条件的排列问题;题型2 解有约束条件的排列问题;题型3 重复排列问题.对于题型1、2的排列应用问题最常用、最基本的方法是特殊位置(元素)优先法、捆绑法、插空法等等.如(1) 特殊位置(元素)优先法:若以位置(元素)为主,需先满足特殊位置(元素)的要求,再处理其他位置(元素);若有两个特殊位置(元素),则以其中一个位置(元素)为主进行分类讨论,注意做到层次分明.(2) 相邻问题捆绑法:对于几个元素要求相邻的排列问题,可先将这几个相邻元素“捆绑”起来,看作一个整体(元素),与其他元素排列,然后再考虑这个整体内部元素的排列.(3) 不相邻问题插空法:对于几个元素不能相邻的排列问题,可以先考虑其他元素的排列,然后将这些元素安排在先前排列好的元素“空档”中,这样达到使目标元素不能相邻的目的.(4) 分排问题直排处理法:若有n个元素要分成m排排列,可把每排首尾相接排成一排,对于每排的特殊要求,只要分段考虑特殊元素,然后对其余元素作统一排列.(5) 定序问题先排后除法:对于某些固定顺序的元素在排列时,可先不考虑顺序,对全体元素作全排列,然后再除以这些固定顺序的元素的全排列.请使用课时训练(B)第2课时(见活页).。