第一章 解题原理与竞赛数学
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数学竞赛一试知识点数学竞赛是一项对学生数学能力的综合考察,常常涉及到各个数学领域的知识点。
在这篇文章中,我们将介绍一些常见的数学竞赛知识点,包括数列与数列极限、函数与方程、概率与统计、解析几何等。
一、数列与数列极限数列是数学中常见的概念,它是由一系列按照一定规律排列的数所组成的。
数列的极限是指当数列中的数趋向于某个值时,这个值就是数列的极限。
在数学竞赛中,常常需要求解数列的极限,掌握数列的性质和求解方法是很重要的。
二、函数与方程函数是一种特殊的关系,它将一个变量的值映射到另一个变量的值。
在数学竞赛中,常常需要分析函数的性质,求解函数方程以及利用函数的性质解决问题。
掌握函数的性质、方程的求解方法以及函数图像的特点对于解题非常有帮助。
三、概率与统计概率与统计是数学中的一个分支,它研究的是随机事件和数据的规律。
在数学竞赛中,常常需要计算概率、分析统计数据以及利用概率和统计的方法解决问题。
掌握概率的计算方法、统计数据的分析技巧以及概率与统计在实际问题中的应用是很重要的。
四、解析几何解析几何是数学中的一个分支,它将几何问题转化为代数问题来求解。
在数学竞赛中,常常需要利用解析几何的方法解决几何问题,例如求解直线和曲线的交点、求解几何图形的面积和体积等。
掌握解析几何的基本概念、常见解析几何问题的求解方法以及解析几何在实际问题中的应用是很重要的。
五、数论与组合数学数论是研究整数性质的数学分支,组合数学是研究离散结构的数学分支。
在数学竞赛中,常常需要利用数论和组合数学的方法解决问题,例如证明数论定理、计算组合数等。
掌握数论和组合数学的基本概念、常见问题的解决方法以及数论和组合数学在实际问题中的应用是很重要的。
数学竞赛一试涵盖了数学的各个领域,包括数列与数列极限、函数与方程、概率与统计、解析几何、数论与组合数学等。
掌握这些知识点,并灵活运用于解题过程中,将有助于提高数学竞赛的成绩。
希望同学们能够加强对这些知识点的学习和理解,为数学竞赛的取得好成绩打下坚实的基础。
数论例题( 2x^3 - 6x^2 + 11x - 6) ÷(x - 1)解:Image:MathEquation.GIF被除数:被除数的未知数应是降幂排列,抽取系数用以计算,但若题目的被除数出现,降幂次数中没有3,则在演算的过程中在该系数的位置上补上0,然后如常计算。
除数:除数中的未知数前的系数有时并不一定会是1,当出现别的系数时,如:3x – 2中的3,我们会把它变做3 (x - 2/3) ,同样以 - 来计算,但当得出结果的时候除余式外全部除以该系数。
∴答:商式Q = 2x^2 - 4x + 7余式R = 1注意:演算时,须紧记末项是余式之系数,即原被除式末项文字之系数。
商式之首项文字必较原被除式之首项文字次数少1,余依齐次式类推。
编辑本段综合除法与因式分解综合除法的依据是因式定理即若(x-a)能整除某一多项式,则(x-a)是这一多项式的一个因式。
用x-b除有理整式f(x)=A0+A1x+A2x^2+…+An-1x^n-1+AnX^n所得的余数为f(b)=a0b+a1b+a2b+…+an-1b+an(余数定理),若f(b)=0时,f(x)有x-b的因式.用综合除法找出多项式的因式,从而分解因式的方法.例分解因式3x^3-4x^2-13x-6∴原式=(x-3)(3x+2)(x+1).说明:(1)用综合除法试商时,要由常数项和最高次项系数来决定.常数项的因数除以最高次项系数的因数的正负值都可能是除的整除商.上例中常数项是6,最高次项系数是3它们的因式可能是x±1,x±2,x±3,x±6,3x±1,3x±2.试除时先从简单的入手.(2)因式可能重复.编辑本段综合除法的办法另外告诉你一下有关综合除法的计算对这个很有帮助比如(3x^4-6x^3+4x^2-1)÷(x-1)将x-1的常数项-1做除数将被除式的每一项的系数列下来由高幂到低幂排列缺项的系数用零代替将最高项的系数落下来,用除数-1乘以落下的3,得-3,写在第二项-6下,用-6减-3写在横线下(补:若是用x-1=0的解即取x=1作为除数则是用加),再用-1乘以-3的3写在第三项4下,用4减3得1写在横线下一直除...直到最后一项得0所以就有(3x^3-6x^2+4x-1)÷(x-1)=3x^2-3x+1 0横线下的就是商式的每一项系数,而最后的一个就是余式这里商式是3x^2-3x+1,余式是0-1┃3 -6 4 -1 (用1 1┃3 -6 4 -1(-)┃ -3 3 -1 做除数(+ ) ┃ 3 -3 1┗━━━━━ ┗━━━━━3 -3 1 |0 -3 1 |0又如(4x^3-3x^2-4x-1)÷(x+1)1┃4 -3 -4 -1┃ 4 -7 3┗━━━━━4 -7 3|-4所以(4x^3-3x^2-4x-1)÷(x+1)=4x^2-7x+3……-4商式是4x^2-7x+3,余式是-4注意!!这个方法仅用于除式为x-a的形式的多项式除法约数个数法将此数分解质因数,如20=2*2*5就是分解成2、5两个质数的乘积20的约数就有1、2、2*2=4、2*5=10、5、20约数和=(1+2+2*2)*(1+5)=4221的约数和=(1+3)*(1*7)=2824的约数和=(1+2+2*2+2*2*2)*(1+3)对于一个自然数,按照一个数字约数的个数可以将自然数分为质数、合数和1,现在研究的是合数的情况。
1.2.2 组合问题导学一、组合概念的理解与应用活动与探究1判断下列问题是排列问题还是组合问题,并分别求出对应的方法数.(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?迁移与应用1.若已知集合P ={1,2,3,4,5,6},则集合P 的子集中含有3个元素的子集数为__________.2.中国、日本、韩国、朝鲜四国举行女足邀请赛,赛制采取单循环赛方式,请列举出所有各场比赛的双方.区分排列与组合的办法是首先弄清楚事件是什么,区分的标志是有无顺序,而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.二、与组合数有关的计算与证明活动与探究21.计算:(1)3C 38-2C 25+C 88;(2)C 98100+C 199200;(3)C 16+C 26+C 37.2.证明:m C m n =n C m -1n -1.迁移与应用1.计算:C 22+C 23+C 24+…+C 210=__________.2.若C x 15=C 2x -615,则x =__________. 3.证明下列各等式:(1)C mn =n mC m -1n -1;(2)C mn =m +1n +1C m +1n +1;(3)C 0n +C 1n +1+C 2n +2+…+C m -1n +m -1=C m -1n +m .(1)组合数公式的选取:涉及具体数字的可以用展开式计算,涉及字母的可以用阶乘式计算.(2)性质1:C m n =C n -m n 主要应用于简化运算.性质2:C m n +1=C m n +C m -1n 从右到左两个组合数合为一个,实现了由繁到简的化简过程,主要应用于组合数的化简.三、简单组合问题活动与探究3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名女教师去外地学习的选法有多少种?(3)现要从中选出男、女老师各2名去参加会议,有多少种不同的选法?迁移与应用1.若从1,2,3,…,9这9个整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有( )A .60种B .63种C .65种D .66种2.一个口袋中装有大小相同的6个白球和4个黑球,从中取2个球,则这两个球同色的不同取法有__________种.解简单的组合应用题时,要先判断它是不是组合问题,取出元素只是组成一组,与顺序无关则是组合问题;取出元素排成一列,与顺序有关则是排列问题.只有当该问题能构成组合模型时,才能运用组合数公式求出其种数.在解题时还应注意两个计数原理的运用,在分类和分步时,注意有无重复或遗漏.四、有限制条件的组合问题活动与探究41.某校开设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( )A .30种B .35种C .42种D .48种2.某龙舟队有9名队员,其中3人只会划左舷,4人只会划右舷,2人既会划左舷又会划右舷.现要选派划左舷的3人、右舷的3人共6人去参加比赛,且既会划左舷又会划右舷的最多选1人,则不同的选法有( )A .4种B .36种C .40种D .92种迁移与应用1.某班班会准备从甲、乙等7名学生中选派4名学生发言,要求甲、乙两名同学至少有一人参加,且若甲、乙同时参加,则他们发言时不能相邻,那么不同的发言顺序的种数为( )A .360B .520C .600D .7202.(2013辽宁大连模拟)有8名男生和5名女生,从中任选6人. (1)有多少种不同的选法?(2)其中有3名女生,有多少种不同的选法? (3)其中至多有3名女生,有多少种不同的选法?(4)其中有2名女生,4名男生,分别负责6种不同的工作,共有多少种不同的分工方法?(5)其中既有男生又有女生,有多少种不同的选法?(1)解有约束条件的组合问题与解有约束条件的排列问题的方法一样,都是遵循“谁特殊谁优先”的原则,在此前提下,或分类或分步或用间接法.(2)要正确理解题中的关键词(如“都”与“不都”,“至少”与“至多”,“含”与“不含”等)的确切含义,正确分类,合理分步.(3)分配问题的一般思路是先选取,再分配. 答案:课前·预习导学 【预习导引】 1.组合预习交流1 提示:联系:二者都是从n 个不同的元素中取m (m ≤n )个元素.区别:排列与元素的顺序有关,组合与元素的顺序无关,只有元素相同且顺序也相同的两个排列才是相同的排列.只要两个组合的元素相同,不论元素的顺序如何,都是相同的组合.2.(1)组合数 C mn (2)n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m ! n !m !(n -m )!预习交流2 (1)提示:C (2)提示:D3.C n -m n C m n +C m -1n预习交流3 提示:(1)C 220 (2)C 39 课堂·合作探究 【问题导学】活动与探究1 思路分析:明确组合、排列的定义是解题的关键.若问题是否与顺序有关不明显,可以尝试写出其中的一个结果进行判断,再运用排列数与组合数公式求值.解:(1)是组合问题.由于4张票是相同的(都是当日动物园的门票),不同的分配方法取决于从5人中选择哪4人,这和顺序无关.分配方法有C 45=5种.(2)是排列问题,选出的2个数有角色差异(作分子与作分母).不同的分数有A 25=20个.(3)是组合问题,选出的4人无角色差异,不需要排列他们的顺序.不同的选法有C 49=126种.迁移与应用 1.20 解析:由于集合中的元素具有无序性,因此含3个元素的子集个数与元素顺序无关,是组合问题,共有C 36=20种.2.解:单循环赛,指双方只赛一场, 因此所有各场比赛双方为中国——日本;中国——韩国; 中国——朝鲜;日本——韩国; 日本——朝鲜;韩国——朝鲜.活动与探究2 1.思路分析:先考虑利用组合数的性质对原式进行化简,然后利用组合数公式展开计算.解:(1)3C 38-2C 25+C 88=3×8×7×63×2×1-2×5×42×1+1=149.(2)C 98100+C 199200=C 2100+C 1200=100×992×1+200=5 150.(3)C 16+C 26+C 37=C 27+C 37=C 38=8×7×63×2×1=56.2.思路分析:式子中涉及字母,可以用阶乘式证明.证明:左边=m ·n !m !(n -m )!=n ·(n -1)!(m -1)!(n -m )!=n (n -1)!(m -1)!(n -m )!=n C m -1n -1=右边, ∴m C m n =n C m -1n -1.迁移与应用 1.165 解析:∵C 22=C 33=1,∴原式=C 33+C 23+C 24+…+C 210=C 311=11×10×93×2=165.2.6或7 解析:由已知x =2x -6或x +2x -6=15,∴x =6或x =7.3.证明:(1)右边=n m ·(n -1)!(m -1)![(n -1)-(m -1)]!=n !=n !m !(n -m )! =C mn =左边, ∴原式成立.(2)右边=m +1n +1·(n +1)!(m +1)![(n +1)-(m +1)]!=m +1n +1·(n +1)!(m +1)!(n -m )!=n !m !(n -m )! =C mn =左边, ∴原式成立.(3)左边=(C 0n +1+C 1n +1)+C 2n +2+C 3n +3+…+C m -1n +m -1=(C 1n +2+C 2n +2)+C 3n +3+…+C m -1n +m -1=(C 2n +3+C 3n +3)+…+C m -1n +m -1 =C 3n +4+C 4n +4+…+C m -1n +m -1 …=C m -2n +m -1+C m -1n +m -1=C m -1n +m =右边,∴原式成立.活动与探究3 思路分析:首先确定是否是组合问题,再确定完成事情是分步,还是分类.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个不同元素中取出2个元素的组合数,即C 210=10×92×1=45.(2)可把问题分两类: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,即C 26+C 24=21种.(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,共有选法C 26×C 24=6×52×1×4×32×1=90种.迁移与应用 1.D 解析:和为偶数共有3种情况,取4个数均为偶数的取法有C 44=1种,取2奇数2偶数的取法有C 24·C 25=60种,取4个数均为奇数的取法有C 45=5种,故不同的取法共有1+60+5=66种.2.21 解析:分两类:一类是2个白球有C 26=15种取法,另一类是2个黑球有C 24=6种取法,所以共有15+6=21种取法.活动与探究4 1.思路分析:两类选修课选3门,依据A 类选修课选1门或2门进行分类,每类需要利用分步乘法计数原理解决.A 解析:分两类,A 类选修课选1门,B 类选修课选2门,或者A 类选修课选2门,B类选修课选1门,因此,共有C 13·C 24+C 23·C 14=30种选法.2.思路分析:既会划左舷又会划右舷是多面手,是特殊元素,可以从他们的参与情况入手分类讨论.C 解析:第一类:无既会划左舷又会划右舷的有C 33·C 34=4种选法.第二类:只有一名既会划左舷又会划右舷的有C 12(C 23C 34+C 33C 24)=2(3×4+6)=36种选法. ∴共有40种选法.迁移与应用 1.C 解析:分两类:第一类,甲、乙中只有一人参加,则有C 12C 35A 44=2×10×24=480种选法.第二类,甲、乙都参加时,则有C 25(A 44-A 22A 33)=10(24-12)=120种选法. ∴共有480+120=600种选法.2.解:(1)是无限制条件的组合问题.适合题意的选法有C 613=1 716种. (2)是有限制条件的组合问题.第1步,选出女生,有C 35种;第2步,选出男生,有C 38种.由分步乘法计数原理,适合题意的选法有C 35·C 38=560种. (3)是有限制条件的组合问题.至多有3名女生包括:没有女生,1名女生,2名女生,3名女生四类情况.第1类没有女生,有C 68种;第2类1名女生,有C 58·C 15种;第3类2名女生,有C 48·C 25种;第4类3名女生,有C 38·C 35种. 由分类加法计数原理,适合题意的选法共有 C 68+C 58·C 15+C 48·C 25+C 38·C 35=1 568种. (4)是有限制条件的组合与排列问题.第1步,选出适合题意的6名学生,有C 25·C 48种;第2步,给这6名学生安排6种不同的工作,有A 66种.由分步乘法计数原理,适合题意的分工方法共有C 25·C 48·A 66=504 000种. (5)是有限制条件的组合问题. 用间接法,排除掉全是男生的情况和全是女生的情况即是符合题意的选法.而由题意知不可能6人全是女生,所以只需排除全是男生的情况,C 613-C 68=1 716-28=1 688种.当堂检测1.2973100100101(C C )A +÷的值为( )A .6B .101C .16 D .1101答案:C 解析:329732333331011001001011001001011011011013333A 11(C C )A(CC )ACAA A A 6÷=+÷=÷=÷==+. 2.从6名女生、4名男生中,按性别采用分层抽样的方法抽取5名学生组成课外小组,则不同的抽取方法种数为( )A .3264C C ⋅B .2364C C ⋅ C .510C D .3264A A ⋅答案:A 解析:由已知女生抽取3人,男生抽取2人,则抽取方法有3264C C ⋅种. 3.从4名男生和3名女生中选出4人担任奥运志愿者,若选出的4人中既有男生又有女生,则不同的选法共有__________种.答案:34 解析:(间接法)共有4474C C 34-=种不同的选法.4.6条网线并联,它们能通过的最大信息量分别为1,1,2,2,3,4,现从中任取三条网线且使三条网线通过最大信息量的和大于等于6的方法共有__________种.答案:15 解析:当选用信息量为4的网线时有25C 种;当选用信息量为3的网线时有112222(C C +C )种,共有21125222C +C C C 15+=种.5.计算: (1)383321C C nnnn -++;解:由题意知,原式中的自然数n 必须满足不等式组3380,2130, n n n n ≥-≥⎧⎨+≥≥⎩①②由①,得380,338,n n n -≥⎧⎨≥-⎩解此不等式组得192≤n ≤38;由②,得30,213,n n n ≥⎧⎨+≥⎩解此不等式组得0≤n ≤212.又∵n ∈N *,∴n =10,38328303213031C +C C +C 466n n n n -+∴==.(2)33132171312112C +C +C C nn n nn n n n ---++++…+.答案:由原式知,n 需满足0≤3n ≤13+n 且0≤17-n ≤2n ,即满足不等式组*0313,0172,,n n n n n ⎧≤≤+⎪≤-≤⎨⎪∈⎩N即130,21717,3*.n n n ⎧≤≤⎪⎪⎪≤≤⎨⎪∈⎪⎪⎩N ∴可得n =6,∴原式=1817161111111918171219181712C +C +C C C +C +C C 124+=+=…+…+.。
大学生数学知识竞赛试题及答案以下是关于大学生数学知识竞赛试题及答案的文章:在当今竞争激烈的社会环境中,全面发展的大学生必须具备扎实的数学知识。
而数学知识竞赛试题及答案的研究和学习,不仅能够提高学生的数学水平,还有助于培养他们的逻辑思维和问题解决能力。
本文将为大家分享一些常见的大学生数学知识竞赛试题及答案,希望能够对广大学子有所帮助。
1. 题目一:求解方程解:此题为一元二次方程的求解问题,我们可以根据求根公式来求解。
首先将方程整理为标准形式:$x^2 + 3x - 4 = 0$,然后代入求根公式:$x = \frac{-3 \pm \sqrt{3^2 - 4 \times 1 \times (-4)}}{2 \times 1}$。
经过计算可以得到两个解:$x_1 = -4$和$x_2 = 1$。
2. 题目二:数列求和解:我们可以将该数列的前$n$项进行展开,然后利用数列求和公式进行求解。
数列展开为:$1,\frac{1}{2},\frac{1}{4},\frac{1}{8},\ldots$。
根据数列求和公式:$S_n = \frac{a_1(1-q^n)}{1-q}$,其中$a_1$为首项,$q$为公比,$n$为项数。
代入数值可以得到:$S_n =\frac{1(1-\frac{1}{2^n})}{1-\frac{1}{2}}$。
经过化简,最终求得数列的和为:$S_n = 2(1-\frac{1}{2^n})$。
3. 题目三:概率计算解:根据题意可知,共有5只红球和7只白球,从中随机取出3只球,求其中至少有一只红球的概率。
我们可以采用排除法来计算。
首先计算没有红球的概率,即全为白球的概率为:$\frac{C_7^3}{C_{12}^3}$。
然后再计算至少有一只红球的概率为:$1 - \frac{C_7^3}{C_{12}^3}$。
经过计算,最终得到的概率为:$1 -\frac{35}{220} = \frac{9}{22}$。