另解按顺序种花,可分同色与不同色有
新教材北师大版高中数学选择性必修第一册第五章计数原理 学案(知识点考点汇总及配套习题)

第五章计数原理1计数原理 ................................................................................................................... - 1 -1.1计数原理......................................................................................................... - 1 -1.2计数原理的简单应用..................................................................................... - 9 -2排列 ......................................................................................................................... - 15 -2.1排列与排列数............................................................................................... - 15 -2.2排列数公式................................................................................................... - 15 -3组合 ......................................................................................................................... - 23 -3.1组合 .............................................................................................................. - 23 -3.2组合数及其性质........................................................................................... - 23 -4二项式定理.............................................................................................................. - 31 -4.1二项式定理................................................................................................... - 31 -4.2二项式系数的性质....................................................................................... - 39 -1计数原理1.1计数原理学习任务核心素养1.掌握分类加法计数原理和分步乘法计数原理.(重点)2.能正确选择分类加法计数原理和分步乘法计数原理解决一些简单的实际问题.(难点、易错点)1.通过对计数原理的学习,培养数学抽象素养.2.借助计数原理的实际应用,培养数学建模素养.一个三层书架的上层放15本不同的数学书,中层放16本不同的语文书,下层放14本不同的物理书.1.现某人从中取出一本书,应该如何“完成这件事”?2.现从三层书架上各取一本书,应该如何“完成这件事”?1.分类加法计数原理(1)定义:完成一件事,可以有n类办法,在第1类办法中有m1种方法,在第2类办法中有m2种方法,……在第n类办法中有m n种方法,那么,完成这件事共有N=m1+m2+…+m n种方法.(也称“加法原理”)(2)分类加法计数原理的理解分类加法计数原理中的“完成一件事有n类办法”,是指完成这件事的所有方法可以分为n类,即任何一类中的任何一种方法都可以完成任务,n类中没有相同的方法,且完成这件事的任何一种方法都在某一类中.2.分步乘法计数原理(1)定义:完成一件事需要经过n个步骤,缺一不可,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m n种不同的方法,那么,完成这件事共有N=m1·m2·…·m n种方法.(也称“乘法原理”)(2)分步乘法计数原理的理解分步乘法计数原理中的“完成一件事需要n个步骤”,是指完成这件事的任何一种方法,都需要分成n个步骤.在每一个步骤中任取一种方法,然后相继完成这两个步骤就能完成这件事,即各个步骤是相互依存的,每个步骤都要做完才能完成这件事.如何区分“分类”还是“分步”?[提示]如果完成这件事,可以分几种情况,每种情况中任何一种方法都能完成任务,则是分类;而从其中一种情况中任取一种方法只能完成一部分任务,且只有依次完成各种情况,才能完成这件事,则是分步.1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)在分类加法计数原理中,不同类方案中的方法可以相同.()(2)在分类加法计数原理中,每类方案中的方法都能完成这件事.()(3)在分步乘法计数原理中,每个步骤中,完成这个步骤的方法是各不相同的.()(4)在分步乘法计数原理中,事情若是分n步完成的,那么其中任何一个单独的步骤都不能完成这件事,只有n步骤都完成后,这件事情才算完成.() [答案](1)×(2)√(3)√(4)√2.完成一项工作,有两种方法,有5个人只会用第一种方法,另外4个人只会用第二种方法,从这9个人中选1人完成这项工作,不同的选法种数是() A.5B.4C.9D.20C[由分类加法计数原理求解,5+4=9(种).故选C.]3.已知集合A={1,2},B={3,4,5},从集合A、B各取一个元素分别作为一个两位数的个位、十位数字,则可确定的不同两位数的个数为________.6[完成这件事可分两步:第一步,从集合A中任选一个元素作为个位数字,有2种不同的方法;第二步,从集合B中任选一个元素作为十位数字,有3种不同的方法.由分步乘法计数原理得,一共有2×3=6种不同的方法.] 4.从甲地到乙地,如果翻过一座山,上山有2条路,下山有3条路.如果不走山路,由山北绕道有2条路,由山南绕道有3条路.(1)如果翻山而过,有多少种不同的走法?(2)如果绕道而行,有多少种不同的走法?(3)从甲地到乙地共有多少种不同的走法?[解](1)分两步:第一步,选一条上山路有2种方法;第二步,选一条下山路有3种方法.所以翻山而过,有2×3=6种不同的走法.(2)分两类:第一类:由山北绕道,有2种走法;第二类:由山南绕道,有3种走法.所以绕道而行,有2+3=5种不同的走法.(3)分两类:第一类:翻山而过,有6种走法;第二类:绕道而行,有5种走法.所以从甲地到乙地共有6+5=11种不同的走法.疑难问题类型1分类加法计数原理【例1】设有5幅不同的油画,2幅不同的国画,7幅不同的水彩画.从这些油画、国画、水彩画中只选一幅布置房间,有几种不同的选法?[思路点拨][解]选一幅画布置房间分三类计数:第一类:选油画,有5种不同的选法;第二类:选国画,有2种不同的选法;第三类:选水彩画,有7种不同的选法.根据分类加法计数原理,共有N=5+2+7=14种不同的选法.分类时,首先要根据问题的特点确定一个合适的分类标准,然后在这个标准下进行分类;其次,分类时要注意满足两条基本原理:(1)完成这件事的任何一种方法必须属于某一类;(2)分别属于不同两类的两种方法是不同的方法.,前者保证完成这件事的方法不遗漏,后者保证不重复,即分类要做到不重不漏.[跟进训练]1.某校高三共有三个班,各班人数如下表:男生人数女生人数总人数高三(1)班302050高三(2)班303060高三(3)班352055(2)从高三(1)班、(2)班男生中或从高三(3)班女生中选1名学生任学生会生活部部长,有多少种不同的选法?[解](1)从每个班选1名学生任学生会主席,共有3类不同的方案:第1类,从高三(1)班中选出1名学生,有50种不同的选法;第2类,从高三(2)班中选出1名学生,有60种不同的选法;第3类,从高三(3)班中选出1名学生,有55种不同的选法.根据分类加法计数原理知,从三个班中选1名学生任学生会主席,共有50+60+55=165(种)不同的选法.(2)从高三(1)班、(2)班男生或高三(3)班女生中选1名学生任学生会生活部部长,共有3类不同的方案:第1类,从高三(1)班男生中选出1名学生,有30种不同的选法;第2类,从高三(2)班男生中选出1名学生,有30种不同的选法;第3类,从高三(3)班女生中选出1名学生,有20种不同的选法.根据分类加法计数原理知,从高三(1)班、(2)班男生或高三(3)班女生中选1名学生任学生会生活部部长,共有30+30+20=80(种)不同的选法.类型2分步乘法计数原理【例2】某大学食堂备有6种荤菜,5种素菜,3种汤.现要配成一荤一素一汤的套餐,问可以配制成多少种不同的品种?[思路点拨][解]完成这件事是配制套餐,选一个荤菜,选一个素菜,选一个汤,因此需分三步完成此事,由分步乘法计数原理可得:配制成不同的套餐品种共有6×5×3=90种.解决分步乘法计数问题的思考过程是(1)明确题目中所指的“完成一件事”是什么事,怎样才算是完成这件事;(2)完成这件事如何进行分步,每一步中有多少种方法;(3)完成这件事共有多少种方法.[跟进训练]2.将3封信投到4个邮筒,共有多少种投法?[解]完成这件事是“把3封信投完”,需分三步完成,而每一封有4种投法,由分步乘法计数原理知共有4×4×4=43=64种投法.类型3两个计数原理的综合应用【例3】已知集合M={1,-2,3},N={-4,5,6,-7},从两个集合中任取一个元素作为点的坐标,则在直角坐标系中,第一、二象限内不同点的个数为()A.18B.16C.14D.10[思路点拨]C[完成这件事是确定第一、二象限内的总的坐标,确定点的坐标可分两步完成,一是先确定横坐标,二是确定纵坐标;而哪个集合中的元素作横坐标,哪个集合中的元素作纵坐标,需要分两类完成.因此,完成此事可分两类办法.第一类,以集合M中的元素作为点的横坐标,集合N中的元素作为点的纵坐标.在集合M中任取一个元素,有3种不同的方法,而适合题意的点在第一、二象限,必须且只需从集合N中的5,6中取1个,有2种不同的取法.由分步乘法计数原理,有3×2=6个不同的点.第二类,以集合N中的元素作为点的横坐标,集合M中的元素作为点的纵坐标.在集合N中任取一个元素,有4种不同的方法,而适合题意的点在第一、二象限,必须且只需从集合M中的1,3中取1个,有2种不同的取法.由分步乘法计数原理有4×2=8个不同的点.由分类加法计数原理,得第一、二象限内不同的点共有6+8=14个.]应用两个计数原理解决应用问题的方法(1)分清是“分类”还是“分步”;(2)清楚“分类”或“分步”的具体标准是什么;(3)“分类”时,要遵循“不重、不漏”的原则;在“分步”时,要正确设计“分步”的程序,注意“步”与“步”之间的连续性.[跟进训练]3.现有3名医生、5名护士、2名麻醉师.(1)从中选派1名去参加外出学习,有多少种不同的选法?(2)从这些人中选出1名医生、1名护士和1名麻醉师组成1个医疗小组,有多少种不同的选法?[解](1)分三类:第一类,选出的是医生,有3种选法;第二类,选出的是护士,有5种选法;第三类,选出的是麻醉师,有2种选法.根据分类加法计数原理,共有3+5+2=10(种)选法.(2)分三步:第一步,选1名医生,有3种选法;第二步,选1名护士,有5种选法;第三步,选1名麻醉师,有2种选法.根据分步乘法计数原理知,共有3×5×2=30(种)选法.1.加法计数原理针对的是“分类”问题,完成一件事要分为若干类,各类中的各种方法相互独立,用任何一类中的任何一种方法都可以单独完成这件事.2.乘法计数原理针对的是“分步”问题,完成一件事要分为若干个步骤,每个步骤都完成了,才算完成一个事件,注意各步骤间的连续性即不漏步骤也不重步骤.1.十字路口来往的车辆,如果不允许回头,则不同的行车路线有()A.24种B.16种C.12种D.10种C[完成该任务可分为四类,从每一个方向的入口进入都可作为一类,如图,从第1个入口进入时,有3种行车路线;同理,从第2个,第3个,第4个入口进入时,都分别有3种行车路线,由分类加法计数原理可得共有3+3+3+3=12种不同的行车路线,故选C.]2.教学大楼共有5层,每层均有两个楼梯,由一楼到五楼的走法种数为() A.10B.25C.52D.24D[根据分步乘法计数原理,不同的走法为N=24(种).]3.现有4名同学去听同时进行的3个课外知识讲座,每名同学可自由选择其中的一个讲座,不同选法的种数是()A.81B.64C.48D.24A[每个同学都有3种选择,所以不同选法共有34=81(种),故选A.]4.从甲地到乙地,可以乘飞机,也可以乘火车,还可以乘长途汽车,每天飞机有2班,火车有4班,长途汽车有10班,一天中,乘坐这些交通工具,从甲地到乙地共有________种方法.16[利用分类加法计数原理,共有2+4+10=16种方法.]5.从1到200这200个自然数中,各个数位上都不含数字8的共有多少个?[解]应分三类来解决该问题.第一类,一位数中符合要求的数有8个.第二类,两位数中,十位上的数字有8种选法,个位上的数字有9种选法,故两位数中符合要求的数有8×9=72个.第三类,三位数中百位上的数字为1,十位和个位上的数字都有9种选法,故三位数中,百位上的数字为1的符合要求的数有9×9=81个;三位数中百位上的数字为2的只有200符合要求.所以三位数中符合要求的数有81+1=82个.由分类加法计数原理,符合要求的数共有8+72+82=162个.1.2计数原理的简单应用学习任务核心素养1.进一步掌握分类加法计数原理与分步乘法计数原理.(重点)2.会应用两个计数原理解决实际问题.(难点)通过计数原理的实际应用,培养数学建模素养.1.若集合A={a,b,c},集合A所有子集的个数用分类计数原理如何来求?2.对于问题1中,用分步计数原理如何来求?3.问题1、2的相同点是什么?不同点是什么?两个计数原理的联系与区别:原理分类加法计数原理分步乘法计数原理相同点完成一件事不同点与分类有关与分步有关每类方法都能完成这件事,它们是相互独立的,且每一次得到的都是最后结果,只需一种方法就可以完成这件事每一步得到的只是中间结果,任何一步都不可能独立地完成这件事,缺少任何一步都不可能完成这件事,只有各个步骤都完成了,才能完成这件事各类方法之间是互斥的,并列的,独立的各步之间是有关联的,不独立的1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)4名同学选报跑步、跳高、跳远三个项目,每人报一项,共有81种报名方法.()(2)4名同学争夺跑步、跳高、跳远三项冠军,冠军不并列,共有64种可能的结果.()(3)由1,2,3组成的无重复数字的三位数有6个.()(4)由1,2,3组成的含有重复数字的三位数有27个.()[答案](1)√(2)√(3)√(4)√2.有不同的语文书9本,不同的数学书7本,不同的英语书5本,从中选出不属于同一学科的书2本,则不同的选法有()A.21种B.315种C.143种D.153种C[从不同种类的物体中按要求选取,是应用计数原理的典型题型,解答时通常按先分类再分步的程序进行.本题可分三类,即第一类不选数学,有5×9=45种方法;第二类不选英语,有9×7=63种方法;第三类不选语文,有7×5=35种方法,于是所有选法N=45+63+35=143种.]3.如图A→C有________种不同走法.6[A→C的走法可分两类:第一类:A→C,有2种不同走法;第二类:A→B→C,有2×2=4种不同走法.根据分类加法计数原理,得共有2+4=6种不同走法.]4.某校学生会由高一年级5人,高二年级6人,高三年级4人组成.(1)选其中一人为学生会主席,有多少种不同的选法?(2)若每年级学生会选1人为校学生会常委成员,有多少种不同的选法?(3)若要从学生会中选出不同年级的两人分别参加市里组织的两项活动,有多少种不同的选法?[解](1)分三类:第一类,从高一年级选一人,有5种选择;第二类,从高二年级选一人,有6种选择;第三类,从高三年级选一人,有4种选择.由分类加法计数原理,共有5+6+4=15种选法.(2)分三步完成:第一步,从高一年级选一人,有5种选择;第二步,从高二年级选一人,有6种选择;第三步,从高三年级选一人,有4种选择.由分步乘法计数原理,共有5×6×4=120种选法.(3)分三类:高一、高二各一人,共有5×6=30种选法;高一、高三各一人,共有5×4=20种选法;高二、高三各一人,共有6×4=24种选法.由分类加法计数原理,共有30+20+24=74种选法.疑难问题类型1与数字有关的计数问题【例1】从0到9十个数字中选出4个组成一个四位数,问组成的数字不重复的四位偶数共有多少个?[思路点拨]本题就要根据0在末位和0不在末位的情况来解.[解]0在末位时,十、百、千分别有9、8、7种安排方法,共有9×8×7=504个;0不在末位时,2,4,6,8中的一个在末位,有4种排法,首位有8种(0除外),其余两位各有8、7种排法.∴共有4×8×8×7=1 792个.由以上知,共有符合题意的偶数为1 792+504=2 296个.1.对于数字问题的计数:一般按特殊位置(末位或首位)由谁占分类,每类中再按特殊位置(或元素)优先的方法分步来计数;但当分类较多时,可用间接法.2.注意合理的画出示意图,直观的展出问题的实质.[跟进训练]1.将本例问题改为:数字不重复的四位奇数有多少个?[解]法一:无重复数字的四位数共有9×9×8×7=4 536个,由本例知无重复数字的四位偶数有2 296个,所以数字不重复的四位奇数有4 536-2 296=2 240个.法二:按末位是1,3,5,7,9分五类计数.每一类都有8×8×7=448个,所以共有5×448=2 240个数字不重复的四位奇数.类型2与几何有关的计数问题【例2】如果一条直线与一个平面平行,那么称此直线与平面构成一个“平行线面组”.在一个长方体中,由两个顶点确定的直线与含有四个顶点的平面构成的“平行线面组”的个数是()A.60B.48C.36D.24B[长方体的6个表面构成的“平行线面组”的个数为6×6=36,另含4个顶点的6个面(非表面)构成的“平行线面组”的个数为6×2=12,故符合条件的“平行线面组”的个数是36+12=48.]两个计数原理在解决实际问题时常采用的方法[跟进训练]2.如图所示,在连接正八边形的三个顶点而成的三角形中,与正八边形有公共边的三角形有________个(用数字作答).40[把与正八边形有公共边的三角形分为两类:第一类,有一条公共边的三角形共有8×4=32(个).第二类,有两条公共边的三角形共有8(个).由分类加法计数原理知,共有32+8=40(个).]类型3涂色(种植)问题【例3】用5种不同的颜色给图中所给出的四个区域涂色,每个区域涂一种颜色,若要求相邻(有公共边)的区域不同色,那么共有多少种不同的涂色方法?[思路点拨]按1,2,3,4顺序涂色时,2,3区域颜色的异同对4有影响,所以应注意分类讨论.[解]完成该件事可分步进行.涂区域1,有5种颜色可选.涂区域2,有4种颜色可选.涂区域3,可先分类:若区域3的颜色与2相同,则区域4有4种颜色可选.若区域3的颜色与2不同,则区域3有3种颜色可选,此时区域4有3种颜色可选.所以共有5×4×(1×4+3×3)=260种涂色方法.涂色(种植)问题的一般思路(1)为便于分析问题,应先给区域(种植的品种)标上相应序号.(2)按涂色(种植)的顺序分步或按颜色(种植的品种)恰当选取情况分类.(3)利用两个原理计数.[跟进训练]3.从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种中选出3种,分别种在不同土质的三块土地上,其中黄瓜必须种植,共有多少种不同的种植方法?[解]黄瓜有3种种植方法,剩下的两块地,一块有3种种植方法,一块有2种种植方法.根据分步乘法计数原理,不同的种植方法有3×3×2=18种.1.两个计数原理的共同点就是将“完成一件事”分解成若干个事件来完成;不同点是一个与分类有关,一个与分步有关.2.在解决组数问题,选(抽)问题,涂色(种植)问题时,一定要分清完成一件事是做什么?是分类还是分步?为何分类、分步等问题.1.一生产过程有4道工序,每道工序需要安排一人照看,现从甲、乙、丙等6名工人中安排4人分别照看一道工序,第一道工序只能从甲、乙两工人中安排1人,第四道工序只能从甲、丙两工人中安排1人,则不同的安排方案共有() A.24种B.36种C.48种D.72种B[分两类:(1)第一道工序安排甲时有1×1×4×3=12种;(2)第一道工序不安排甲时有1×2×4×3=24种.∴共有36种.]2.如图所示,在A、B间有四个焊接点,若焊接点脱落,则可能导致电路不通,今发现A、B之间线路不通,则焊接点脱落的不同情况的种数有()A.16种B.15种C.14种D.13种D[四个焊点共有24种情况,其中使线路通的情况有:1、4都通,2和3至少有一个通时线路才通共有3种可能.故不通的情况有24-3=13(种)可能.] 3.“渐升数”是指每个数字比它左边的数字大的正整数(如1 458),若把四位“渐升数”按从小到大的顺序排列,则第30个数为________.1 359[渐升数由小到大排列,形如12××的渐升数共有:6+5+4+3123×,个位可从4,5,6,7,8,9六个数字选一个,有6种等;形如134×的渐升数共有5个;形如135×的渐升数共有430个,因此从小到大的渐升数的第30个必为1 359.]4.圆周上有2n个等分点(n>1),以其中3个点为顶点的直角三角形的个数为________个.2n(n-1)[2n个等分点可以组成n条直径,对每一条直径,其余的(2n-2)个等分点均可作为直角顶点,因此可以组成的直角三角形共有2n(n-1)个.] 5.某艺术小组有9人,每人至少会钢琴和小号中的1种乐器,其中7人会钢琴,3人会小号,从中选出会钢琴和会小号的各1人,有多少种不同的选法?[解]由题意知,在艺术小组的9人中,有且仅有1人既会钢琴又会小号(称为“多面手”),只会钢琴的有6人,只会小号的有2人.按“多面手”的选法分为两类:①若“多面手”入选,则有6+2=8种选法;②若“多面手”不入选,则有6×2=12种选法.因此选法共有8+12=20种.2排列2.1排列与排列数2.2排列数公式学习任务核心素养1.了解排列及排列数的概念.(重点)2.掌握排列数公式.(难点)1.通过排列及排列数的概念的学习,培养数学抽象素养.2.借助排列数公式的应用,培养数学运算素养.1.从1,2,3三个数字中,任选两个做除法,用枚举法,写出所有不同的结果.2.在问题1中,21与12是不同结果吗?这说明什么问题?1.排列一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n,且m,n∈N+)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫作从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.我们把有关求排列的个数的问题叫作排列问题.2.排列数及排列数公式排列数定义从n个不同元素中取出m(m≤n,且m,n∈N+)个元素的所有不同排列的个数,叫作从n个不同元素中取出m个元素的排列数排列数表示法A m n排列数公式乘积式A m n=n(n-1)(n-2)… (n-m+1)阶乘式A m n=n!(n-m)!性质A0n=10!=1备注n,m∈N+,m≤n两个排列相同的条件是什么?[提示]这两个排列的元素完全相同,且元素排列的顺序也相同.1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)1,2,3与3,2,1是同一个排列.()(2)求集合{a,b,c}二元子集个数是一个排列问题.()(3)A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m).()(4)A x10中的x满足x∈{}n∈N|n≤10.() [答案](1)×(2)×(3)×(4)√2.从4名学生中选出2名学生当正、副班长,共有选法种数为()A.4B.6C.8D.12D[共有A24=4×3=12种选法.]3.将3张电影票分给10人中的3人,每人1张,共有________种不同的分法.720[问题相当于从10张电影票中选出3张排列起来,共有A310=10×9×8=720种分法.]4.解方程:3A3x=2A2x+1+6A2x.[解]由排列数公式得:3x(x-1)(x-2)=2(x+1)x+6x(x-1),∵x≥3,∴3(x-1)(x-2)=2(x+1)+6(x-1),即3x2-17x+10=0,解得x=5或x=2 3,∵x≥3,且x∈N*,∴原方程的解为x=5.疑难问题类型1排列的定义【例1】判断下列问题是否为排列问题.(1)选2个小组分别去种树和种菜,共有多少种选法;(2)选10人组成一个学习小组,共有多少选法;(3)选3个人分别担任班长、学习委员、生活委员,共有多少种选法;(4)某班40名学生在假期相互通信,共需写多少封信.[思路点拨]解决本题的关键是要明确排列的定义,看选出的元素在安排时是否与顺序有关,若与顺序有关,则是排列问题,否则就不是排列问题.[解](1)中种树和种菜是不同的,存在顺序问题,属于排列问题;(2)中不存在顺序问题,不属于排列问题;(3)中每个人的职务不同,例如甲当班长与甲当学习委员是不同的,存在顺序问题,属于排列问题;(4)中A给B写信与B给A写信是不同的,所以存在着顺序问题,属于排列问题.所以在上述各题中(1)、(3)、(4)属于排列问题.1.保证是排列问题应满足两个条件:(1)元素互异;(2)元素有序.2.判断一个具体问题是否为排列问题的思路[跟进训练]1.判断下列哪些问题是排列问题:(1)从10名学生中抽出2名学生开会,共有多少种抽法;(2)从2,3,5,7,11中任取两个数相除,共有多少种不同的商;(3)以圆上的10个点为端点作弦,可以得到多少条弦.[解] (1)选出同学甲、乙与乙、甲开会是同一回事,所以与两名学生的先后顺序无关,所以(1)不是排列问题. (2)由于2÷3≠3÷2,所以本题与两数的顺序有关,是排列问题.(3)因为弦AB 与弦BA 是同一条弦,所以本题不是排列问题. 类型2 排列数的计算或化简【例2】 计算或化简下列各式: (1)A 215;(2)A 88;(3)A m -1n -1·A n -m n -m A n -1n -1;(4)1!+2·2!+…+n ·n !;(5)12!+23!+…+n -1n !. [思路点拨] 利用排列数公式和阶乘的定义进行计算,并考虑排列数之间的关系,化简可减少运算量.[解] (1)A 215=15×14=210;(2)A 88=8!=8×7×6×5×4×3×2×1=40 320;(3)A m -1n -1·A n -m n -m A n -1n -1=(n -1)![n -1-(m -1)]!·(n -m )!·1(n -1)! =(n -1)!(n -m )!·(n -m )!·1(n -1)!=1; (4)1!+2·2!+…+n ·n !=(2!-1)+(3!-2!)+…+[(n +1)!-n !]=(n +1)!-1;(5)∵n -1n !=1(n -1)!-1n !,∴12!+23!+…+n -1n !=11!-12!+12!-13!+…+1(n -1)!-1n !=1-1n !.1.排列数的第一个公式A m n =n (n -1)…(n -m +1)适用于具体计算以及解当m 较小时含有排列数的方程和不等式,在运用该公式时要注意它的特点.2.排列数的第二个公式A m n =n !(n -m )!,适用于与排列数有关的证明,解不等式等,在具体运用时,则应注意先提取公因式,再计算,同时还要注意隐含条件“m ≤n 且m ,n ∈N +”的运用.3.常见技巧(1)n ·n !=(n +1)!-n !;(2)n -1n !=1(n -1)!-1n !; (3)A m n =n A m -1n -1.[跟进训练]2.(1)计算A 316-A 66A 35; (2)已知A m -1n =5×6×7×…×2 020,求m ,n 的值.[解] (1)原式=16×15×14-6×5×4×3×2×15×4×3=4×14-12=44. (2)∵5×6×7×…×2 020中最大的数为2 020,共有2 020-5+1=2 016个数, ∴5×6×7×…×2 020=A 2 0162 020,∴m -1=2 016,n =2 020,∴m =2 017,n =2 020.类型3 简单的排列问题[探究问题]1.6个人站成一排照相,问有多少种不同的排法?[提示] 共有A 66=6×5×4×3×2×1=720种.2.6个人站成前后两排照相,要求前排2人,后排4人,问有多少种不同的。
排列、组合、二项式定理

高三第一轮复习计数原理【一轮复习指导】要弄清分类加法计数原理和分步乘法计数原理的区别与联系,这是解排列组合问题的基础基础梳理1.分类加法计数原理完成一件事有n类不同的方案,在第一类方案中有m1种不同的方法,在第二类方案中有m2种不同的方法,……,在第n类方案中有m n种不同的方法,则完成这件事情共有N=种不同的方法2.分步乘法计数原理完成一件事情需要分成n个不同的步骤,完成第一步有m1种不同的方法,完成第二步有m2种不同的方法,……,完成第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事情共有N=种不同的方法.基础训练:1.(人教A版教材习题改编)由0,1,2,3这四个数字组成的四位数中,有重复数字的四位数共有().A.238个B.232个C.174个D.168个2.(2010·广州模拟)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,则一共可以组成多少个集合().3.(2012·滨州调研)甲、乙两人从4门课程中各选修2门,则甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有().A.6种B.12种C.24种D.30种4.(2010·湖南)在某种信息传输过程中,用4个数字的一个排列(数字允许重复)表示一个信息,不同排列表示不同信息.若所用数字只有0和1,则与信息0110至多有两个对应位置上的数字相同的信息个数为().A.10 B.11 C.12 D.155.某电子元件是由3个电阻组成的回路,其中有4个焊点A、B、C、D,若某个焊点脱落,整个电路就不通,现在发现电路不通了,那么焊点脱落的可能情况共有________种.考向一分类加法计数原理【例1】►(2011·全国)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,每位朋友一本,则不同的赠送方法共有().A.4种B.10种C.18种D.20种【变式1】如图所示,在连接正八边形的三个顶点而成的三角形中,与正八边形有公共边的三角形有________个.考向二分步乘法计数原理【例2】►(2011·北京)用数字2,3组成四位数,且数字2,3至少都出现一次,这样的四位数共有________个(用数字作答).【变式2】由数字1,2,3,4,(1)可组成多少个3位数;(2)可组成多少个没有重复数字的3位数;(3)可组成多少个没有重复数字的三位数,且百位数字大于十位数字,十位数字大于个位数字.考向三涂色问题【例3】►如图,用5种不同的颜色给图中A、B、C、D四个区域涂色,规定每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不同,求有多少种不同的涂色方法?【变式3】如图所示,将一个四棱锥的每一个顶点染上一种颜色,并使同一条棱上的两端异色,如果只有5种颜色可供使用,求不同的染色方法种数.【变式4】►用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在“田”字形的4个小方格内,每格涂一种颜色,相邻两格涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?(难)(2011·湖北)给n个自上而下相连的正方形着黑色或白色.当n≤4时,在所有不同的着色方案中,黑色正方形互不相邻的着色方案如下图所示:由此推断,当n=6时,黑色正方形互不相邻的着色方案共有__________种,至少有两个黑色正方形相邻的着色方案共有________种.(结果用数值表示)排列与组合【复习指导】复习时要掌握好基本计算公式和基本解题指导思想,掌握一些排列组合的基本模式题的解决方法,如指标分配问题、均匀分组问题、双重元素问题、涂色问题、相邻或不相邻问题等.基础梳理1.排列(1)排列的概念: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 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 个不同元素中,任取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A m n = . (4)全排列数公式A n n =n (n -1)(n -2)…2·1=n !(叫做n 的阶乘).2.组合(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 mnA m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !=n !m !(n -m )!(n ,m ∈N *,且m ≤n ).特别地C 0n =1.(4)组合数的性质:①C m n =C n -m n ;②C m n +1=C m n +C m -1n .一个区别排列与组合,排列与组合最根本的区别在于“有序”和“无序”.取出元素后交换顺序,如果与顺序有关是排列,如果与顺序无关即是组合.基础训练:1.8名运动员参加男子100米的决赛.已知运动场有从内到外编号依次为1,2,3,4,5,6,7,8的八条跑道,若指定的3名运动员所在的跑道编号必须是三个连续数字(如:4,5,6),则参加比赛的这8名运动员安排跑道的方式共有().A.360种B.4 320种C.720种D.2 160种2.以一个正五棱柱的顶点为顶点的四面体共有().A.200个B.190个C.185个D.180个3.(2010·山东)某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙不能排在第一位,节目丙必须排在最后一位.该台晚会节目演出顺序的编排方案共有().A.36种B.42种C.48种D.54种4.如图,将1,2,3填入3×3的方格中,面是一种填法,则不同的填写方法共有().A.6种B.12种C.24种D.48种5.某工程队有6项工程需要先后单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工程丙必须在工程乙完成后才能进行,又工程丁必须在工程丙完成后立即进行,那么安排这6项工程的不同排法种数是________(用数字作答).考向一排列问题【例1】►六个人按下列要求站成一排,分别有多少种不同的站法?(1)甲不站在两端;(2)甲、乙必须相邻;(3)甲、乙不相邻;(4)甲、乙之间恰有两人;(5)甲不站在左端,乙不站在右端;【变式1】用0,1,2,3,4,5六个数字排成没有重复数字的6位数,分别有多少个?(1)0不在个位;(2)1与2相邻;(3)1与2不相邻;(4)0与1之间恰有两个数;(5)1不在个位;(6)偶数数字从左向右从小到大排列.考向二组合问题【例2】►某医院有内科医生12名,外科医生8名,现选派5名参加赈灾医疗队,其中(1)某内科医生甲与某外科医生乙必须参加,共有多少种不同选法?(2)甲、乙均不能参加,有多少种选法?(3)甲、乙两人至少有一人参加,有多少种选法?(4)队中至少有一名内科医生和一名外科医生,有几种选法?【变式2】甲、乙两人从4门课程中各选修2门,(1)甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有多少种?(2)甲、乙所选的课程中至少有一门不相同的选法有多少种?考向三排列、组合的综合应用【例3】►(1)7个相同的小球,任意放入4个不同的盒子中,试问:每个盒子都不空的放法共有多少种?(2)计算x+y+z=6的正整数解有多少组;(3)计算x+y+z=6的非负整数解有多少组.(难点)【变式3】有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?(1)分成1本、2本、3本三组;(2)分给甲、乙、丙三人,其中一人1本,一人2本,一人3本;(3)分成每组都是2本的三组;(4)分给甲、乙、丙三人,每人2本.【例题4】►有20个零件,其中16个一等品,4个二等品,若从20个零件中任意取3个,那么至少有1个一等品的不同取法有多少种?【变式4】在10名演员中,5人能歌,8人善舞,从中选出5人,使这5人能演出一个由1人独唱4人伴舞的节目,共有几种选法?二项式定理【复习指导】二项式定理的核心是其展开式的通项公式,复习时要熟练掌握这个公式,注意二项式定理在解决有关组合数问题中的应用基础梳理1.二项式定理(a+b)n=C0n a n+C1n a n-1b+…+C r n a n-r b r+…+C n n b n(n∈N*)这个公式所表示的定理叫二项式定理,右边的多项式叫(a+b)n的二项展开式.其中的系数C r n(r=0,1,…,n)叫二项式系数.式中的C r n a n-r b r叫二项展开式的通项,用T r+1表示,即通项T r+1=C r n a n-r b r.2.二项展开式形式上的特点(1)项数为n+1(2)各项的次数都等于二项式的幂指数n,即a与b的指数的和为n.(3)字母a按降幂排列,从第一项开始,次数由n逐项减1直到零;字母b按升幂排列,从第一项起,次数由零逐项增1直到n.(4)二项式的系数从C0n,C1n,一直到C n-1n,C n n.3.二项式系数的性质(1)对称性:与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等.即C r n=C n-rn.(2)增减性与最大值:二项式系数C k n,当k<n+12时,二项式系数逐渐增大.由对称性知它的后半部分是逐渐减小的;当n是偶数时,中间一项C n2n取得最大值;当n是奇数时,中间两项C n-12n,Cn+12n取得最大值.(3)各二项式系数和:C0n+C1n+C2n+…+C r n+…+C n n=2n;C0n+C2n+C4n+…=C1n+C3n+C5n+…=2n-1.巩固训练(中上难度) 1.(2011·福建)(1+2x )5的展开式中,x 2的系数等于( ). A .80 B .40 C .20 D .102.若(1+2)5=a +b 2(a ,b 为有理数),则a +b =( ). A .45 B .55 C .70 D .803.(人教A 版教材习题改编)若(x -1)4=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+a 4x 4,则a 0+a 2+a 4的值为( ).A .9B .8C .7D .64.(2011·重庆)(1+3x )n (其中n ∈N 且n ≥6)的展开式中x 5与x 6的系数相等,则n =( ).A .6B .7C .8D .95.(2011·安徽)设(x -1)21=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 21x 21,则a 10+a 11=________.考向一 二项展开式中的特定项或特定项的系数【例1】►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.【变式1】 (2011·山东)若⎝ ⎛⎭⎪⎫x -a x 26展开式的常数项为60,则常数a 的值为________.考向二 二项式定理中的赋值【例2】►二项式(2x -3y )9的展开式中,求: (1)二项式系数之和; (2)各项系数之和; (3)所有奇数项系数之和.【变式2】若⎝⎛⎭⎫3x -1x n 的展开式中各项系数之和为64,则展开式的常数项为________【变式3】 已知(1-2x )7=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 7x 7.求:(1)a 1+a 2+…+a 7;(2)a 1+a 3+a 5+a 7;(3)a 0+a 2+a 4+a 6; (4)|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 7|.考向三 二项式的和与积【例3】►(1+2x )3(1-x )4展开式中x 项的系数为________.【变式4】 (2011·广东)x ⎝⎛⎭⎪⎫x -2x 7的展开式中,x 4的系数是________(用数字作答).计数原理答案1.(人教A版教材习题改编)由0,1,2,3这四个数字组成的四位数中,有重复数字的四位数共有().A.238个B.232个C.174个D.168个解析可用排除法由0,1,2,3可组成的四位数共有3×43=192(个),其中无重复的数字的四位数共有3A33=18(个),故共有192-18=174(个).答案 C2.(2010·广州模拟)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,则一共可以组成多少个集合().A.24个B.36个C.26个D.27个解析C14C13+C14C12+C13C12=26,故选C.答案 C3.(2012·滨州调研)甲、乙两人从4门课程中各选修2门,则甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有().A.6种B.12种C.24种D.30种解析分步完成.首先甲、乙两人从4门课程中同选1门,有4种方法,其次甲从剩下的3门课程中任选1门,有3种方法,最后乙从剩下的2门课程中任选1门,有2种方法,于是,甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法共有4×3×2=24(种),故选C.答案 C4.(2010·湖南)在某种信息传输过程中,用4个数字的一个排列(数字允许重复)表示一个信息,不同排列表示不同信息.若所用数字只有0和1,则与信息0110至多有两个对应位置上的数字相同的信息个数为().A.10 B.11 C.12 D.15解析若4个位置的数字都不同的信息个数为1;若恰有3个位置的数字不同的信息个数为C34;若恰有2个位置上的数字不同的信息个数为C24,由分类计数原理知满足条件的信息个数为1+C34+C24=11.答案 B5.某电子元件是由3个电阻组成的回路,其中有4个焊点A、B、C、D,若某个焊点脱落,整个电路就不通,现在发现电路不通了,那么焊点脱落的可能情况共有________种.解析法一当线路不通时焊点脱落的可能情况共有2×2×2×2-1=15(种).法二恰有i个焊点脱落的可能情况为C i4(i=1,2,3,4)种,由分类计数原理,当电路不通时焊点脱落的可能情况共C14+C24+C34+C44=15(种).答案15考向一分类加法计数原理【例1】►(2011·全国)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,每位朋友一本,则不同的赠送方法共有().A.4种B.10种C.18种D.20种[审题视点] 由于是两类不同的书本,故用分类加法计数原理.解析赠送一本画册,3本集邮册,共4种方法;赠送2本画册,2本集邮册共C24种方法,由分类计数原理知不同的赠送方法共4+C24=10(种).答案 B【训练1】如图所示,在连接正八边形的三个顶点而成的三角形中,与正八边形有公共边的三角形有________个.解析把与正八边形有公共边的三角形分为两类:第一类,有一条公共边的三角形共有8×4=32(个);第二类,有两条公共边的三角形共有8(个).由分类加法计数原理知,共有32+8=40(个).答案40考向二分步乘法计数原理【例2】►(2011·北京)用数字2,3组成四位数,且数字2,3至少都出现一次,这样的四位数共有________个(用数字作答).[审题视点] 组成这个四位数须分4步完成,故用分步乘法计数原理.解析法一用2,3组成四位数共有2×2×2×2=16(个),其中不出现2或不出现3的共2个,因此满足条件的四位数共有16-2=14(个).【训练2】由数字1,2,3,4,(1)可组成多少个3位数;(2)可组成多少个没有重复数字的3位数;(3)可组成多少个没有重复数字的三位数,且百位数字大于十位数字,十位数字大于个位数字.解(1)百位数共有4种排法;十位数共有4种排法;个位数共有4种排法,根据分步计数原理共可组成43=64个3位数.(2)百位上共有4种排法;十位上共有3种排法;个位上共有2种排法,由分步计数原理共可排成没有重复数字的3位数4×3×2=24(个).(3)排出的三位数分别是432、431、421、321,共4个.考向三涂色问题【例3】►如图,用5种不同的颜色给图中A、B、C、D四个区域涂色,规定每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不同,求有多少种不同的涂色方法?解法一如题图分四个步骤来完成涂色这件事:涂A有5种涂法;涂B有4种方法;涂C有3种方法;涂D有3种方法(还可以使用涂A的颜色).根据分步计数原理共有5×4×3×3=180种涂色方法.法二由于A、B、C两两相邻,因此三个区域的颜色互不相同,共有A35=60种涂法;又D与B、C相邻、因此D有3种涂法;由分步计数原理知共有60×3=180种涂法.【训练3】如图所示,将一个四棱锥的每一个顶点染上一种颜色,并使同一条棱上的两端异色,如果只有5种颜色可供使用,求不同的染色方法种数.解法一可分为两大步进行,先将四棱锥一侧面三顶点染色,然后再分类考虑另外两顶点的染色数,用分步乘法原理即可得出结论.由题设,四棱锥S -ABCD 的顶点S、A、B所染的颜色互不相同,它们共有5×4×3=60种染色方法.【示例】►用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在“田”字形的4个小方格内,每格涂一种颜色,相邻两格涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?[解答示范] 如图所示,将4个小方格依次编号为1,2,3,4,第1个小方格可以从5种颜色中任取一种颜色涂上,有5种不同的涂法.①当第2个、第3个小方格涂不同颜色时,有A24=12种不同的涂法,第4个小方格有3种不同的涂法.由分步计数原理可知,有5×12×3=180种不同的涂法;n个自上而下相连的正方形着黑色或白色.当n≤4时,在所有不同的着色方案中,黑色正方形互不相邻的着色方案如下图所示:由此推断,当n =6时,黑色正方形互不相邻的着色方案共有__________种,至少有两个黑色正方形相邻的着色方案共有________种.(结果用数值表示)[尝试解答](1)当n=6时,如果没有黑色正方形有1种方案,当有1个黑色正方形时,有6种方案,当有两个黑色正方形时,采用插空法,即两个黑色正方形插入四个白色正方形形成的5个空内,有C25=10种方案,当有三个黑色正方形时,同上方法有C34=4种方案,由图可知不可能有4个,5个,6个黑色正方形,综上可知共有21种方案.(2)将6个正方形空格涂有黑白两种颜色,每个空格都有两种方案,由分步计数原理一共有26种方案,本问所求事件为(1)的对立事件,故至少有两个黑色正方形相邻的方案有26-21=43(种).答案2143排列组合答案基础训练:1.8名运动员参加男子100米的决赛.已知运动场有从内到外编号依次为1,2,3,4,5,6,7,8的八条跑道,若指定的3名运动员所在的跑道编号必须是三个连续数字(如:4,5,6),则参加比赛的这8名运动员安排跑道的方式共有().A.360种B.4 320种C.720种D.2 160种解析本题考查排列组合知识,可分步完成,先从8个数字中取出3个连续的三个数字共有6种可能,将指定的3名运动员安排在这三个编号的跑道上,最后剩下的5个排在其他的编号的5个跑道上,故共有6A33A55=4 320种方式.答案 B2.以一个正五棱柱的顶点为顶点的四面体共有().A.200个B.190个C.185个D.180个解析正五棱柱共有10个顶点,若每四个顶点构成一个四面体,共可构成C410=210个四面体.其中四点在同一平面内的有三类:(1)每一底面的五点中选四点的组合方法有2C45个.(2)五条侧棱中的任意两条棱上的四点有C25个.(3)一个底面的一边与另一个底面相应的一条对角线平行(例如AB∥E1C1),这样共面的四点共有2C15个.所以C410-2C45-C25-2C15=180(个),选D.答案 D3.(2010·山东)某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙不能排在第一位,节目丙必须排在最后一位.该台晚会节目演出顺序的编排方案共有().A.36种B.42种C.48种D.54种解析因为丙必须排在最后一位,因此只需考虑其余五人在前五位上的排法.当甲排在第一位时,有A44=24种排法,当甲排在第二位时,有A13·A33=18种排法,所以共有方案24+18=42(种),故选B.答案 B4.如图,将1,2,3填入3×3的方格中,面是一种填法,则不同的填写方法共有().A.6种B.12种C.24种D.48种解析只需要填写第一行第一列,其余即确定了.因此共有A33A22=12(种).答案 B5.某工程队有6项工程需要先后单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工程丙必须在工程乙完成后才能进行,又工程丁必须在工程丙完成后立即进行,那么安排这6项工程的不同排法种数是________(用数字作答).解析可将6项工程分别用甲、乙、丙、丁、a、b表示,要求是甲在乙前,乙在丙前,并且丙丁相邻丙在丁前,可看作甲、乙、丙丁、a、b五个元素的排列,可先排a、b,再排甲、乙、丙丁共A25C33=20种排法,也可先排甲、乙、丙丁,再排a、b,共C35A22=20种排法.答案20考向一排列问题【例1】►六个人按下列要求站成一排,分别有多少种不同的站法?(1)甲不站在两端;(2)甲、乙必须相邻;(3)甲、乙不相邻;(4)甲、乙之间恰有两人;(5)甲不站在左端,乙不站在右端;[审题视点] 根据题目具体要求,选择恰当的方法,如捆绑法、插空法等.解(1)A25A44=480;(2)A22A55=240;(3)A44A25=480;(4)A22A24A33=144;(5)A66-2A55+A44=504;【训练1】用0,1,2,3,4,5六个数字排成没有重复数字的6位数,分别有多少个?(1)0不在个位;(2)1与2相邻;(3)1与2不相邻;(4)0与1之间恰有两个数;(5)1不在个位;(6)偶数数字从左向右从小到大排列.解(1)A25A44=480;(2)A22A14A44=192;(3)A15A55-A22A14A44=408,(4)A24A12A22+A24A33=120;(5)A66-2A55+A44=504;(6)A36-A35=60.考向二组合问题【例2】►某医院有内科医生12名,外科医生8名,现选派5名参加赈灾医疗队,其中(1)某内科医生甲与某外科医生乙必须参加,共有多少种不同选法?(2)甲、乙均不能参加,有多少种选法?(3)甲、乙两人至少有一人参加,有多少种选法?(4)队中至少有一名内科医生和一名外科医生,有几种选法?[审题视点] “无序问题”用组合,注意分类处理.解(1)只需从其他18人中选3人即可,共有C318=816(种);(2)只需从其他18人中选5人即可,共有C518=8 568(种);(3)分两类:甲、乙中有一人参加,甲、乙都参加,共有C12C418+C318=6 936(种);(4)法一(直接法):至少有一名内科医生和一名外科医生的选法可分四类:一内四外;二内三外;三内二外;四内一外,所以共有C112C48+C212C38+C312C28+C412C18=14 656(种).法二(间接法):由总数中减去五名都是内科医生和五名都是外科医生的选法种数,得C520-(C512+C58)=14 656(种).【训练2】甲、乙两人从4门课程中各选修2门,(1)甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有多少种?(2)甲、乙所选的课程中至少有一门不相同的选法有多少种?解(1)甲、乙两人从4门课程中各选修2门,且甲、乙所选课程中恰有1门相同的选法种数共有C24C12C12=24(种).(2)甲、乙两人从4门课程中各选两门不同的选法种数为C24C24,又甲乙两人所选的两门课程都相同的选法种数为C24种,因此满足条件的不同选法种数为C24C24-C24=30(种).考向三排列、组合的综合应用【例3】►(1)7个相同的小球,任意放入4个不同的盒子中,试问:每个盒子都不空的放法共有多少种?(2)计算x+y+z=6的正整数解有多少组;(3)计算x+y+z=6的非负整数解有多少组.[审题视点] 根据题目要求分类求解,做到不重不漏.解(1)法一先将其中4个相同的小球放入4个盒子中,有1种放法;再将其余3个相同的小球放入4个不同的盒子中,有以下3种情况:①某一个盒子放3个小球,就可从这4个不同的盒子中任选一个放入这3个小球,有C14种不同的放法;②这3个小球分别放入其中的3个盒子中,就相当于从4个不同的盒子中任选3个盒子,分别放入这3个相同的小球,有C34种不同放法;③这3个小球中有两个小球放在1个盒子中,另1个小球放在另一个盒子中,从这4个不同的盒子中任选两个盒子排成一列,有A24种不同的方法.综上可知,满足题设条件的放法为C14+C34+A24=20(种).【训练3】有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?(1)分成1本、2本、3本三组;(2)分给甲、乙、丙三人,其中一人1本,一人2本,一人3本;(3)分成每组都是2本的三组;(4)分给甲、乙、丙三人,每人2本.解(1)分三步:先选一本有C16种选法;再从余下的5本中选2本有C25种选法;对于余下的三本全选有C33种选法,由分步乘法计数原理知有C16C25C33=60种选法.(2)由于甲、乙、丙是不同的三人,在(1)的基础上,还应考虑再分配的问题,因此共有C16C25C33A33=360种选法.(3)先分三步,则应是C26C24C22种选法,但是这里面出现了重复,不妨记6本书为分别A、B、C、D、E、F,若第一步取了(AB,CD,EF),则C26C24C22种分法中还有(AB、EF、CD),(CD、AB、EF)、(CD、EF、AB)、(EF、CD、AB)、(EF、AB、CD)共有A33种情况,而且这A33种情况仅是AB、CD、EF的顺序不同,因此,只算作一种情况,故分配方式有C26C24C22A33=15(种).(4)在问题(3)的基础上再分配,故分配方式有C26C24C22A33·A33=C26C24C22=90(种).【例4】►有20个零件,其中16个一等品,4个二等品,若从20个零件中任意取3个,那么至少有1个一等品的不同取法有多少种?错因第二步若取出一等品则与第一步取出的一等品有了先后顺序,从而使取法重复.实录按分步原理,第一步确保1个一等品,有C116种取法;第二步从余下的19个零件中任意取2个,有C219种不同的取法,故共有C116C219=2 736种取法.正解法一将“至少有1个是一等品的不同取法”分三类:“恰有1个一等品”,“恰有2个一等品”,“恰有3个一等品”,由分类计数原理有:C116C24+C216C14+C316=1 136(种).法二考虑其对立事件“3个都是二等品”,用间接法:C320-C34=1 136(种).【变式4】在10名演员中,5人能歌,8人善舞,从中选出5人,使这5人能演出一个由1人独唱4人伴舞的节目,共有几种选法?[尝试解答]本题中的“双面手”有3个,仅能歌的2人,仅善舞的5人.把问题分为:(1)独唱演员从双面手中选,剩下的2个双面手和只能善舞的5个演员一起参加伴舞人员的选拔;(2)独唱演员不从双面手中选拔,即从只能唱歌的2人中选拔,这样3个双面手就可以和只能善舞的5个演员一起参加伴舞人员的选拔.故选法种数是C13C47+C12C48=245.二项式定理答案【复习指导】二项式定理的核心是其展开式的通项公式,复习时要熟练掌握这个公式,注意二项式定理在解决有关组合数问题中的应用基础训练1.(2011·福建)(1+2x)5的展开式中,x2的系数等于().A.80 B.40 C.20 D.10解析T r+1=C r5(2x)r=2r C r5x r,当r=2时,T3=40x2.答案 B2.若(1+2)5=a+b2(a,b为有理数),则a+b=().A.45 B.55 C.70 D.80解析(1+2)5=1+52+10(2)2+10(2)3+5(2)4+(2)5=41+29 2由已知条件a=41,b=29,则a+b=70.答案 C3.(人教A版教材习题改编)若(x-1)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a2+a4的值为().A.9 B.8 C.7 D.6解析令x=1,则a0+a1+a2+a3+a4=0令x=-1,则a0-a1+a2-a3+a4=16∴a0+a2+a4=8.答案 B4.(2011·重庆)(1+3x)n(其中n∈N且n≥6)的展开式中x5与x6的系数相等,则n =().A.6 B.7 C.8 D.9解析T r+1=C r n(3x)r=3r C r n x r由已知条件35C5n=36C6n即C5n=3C6nn!5!(n-5)!=3n!6!(n-6)!整理得n=7答案 B5.(2011·安徽)设(x-1)21=a0+a1x+a2x2+…+a21x21,则a10+a11=________. 解析T r+1=C r21x21-r(-1)r=(-1)r C r21x21-r由题意知a 10,a 11分别是含x 10和x 11项的系数,所以a 10=-C 1121,a 11=C 1021, ∴a 10+a 11=C 1021-C 1121=0.答案 0考向一 二项展开式中的特定项或特定项的系数【例1】►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. 解 通项公式为T r +1=C r n x n -r 3(-3)r x -r 3=(-3)r C r n x n -2r 3.(1)∵第6项为常数项,∴r =5时,有n -2r3=0,解得n =10. (2)令n -2r 3=2,得r =12(n -6)=2,∴x 2的项的系数为C 210(-3)2=405.(3)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧10-2r3∈Z ,0≤r ≤10,r ∈Z .令10-2r 3=k (k ∈Z ),则10-2r =3k ,即r =5-32k ,∵r ∈Z ,∴k 应为偶数,∴k =2,0,-2,即r =2,5,8.∴第3项,第6项,第9项为有理项,它们分别为405x 2,-61 236,295 245x -2.【训练1】 (2011·山东)若⎝ ⎛⎭⎪⎫x -a x 26展开式的常数项为60,则常数a 的值为________.解析 二项式⎝⎛⎭⎪⎫x -a x 26展开式的通项公式是T r +1=C r 6x 6-r (-a )r x -2r =C r 6x 6-3r(-a )r ,当r =2时,T r +1为常数项,即常数项是C 26a ,根据已知C 26a =60,解得a=4. 答案 4考向二 二项式定理中的赋值。
第一章事件与概率讲解

习题集第一章 事件与概率1.在某城市中,公发行三种报纸A,B,C.在这个城市的居民中,订阅A 的占45%,订阅B 的占35%,订阅C 的占30%,同时订阅A 及B 的占10%,同时订阅A 及C 的占8%,同时订阅B 及C 的占5%,同时订阅A,B,C 的占3%.试求下列百分率:(1)只订阅A 的;(2) 只订阅A 及B 的;(3)只订阅一种报纸的;(4)正好订阅两种报纸的;(5)至少订阅一种报纸的;(6)不订阅报纸的。
解:(1)P A {只订购的}()()()(){}P{A(B C)}P A P AB P AC P ABC =⋃-+-= 0.450.1.0.080.030.30=--+=(2) P {只订购A 及B 的}{}()()P AB C P AB P ABC 0.100.030.07=-=-=-=}(3) P {只订购A 的}0.30=P {只订购B 的}()P{B (A C)}0.350.100.050.030.23=-⋃=-+-=P {只订购C 的}()P{C (A B)}0.300.050.080.030.20=-⋃=-+-=故P {只订购一种报纸的}=P{只订购A}+P{只订购B}+P{只订购C}. 0.300.230.200.73=++=(4)P{正好订购两种报纸的}()()() P{AB C AC B BC A }-⋃-⋃-=()()() P AB ABC P AC ABC P BC ABC =-+-+-()()()0.10.030.080.03.0.050.030.070.050.020.14=-+-+-=++=.(5)P {至少订购一种报纸的}= P {只订一种的}+ P {恰订两种的}+ P {恰订三种的}0.730.140.030=++=. (6)P {不订任何报纸的}10.900.10=-= . 2.若A ,B ,C 是随机事件,说明下列关系式的概率意义:(1)A ABC =;(2)A C B A = ;(3)C AB ⊂;(4)BC A ⊂.解:(1)ABC A C A B A ABC A BC A ⊃⊃⇒⊂⊃⇒=且显然)(,若A 发生,则B 与C 必同时发生。
涂色问题

《排列组合中的涂色问题专题讲座》排列组合中的涂色问题是近几年高考中常考的一类试题,这类问题主要考察学生的分析问题、解决问题的能力,特别是考察对分类计数原理和分步计数原理的理解和应用,解决这类问题大致有两种方法:一是直接法,一个区域一个区域的来解决,但要考虑先从哪个区域入手,往往是与其它区域都相邻的区域首先考虑,同时要注意这类试题往往要求相邻区域不同色,不相邻区域可以同色,则在解决与第一区域不相邻的一块时,要进行分类讨论,因为这一块的涂法对后面的区域有影响;二是从颜色入手,条件中的颜色种数可能大于区域块数,也可能小于区域块数,但不是说所有的颜色都用上,因此可从颜色入手,分类讨论例1:如下图:一个地区分为5个行政区分域,现给地图着色,要求相邻区域不能使用同一种颜色,现有4种颜色可供选择, 解析:充分理解条件是解决问题的关键1)5个区域,4种颜色,相邻区域不同色,则必须至少有两个不相邻区域同色 2)4种颜色供选择隐含着不必把四种颜色用完,只要满足要求即可,也可理解为只用3种颜色也可以满足要求,实际上两个条件合起来就是可以涂4种或3种颜色3)根据以上分析,可以分类解决,分类的标准是看哪两个区域同色 分类解决如下:1)2、4同色,其余不同色,且四种颜色都用上,实际上是四种颜色全排列(把2与4看成一块区域),有44A 种不同的涂法2)3、5同色,其余问题同上,则也有44A 种不同的涂法3)2与4同色,3与5同色,但这两类不同色,实际上是用四种颜色中的3种涂色,有34A 种不同的涂法。
则共有44A +44A +34A =72种不同的涂法点评:本题中区域少于色的种数,要对条件充分理解,但这种方法思路比较乱 另解:(从颜色入手)4种颜色都用完,则2、4或3、5必须有一对同色,则结果为4412A C 3种颜色解决问题,则2、4同色,3、5同色,则结果为343334A A C则共有72种不同的涂色方法另解:(从区域入手):4种颜色用A 、B 、C 、D 来表示(1)涂第一区域有4种涂法,例如涂A(2)涂第二区域有3种涂法,例如涂B(3)涂第三区域有2种涂法,。
园林树木学复习思考题及参考答案

园林树木学复习思考题及参考答案一、名词解释:1. 园林树木学——以园林建设为宗旨,对园林树木的分类、习性、繁殖、栽培管理和应用等方面进行系统研究的学科称园林树木学。
2. 生长——植物在同化外界物质的过程中,通过细胞的分裂和扩大导致体积和重量不可逆的增加称生长。
3. 物候期——生物在进化过程中,生物的生命活动随气候变化而在形态和生理机能有与之相应的规律变化,称物候期。
4. 开花期——指观测株上5%的花瓣完全展开至残留约5%的花这一时期。
5. 芽的潜伏力——当枝条受到某种刺激或冠外围枝处于衰弱时,能由潜伏芽发生新梢的能力称芽的潜伏力。
6. 叶幕——指叶在树冠内集中分布区而言,它是树冠叶面积总量的反映。
7. 温周期——植物对昼夜温度变化的适应性称温周期。
8. 湿生植物——在潮湿环境中才能正常生长发育的植物类型。
9. 中性植物——在PH值在6.5~7.5之间的土壤中生长最佳的植物称中性植物。
10. 色相——各种群体所具有的色彩形象称色相。
11. 种——是自然界中客观存在的一种类群。
这种类群的所有个体都有着极其近似的形态特征和生理、生态特性,个体间可以自然交配产生正常后代而使种族延续,它们在自然界中又占有一定的分布区域。
12. 干性——树木中心干的强弱和维持时间的长短称干性。
13. 层性——由于顶端优势和芽的异质性,使主枝在中心干上的分布或二级枝在主枝上的分布形成明显的层次称之为“层性”。
14. 生存条件的不可代替性——生态因子虽互有影响、紧密联系,但生存条件是不可代替的,缺一不可用另一来代替。
15. 生长期积温——植物在生长期中高于某温度数值以上的昼夜平均温度的总和称该植物的生长期积温。
16. 自然群体——生长在一定地区内,并适应于该区域环境综合因子的许多互有影响的植物个体所组成。
它有一定的组成结构和外貌,依历史的发展而演变。
17. 群系组——根据建群种亲缘关系近似(同属或相近属)生活型(3级或4级)近似或生境相近而分为群系组,但划入同一群系组的各群系,其生态特点一定是相近的。
园艺工考试:花卉工考试测试题

园艺工考试:花卉工考试测试题1、填空题催延花期的措施主要有:温度调控、光照调控、()、栽培技术的控制。
正确答案:化学药剂处理2、单选()寓意出淤泥而不染A.竹B.兰花C.莲D.松正确答案:C3、填(江南博哥)空题四季秋海棠的繁殖方式有()等,一般以播种()方式为主。
正确答案:播种、扦插、分株;繁殖4、名词解释转盆正确答案:在单屋温室及不等式温室光线多由南方射入,为了防止植物偏向一边生长,破坏匀称的株型,应该在隔一定的天数后转换花盆的方向,是植物均匀生长。
5、填空题世界上著名的五大切花是:()。
正确答案:菊花、非洲菊、唐菖蒲、香石竹、月季6、填空题根据温室的利用目的分为:生产温室和()。
正确答案:观赏温室7、填空题引种驯化首先必须充分了解植物材料的遗传变异性、()、栽培技术。
正确答案:生态条件8、判断题病原数量多就能造成病害流行。
正确答案:错9、判断题热风加热的特点是温室内温度上升速度快,停止加热且温度下降也慢。
正确答案:错10、判断题冰雹天气常出现在冬季。
正确答案:错11、填空题依植物对水分的要求将其分为()等两大类。
正确答案:水生、陆生12、填空题一串红的繁殖一般采用()或()方法。
正确答案:播种;扦插13、判断题城市园林生态系统是具有“纳污吐新“负反馈调节机制的系统。
正确答案:对14、填空题观赏树木按照树种的观赏特性分为花木类、叶木类、果木类、荫木类、()、林木类、竹类、篱木类八种类型。
正确答案:蔓木类15、问答题简述香龙血树烛的生态习性、繁殖方法以及栽培管理过程。
正确答案:生态习性喜温高温多湿环境。
冬季高温品种15℃左右,其它种5-10℃。
喜光照充足。
繁殖方法扦插、压条、播种。
扦插宜在室内或夏季户外。
栽培管理栽培以肥沃、疏松和排水良好的砂质壤土为宜。
盆栽以腐叶土、培养土和粗沙的混合土最好。
香龙血树的生长适温为18~24℃;香龙血树喜湿,怕涝。
叶生长旺盛期,保持盆土湿润,空气湿度在70%~80%,并向叶面经常喷水,但盆土不能积水。
给地图着色--一种行之有效的树图法

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3 种
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意 解方与巧 题 法 技
给地 图着 色—— 一种 行之 有 效 的树 图法
广西横 县第二 高级 中学( 3 3 0 周济 红 500 )
有 四种不同的颜色可以给一 张地 图着色 , 并且使 得任何两个相邻 的区域颜色不相 同, 这就是古代数学
的 一个 重 要 成 果 , 明 给 不 同 的 区域 着 色 , 一 个 历 说 是 分步 : 着色 : 一 ① 二 ②
r ● ● ● ( 、 ● l
以选择使用 , 则不同的染色方法总数为
解: 画树 图如 下 : 分步 : ① ② ③
E B
种.
口 6
图 l
着色 : B C A 种 数 : 4 3 5
着色 : B C D A
,… …
“
种 数 : 4 3 同 A … …b 5
E
() 区域 3和 5同 色 , C 种 , 域 2和 4同 2若 有 j 区
色共有 a 种 , 则区域 1可在余下 的 2种颜色 中任选 种, 有 种 , 种 选 法共 有 C a =2 . 此 { 4种
一
综 上 所 述 , 知 不 同 的着 色 方 法有 7 种 . 可 2 【 3 将 一 个 四棱 锥 的 每 一 个 顶 点 染 上 一 种 例 】 ④ D 同 颜 色, 并使 同一条棱的两端 异色 , 只有五种颜 色可 若 A
人教课标版高中数学选修2-3《分类加法与分步乘法(第2课时)》教学设计

1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理(第2课时)一、教学目标1.核心素养通过学习分类加法计数原理和分步乘法计数原理,能够区分“分类”和“分步”,为拥有良好的计数能力打下基础,从而提高了学生的数学运算能力和逻辑推理能力.2.学习目标(1)进一步理解和掌握分类计数原理和分步计数原理.(2)能根据具体问题特征,用计数原理解决一些实际问题3.学习重点理解掌握两个计数原理4.学习难点能根据具体问题特征,用计数原理解决一些实际问题二、教学设计(一)课前设计1.预习任务任务1找出两个计数原理的区别以及注意事项2.预习自测1.某小组有5个男同学,3个女同学,从这个小组中任选一个男同学和一个女同学去做广播操,一共有()种选法A.15B.8C.5D.3解:A2.某通信公司发出的电话号段为139ABCDEFGH,其中前7位已经确定,后面四位号码由6或者8组成,则这样的电话号码一共有()个A.8B.16C.32D.40解:B3. )++x++)(的展开式中的项数是()++ymz)(d(nabcA.48项B.36项C.24项D.12项解:C(二)课堂设计1.知识回顾用两个计数原理解决计数问题时,开始计算之前先分析需要分类还是分步.注意事项:分类后再分别对每一类进行计数,最后用分类加法计数原理求和,得到总数.分步要做到步骤完整,步与步之间要相互独立,根据分步乘法计数原理,把完成每一步的方法数相乘得到总数.2.问题探究问题探究一 组数问题 例1:已知0,1,2,3,4这五个数字.(1)用这五个数字可以组成多少个无重复数字的四位密码?(2)用这五个数字可以组成多少个无重复数字的四位数?(3)用这五个数字可以组成多少个无重复数字的四位奇数?(4)用1,2两个数字组成四位数,1,2都至少出现一次,这样的四位数有多少个?(5)用这五个数字可以组成多少个比14320大的无重复数字的数?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:(1)四位密码无重复,因此有1202345=⨯⨯⨯个(2)无重复四位数,首位不能为0,先排首位,有4种选择,再依次排其它位置,共有 962344=⨯⨯⨯个(3)第一步定个位,只能从1,3中任取一个有2种方法,第二步定首位,把1,2,3,4中除去用过的一个还有3个可任取一个有3种方法,第三步,第四步把剩下的包括0在内的还有3个数字先排百位有3种方法,再排十位有2种方法.由分步乘法计数原理共有2×3×3×2=36(个).(4)采用间接法,若不考虑数字1,2至少都出现一次的限制条件,则个位、十位、百位、千位每个“位置”都有两种选择,所以共有=16个四位数,然后再减去“2222,1111”这两个数,故共有16-2=14个满足要求的四位数.(5)法一.比14320大可分为首字母为2,3,4三类.若首字母为2,则有241234=⨯⨯⨯个,若首字母为3,4.同理各有24个.所以共有24+24+24=72个.点拨:对于组数问题的计数要注意:(1)在同一题目中涉及这两个原理时,必须搞清是先“分类”,还是先“分步”,弄清楚“分类”和“分步”的标准(2)对于数字问题,要注意是否允许数字重复,各位上的数字是否受到某些条件限制.一般按特殊位置(末位或首位)由谁占领来分类,每类中再分步来计数.(3)当类别较多时,可用间接法.问题探究二 染色问题. 例2 如图所示,要给计、数、原、理四个区域分别涂上3种不同颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,有多少种不同的涂色方法?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:涂色从“原”或者 “数”区域开始涂色.从“原”区域开始,有三个选择,接着“计”和“理”区域不能相同,且不能和“原”相同,“数”不能与“计”和“理”相同,故有61123=⨯⨯⨯种方法.例3如下图所示,将一个四棱锥的每一个顶点染上一种颜色,并使同一条棱上的两端异色,如果只有5种颜色可供使用,求不同的染色方法总数.【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:方法一:可分为两大步进行,先将四棱锥一侧面三顶点染色,然后再分类考虑另外两顶点的染色数,用分步乘法原理即可得出结论.由题设,四棱锥S —ABCD 的顶点S 、A 、B 所染的颜色互不相同,它们共有5×4×3=60种染色方法.当S 、A 、B 染好时,不妨设其颜色分别为1、2、3,若C 染2,则D 可染3或4或5,有3种染法;若C 染4,则D 可染3或5,有2种染法;若C 染5,则D 可染3或4,有2种染法.可见,当S 、A 、B 已染好时,C 、D 还有7种染法,故不同的染色方法有60×7=420种.方法二:以S 、A 、B 、C 、D 顺序分步染色.第一步,S 点染色,有5种方法;第二步,A 点染色,与S 在同一条棱上,有4种方法;第三步,B 点染色,与S 、A 分别在同一条棱上,有3种方法;第四步,C 点染色,也有3种方法,但考虑到D 点与S 、A 、C 相邻,需要针对A 与C 是否同色进行分类,当A 与C 同色时,D 点有3种染色方法;当A 与C 不同色时,因为C 与S 、B 也不同色,所以C 点有2种染色方法,D 点也有2种染色方法.由分步乘法、分类加法计数原理得不同的染色方法共有5×4×3×(1×3+2×2)=420种.方法三:按所用颜色种数分类.第一类,5种颜色全用,共有12012345=⨯⨯⨯⨯种不同的方法;第二类,只用4种颜色,则必有某两个顶点同色(A 与C ,或B 与D),共有2×(5×4×3×2)=240(种不同的方法;第三类,只用3种颜色,则A 与C 、B 与D 必定同色,共有5×4×3=60种不同的方法. 由分类加法计数原理,得不同的染色方法总数为120+240+60=420种.点拨:涂色(种植)问题的一般思路:(1)为便于分析问题,先给区域(种植品种)标上相应序号;(2)按涂色(种植)的区域顺序分步或按颜色(种植品种)恰当选取情况分类;(3)选择适当的计数原理求解.3.课堂总结【知识梳理】(1)分类加法计数原理,分步乘法计数原理(2)组数问题与染色问题【重难点突破】(1)组数问题时,注意题目对数字重复有无要求, 特殊位置优先考虑.(2)染色问题(1)按区域的不同以区域为主分步计数,用分步乘法计数原理分析;(2)以颜色为主分类讨论法,适用于“区域、点、线段”问题,用分类加法计数原理分析.4.随堂检测1.8本不同的书,任选3本分给3个同学,每人1本,有多少种不同的分法?( )A.6B.12C.336D.27【知识点:分步乘法原理】答案:C2.由数字1,2,3组成的无重复数字的整数中,偶数的个数为( )A.15B.12C.10D.5【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:D解析:分三类,第一类组成一位整数,偶数有1个;第二类组成两位整数,其中偶数有2个;第三类组成3位整数,其中偶数有2个.由分类加法计数原理知共有偶数5个.3.从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种中选出3种,分别种在3不同土质的三块土地上,其中黄瓜必须种植,不同的种植方法有()A.24种B.18种C.12种D.6种【知识点:分步乘法原理,间接法;】答案:B解析:法一:(直接法)若黄瓜种在第一块土地上,则有3×2=6种不同的种植方法.同理,黄瓜种在第二块、第三块土地上均有3×2=6种不同的种植方法.故不同的种植方法共有6×3=18种.法二:(间接法)从4种蔬菜中选出3种种在三块地上,有4×3×2=24种方法,其中不种黄瓜有3×2×1=6种方法,故共有不同的种植方法24-6=18种.4.用1,2,3三个数字组成一个四位数,规定这三个数必须全部使用,且同一数字不能相邻,这样的四位数()A.36个B.18个C.9个D.6个【知识点:分步乘法原理】答案:B解析:分三步完成,第一步,确定哪一个数字被使用2次,有3种方法;第二步,把这2个相同的数字排在四位数不相邻的两个位置上,有3种方法;第三步,将余下的2个数字排在四位数余下的两个位置上,有2种方法.故有3×3×2=18个不同的四位数.5.有四位同学参加三项不同的竞赛.(1)每位学生必须参加且只能参加一项竞赛,有多少种不同结果?(2)每项竞赛只允许一位学生参加,有多少种不同结果?【知识点:分步乘法原理】解:(1)学生可以选择竞赛项目,而竞赛项目对于学生无条件限制,所以每位学生均有3个不同的机会.要完成这件事必须是每位学生参加的竞赛全部确定下来才行,因此需分四步.而每位学生均有3个不同机会,所以用分步乘法计数原理可得不同结果有3×3×3×3=81(种).(2)竞赛项目可挑选学生,而学生无选择项目的机会,每一个项目可挑选4位不同学生中的一位.要完成这件事必须是每项竞赛所参加的学生全部确定下来才行,因此需分三步,用分步乘法计数原理可得不同结果有4×4×4=64(种).点拨:解答此题至关重要的是学生选定竞赛项目还是竞赛项目选定参赛学生人数,对事情完成的方式有准确的认识理解.(三)课后作业基础型自主突破1.由0,3,2三个数字组成的三位数(允许数字重复)的个数为()A.27B.18C.12D.6【知识点:分步乘法原理】答案:B解析:分三步,分别取个位、十位、百位上的数字,分别有3种、3种、2种取法,故共可得3×3×2=18个不同的三位数.2.某同学逛书店,发现三本喜欢的书,决定至少买其中的一本,则购买方案有()A.3种B.6种C.7种D.9种【知识点:分类加法原理;数学思想:分类讨论】答案:C解析:买一本,有3种方案;买两本,有3种方案;买三本有1种方案.因此共有方案:3+3+1=7(种).3.某市汽车牌照号码(由4个数字和1个字母组成)可以上网自编,但规定从左到右第二个号码只能从字母B,C,D中选择,其他四个号码可以从0~9这十个数字中选择(数字可以重复).某车主第一个号码(从左到右)只想在数字3,5,6,8,9中选择,其他号码只想在1,3,6,9中选择,则他的车牌号码所有可能的情况有()A.180种B.360种C.720种D.960种【知识点:分步乘法原理】答案:D解析:分五步完成,第i步取第i个号码(i=1,2,3,4,5).由分步乘法计数原理,可得车牌号码共有5×3×4×4×4=960种.4.用数字2,3组成四位数,且数字2,3至少都出现一次,这样的四位数的个数是()A.20B.16C.14D.12【知识点:间接法;】答案:C解析:因为四位数的每个位数上都有两种可能性(取2或3),其中四个数字全是2或3的不合题意,所以适合题意的四位数共有2×2×2×2-2=14(个).5.甲、乙、丙3个班各有三好学生3,5,2名,现准备推选2名来自不同班的三好学生去参加校三好学生代表大会,共有________种不同的推选方法.答案:31【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:分为三类:第一类,甲班选一名,乙班选一名,根据分步乘法计数原理,选法有3×5=15(种);第二类,甲班选一名,丙班选一名,根据分步乘法计数原理,选法有3×2=6(种);第三类,乙班选一名,丙班选一名,根据分步乘法计数原理,选法有5×2=10(种).综合以上三类,根据分类加法计数原理,不同选法共有15+6+10=31(种).6.如图,从A→C有________种不同的走法.解析:分为两类,不过B点有2种方法,过B点有2×2=4种方法,共有4+2=6种方法.【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:6能力型师生共研7.如图所示,用四种不同的颜色给图中的A,B,C,D,E,F六个点涂色,要求每个点涂一种颜色,且图中每条线段的两个端点涂不同颜色,则不同的涂色方法共有()A.288种B.264种C.240种D.168种【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:B解析:先涂A,D,E三个点,共有4×3×2=24种涂法,然后按B,C,F的顺序涂色,分为两类:一类是B与E或D同色,共有2×(2×1+1×2)=8种涂法;另一类是B与E和D均不同色,共有1×(1×1+1×2)=3种涂法.所以涂色方法共有24×(8+3)=264种.8.在一块并排10垄的田地中,选择2垄分别种植A,B两种作物,每种作物种植一垄.为有利于作物生长,要求A,B两种作物的间隔不小于6垄,则不同的选垄方法有________种.(用数字作答)【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:分两步:第一步,先选垄,如图,共有6种选法.第二步,种植A,B两种作物,有2种选法.因此,由分步乘法计数原理知,不同的选垄种植方法有6×2=12种.答案:129.把一个圆分成3个扇形,现在用5种不同的颜色给3个扇形涂色,要求相邻扇形的颜色互不相同,问(1)有多少种不同的涂法?(2)若分割成4个扇形呢?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解:(1)不同的涂色方法是5×4×3=60种.(2)如图所示,分别用a,b,c,d记这四个扇形.先考虑给a,c涂色,分两类:第一类给a,c涂同种颜色,共5种涂法;再给b涂色,有4种涂法;最后给d涂色,也有4种涂法.由分步乘法计数原理知,此时共有5×4×4种涂法.第二类给a,c涂不同颜色,共有5×4种涂法;再给b涂色,有3种方法;最后给d涂色,也有3种方法.此时共有5×4×3×3种涂法.由分类加法计数原理知,共有5×4×4+5×4×3×3=260种涂法.10.若直线方程Ax+By=0中的A,B可以从0,1,2,3,5这五个数字中任取两个不同的数字,则方程所表示的不同直线共有多少条?【知识点:分类加法原理;数学思想:分类讨论】解:分两类完成.第一类,当A或B中有一个为0时,表示的直线为x=0或y=0,共2条.第二类,当A,B不为0时,直线Ax+By=0被确定需分两步完成.第一步,确定A的值,有4种不同的方法;第二步,确定B的值,有3种不同的方法.由分步乘法计数原理知,共可确定4×3=12条直线.由分类加法计数原理知,方程所表示的不同直线共有2+12=14条.探究型多维突破11.下图的阴影部分由方格纸上3个小方格组成,我们称这样的图案为L形,那么在由3×5个小方格组成的方格纸上可以画出不同位置的L形图案的个数为________(注:其他方向的也是L形).【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:32解析:每四个小正方形图案都可画出四个不同的L形图案,该图中共有8个这样的小正方形.故可画出不同的位置的L形图案的个数为4×8=32.1 2 312.的9个小正方形,使得任意相邻(有公共边的)小正方形所涂颜色都不相同,且标号为1、5、9的小正方形涂相同的颜色,则符合条件的所有涂法共有多少种?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:108解析:分步求解.只要在涂好1,5,9后,涂2,3,6即可,若3与1,5,9同色,则2,6的涂法为2×2,若3与1,5,9不同色,则3有两种涂法,2,6只有一种涂法,同理涂4,7,8,即涂法总数是C13(2×2+C12×1)×(2×2+C12×1)=3×6×6=108.自助餐1.用1、2、3、4四个数字可以排成不含重复数字的四位数有()A. 265个B.232个C.128个D.24个【知识点:分步乘法原理】答案:D2.用1、2、3、4四个数字可排成必须含有重复数字的四位数有()A. 265个B.232个C.128个D.24个【知识点:间接法;】答案:B 间接法:4×4×4×4-4×3×2×1=232个3.3科老师都布置了作业,在同一时刻4名学生都做作业的可能情况有()A.43种B.34种C.4×3×2种D.1×2×3种【知识点:分步乘法原理】答案:B4.把4张同样的参观券分给5个代表,每人最多分一张,参观券全部分完,则不同的分法共有()A.120种B.1024种C.625种D.5种【知识点:间接法,分步乘法原理】答案:D 间接法:参观券相同,没分到的代表有五种可能.5.从集合{1,2,3}和{1,4,5,6}中各取1个元素作为点的坐标,则在直角坐标系中能确定不同点的个数为()A.12B.11C.24D.23【知识点:分类加法原理,分步乘法原理】答案:D解析:先在{1,2,3}中取出1个元素,共有3种取法,再在{1,4,5,6}中取出1个元素,共有4种取法,取出的2个数作为点的坐标有2种方法,由分步乘法计数原理知不同的点的个数有N =3×4×2=24(个).又点(1,1)被算了两次,所以共有24-1=23(个).6.若自然数n 使得作竖式加法n +(n +1)+(n +2)均不产生进位现象,则称n 为“良数”.例如:32是“良数”,因为32+33+34不产生进位现象;23不是“良数”,因为23+24+25产生进位现象.那么小于1 000的“良数”的个数为( )A.27B.36C.39D.48【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:D 解析: 一位良数有0,1,2,共3个;两位数的良数十位数可以是1,2,3,两位数的良数有10,11,12,20,21,22,30,31,32,共9个;三位数的良数有百位为1,2,3,十位数为0的,个位可以是0,1,2,共3×3=9个,百位为1,2,3,十位不是零时,十位个位可以是两位良数,共有3×9=27个.根据分类加法计数原理,共有48个小于1 000的良数.7.从1到10的正整数中,任意抽取两个相加所得和为奇数的不同情形的种数是 种【知识点:分步乘法原理】答案:25.解析:当且仅当偶数加上奇数后和为奇数,从而不同情形有5×5=25种8.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,填写空格的方法数有 种.【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】答案:6 解析:左上方只能填1,右下方只能填9,此时4的上方只能填2.右上方填5时,其下方填6,7,8;右上方填6时,其下方填7,8;右上方填7时,其下方只能填8,此时左下方的两个格填法随之确定.故只能有3+2+1=6种填法.9.(2011湖北理)给n 个则上而下相连的正方形着黑色或白色.当4≤n 时,在所有不同的着色方案中,黑色正方形互不相邻....的着色方案如下图所示:由此推断,当6=n 时,黑色正方形互不相...邻.着色方案共有 种 ,至少有两个黑色正方形相邻..着色方案共有 种.(结果用数值表示)【知识点:间接法,分步乘法原理】n=1 n=2n=3 n=4答案:43,21解析:设n 个正方形时黑色正方形互不相邻....的着色方案数为n a ,由图可知, 21=a ,32=a ,213325a a a +=+==,324538a a a +=+==,由此推断 1365435=+=+=a a a ,21138546=+=+=a a a ,故黑色正方形互不相邻....着色方案共有21种;由于给6个正方形着黑色或白色,每一个小正方形有2种方法,所以一共有6422222226==⨯⨯⨯⨯⨯种方法,由于黑色正方形互不相邻....着色方案共有21种,所以至少有两个黑色正方形相邻..着色方案共有432164=-种着色方案,故分别填43,21. 10.从0,1,2,3,4,5这六个数字中任取三个不同数字组成三位数(1)能组成三位数的个数为多少个?(2)能组成多少个不同的三位偶数?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解:(1)分三步:第一步,取1个数字排在百位上,不能取0,有5种方法;第二步,从余下的五个数字中取1个作十位,有5种方法;第三步,从余下的4个数字中取1个作个位,有4种方法.根据分步乘法计数原理,共有5×5×4=100种方法,即得100个三位数.(2)分为两类:情况1:个位为0,此时有5×4=20个情况2:个位不为0,此时个位有2种选择.百位不能为0,不能与个位重复,有4种选择 此时有2×4×4=32个总共有20+32=52个11.学校新校区建造了一个花园,花园分为6个部分(如图所示),现要栽种4种不同颜色的花,每部分栽种一种且相邻部分不能栽种同样颜色的花,不同的栽种方法有多少种?【知识点:分类加法原理,分步乘法原理数学思想:分类讨论】解析:根据6个部分的对称性,按同色、不同色进行分类:(1)4,6同色,1有四种颜色可选,5有三种颜色可选,4有两种颜色可选,2有两种颜色可选,3只有一种颜色可选,共有4×3×2×2×1=48(种).(2)4,6不同色,1有四种颜色可选,5有三种颜色可选,4有两种颜色可选,6有一种颜色可选,若2与4同色,则3有两种,若2与4不同色,则3有一种,共有4×3×2×1×(2+1)=72(种).故共有120种不同的栽种方法.12.把1,2,3,4,5这五个数字组成无重复数字的五位数,并把它们按由小到大的顺序排列成一个数列.(1)43 251是这个数列的第几项?(2)这个数列的第96项是多少?(3)求这个数列的各项和.【知识点:分步乘法原理】解:将由1,2,3,4,5这五个数字组成无重复数字的五位数按万位数字分类,共五类,每类组成的数字数为:4×3×2×1=24(个).(1)万位数字为4,且比43 251小的数的个数有:3×2×1+3×2×1+2+1=15(个),所以43 251是这个数列的第3×24+15+1=88(项).(2)因为96=4×24,所以这个数列的第96项是45 321.(3)因为五位数可写为:a×104+b×103+c×102+d×10+e所以这个数列的各项和为:(5+4+3+2+1)×(10 000+1 000+100+10+1)×24=3 999 960.。
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另解:按ABCD顺序种花,可分AC、同色与不同色有43(1322)84
13.答案:9.如图,作出可行域,
作出直线0:20lxy,将0l平移至过点A处
时,函数2zxy有最大值9.
14. 答案:2.由抛物线21yax的焦点坐标为
1(0,1)4a为坐标原点得,14a,则21
14yx
与坐标轴的交点为(0,1),(2,0),(2,0),则以这三点围成的三角形的面积为14122
15.答案:38.设1ABBC,7cos18B则222252cos9ACABBCABBCB
53AC,582321,21,3328c
acea
.
16.答案:16.设2AB,作COABDE面,
OHAB,则CHAB,CHO为二面角CABD
的平面角
3,cos1CHOHCHCHO
,结合等边三角形ABC
与正方形ABDE可知此四棱锥为正四棱锥,则3ANEMCH
11(),22ANACABEMACAE,11()()22ANEMABACACAE1
2
故EMAN,所成角的余弦值16ANEMANEM
另解:以O为坐标原点,建立如图所示的直角坐标系,
则点(1,1,0),(1,1,0),(1,1,0),(0,0,2)ABEC,
112112
(,,),(,,)222222MN
,
则3121321(,,),(,,),,32222222ANEMANEMANEM,
故EMAN,所成角的余弦值16ANEMANEM.
17.解析:(Ⅰ)在ABC△中,由正弦定理及3coscos5aBbAc
(3,3)A
20xy
0xy
30xy
O
3x
y
x
13题图
z
y
H
o
M
B
D
E
C
N
A
x
16题图(2)
H
o
M
B
D
E
C
N
A
16题图(1)
可得3333sincossincossinsin()sincoscossin5555ABBACABABAB
即sincos4cossinABAB,则tancot4AB;
(Ⅱ)由tancot4AB得tan4tan0AB
2
tantan3tan3tan()1tantan14tancot4tanABBABABBBB≤3
4
当且仅当14tancot,tan,tan22BBBA时,等号成立,
故当1tan2,tan2AB时,tan()AB的最大值为34.
18.解:(1)取BC中点F,连接DF交CE于点O,
ABAC,AFBC
,
又面ABC面BCDE,AF面BCDE,
AFCE
.
2
tantan2CEDFDC
,
90OEDODE,90DOE
,即CEDF,
CE面ADF,CEAD
.
(2)在面ACD内过C点作AD的垂线,垂足为G.
CGAD,CEAD,AD面CEG,EGAD
,
则CGE即为所求二面角的平面角.
233ACCD
CGAD
,63DG,22303EGDEDG,
6CE
,则22210cos210CGGECECGECGGE,
10
πarccos10CGE,即二面角CADE的大小10πarccos
10
.
19. 解:(1)32()1fxxaxx求导:2()321fxxax
当23a≤时,0≤,()0fx≥,()fx在R上递增
当23a,()0fx求得两根为233aax
即()fx在233aa,递增,223333aaaa,递减,
F
O
G
A
C
D
E B
18题图
2
33aa
,
递增
(2)2232333133aaaa≤≥,且23a解得:74a≥
20.解:(Ⅰ)对于甲:
次数
1 2 3 4 5
概率
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
对于乙:
次数
2 3 4
概率
0.4 0.4 0.2
0.20.40.20.80.210.210.64
.
(Ⅱ)表示依方案乙所需化验次数,的期望为20.430.440.22.8E.
21. 解:(Ⅰ)设OAmd,ABm,OBmd
由勾股定理可得:222()()mdmmd
得:14dm,tanbAOFa,4tantan23ABAOBAOFOA
由倍角公式22431baba,解得12ba,则离心率52e.
(Ⅱ)过F直线方程为()ayxcb,与双曲线方程22221xyab联立
将2ab,5cb代入,化简有2215852104xxbb
22
2
121212
411()4aaxxxxxxbb
将数值代入,有2232528454155bb,解得3b
故所求得双曲线方程为:221369xy.
22. 设函数()lnfxxxx.数列na满足101a,1()nnafa.
(Ⅰ)证明:函数()fx在区间(01),是增函数;
(Ⅱ)证明:11nnaa;
(Ⅲ)设1(1)ba,,整数11lnabkab≥.证明:1kab.
22.解析:(Ⅰ)证明:()lnfxxxx,()lnfxx,当(01)x,时,()ln0fxx
故函数()fx在区间(01),是增函数;
(Ⅱ)证明:(数学归纳法证明)(ⅰ)当1n时,101a,11ln0aa
211111
()lnafaaaaa
由函数()fx在区间(01),是增函数,且函数()fx在1x处连续,则()fx在区间(01],是增
函数,21111()ln1afaaaa,即121aa成立;
(ⅱ)假设当(*)xkkN时,11kkaa成立,即1101kkaaa≤
那么当1nk时,由()fx在区间(01],是增函数,1101kkaaa≤得
1()()(1)kkfafaf.而1()nnafa,则121(),()kkkkafaafa
,
121kkaa,也就是说当1nk时,11nnaa
也成立;
根据(ⅰ)、(ⅱ)可得对任意的正整数n,11nnaa恒成立.
(Ⅲ)证明:由()lnfxxxx.1()nnafa可得
kkkkaababaln1
11lnkii
iabaa
1, 若存在某ik≤满足iab≤,则由⑵知:1kiabab≥0
2, 若对任意ik≤都有bai,则kkkkaababaln1
11lnkiiiabaa11lnki
iabab
11()lnkiiabab
bkabaln11
bkabaln11)(11baba
0
,即
1kab
成立.
左平移5π12个单位得到函数πcos23yx的图像.
9.D.由奇函数()fx可知()()2()0fxfxfxxx,而(1)0f,则(1)(1)0ff,
当0x时,()0(1)fxf;当0x时,()0(1)fxf,又()fx在(0),上为
增函数,则奇函数()fx在(,0)上为增函数,01,10xx或.