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- 2018版高考数学一轮复习第十章计数原理第1讲分类加法计数原理与分步乘法计数原理理2017060202105.doc--点击预览
- 2018版高考数学一轮复习第十章计数原理第2讲排列与组合理2017060202106.doc--点击预览
- 2018版高考数学一轮复习第十章计数原理第3讲二项式定理理2017060202107.doc--点击预览
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1第十章 计数原理第 1 讲 分类加法计数原理与分步乘法计数原理一、选择题1.如图,用 4 种不同的颜色涂入图中的矩形 A,B,C,D 中,要求相邻的矩形涂色不同,则不同的涂法有( )A BCDA.72 种 B.48 种C.24 种 D.12 种解析 先分两类:一是四种颜色都用,这时 A 有 4 种涂法,B 有 3 种涂法,C 有 2 种涂法,D 有 1 种涂法,共有 4×3×2×1=24 种涂法;二是用三种颜色,这时 A,B,C 的涂法有 4×3×2=24 种,D 只要不与 C 同色即可,故 D 有 2 种涂法.故不同的涂法共有24+24×2=72 种.答案 A 2.如图,用 6 种不同的颜色把图中 A、 B、 C、 D 四块区域分开,若相邻区域不能涂同一种颜色,则不同的涂法共有( ).A.400 种 B.460 种C.480 种 D.496 种解析 从 A 开始,有 6 种方法, B 有 5 种, C 有 4 种, D、 A 同色 1 种, D、 A 不同色 3种,∴不同涂法有 6×5×4×(1+3)=480(种),故选 C.答案 C3.某省高中学校自实施素质教育以来,学生社团得到迅猛发展,某校高一新生中的五名同学打算参加“春晖文学社” 、 “舞者轮滑俱乐部” 、 “篮球之家” 、 “围棋苑”四个社团.若每个社团至少有一名同学参加,每名同学至少参加一个社团且只能参加一个社团.且同学甲不参加“围棋苑” ,则不同的参加方法的种数为( ).A.72 B.108 C.180 D.216解析 设五名同学分别为甲、乙、丙、丁、戊,由题意,如果甲不参加“围棋苑” ,有下列两种情况:(1)从乙、丙、丁、戊中选一人(如乙)参加“围棋苑” ,有 C 种方法,然后从甲与丙、142丁、戊共 4 人中选 2 人(如丙、丁)并成一组与甲、戊分配到其他三个社团中,有 C A24种方法, 故共有 C C A 种参加方法;3 14243(2)从乙、丙、丁、戊中选 2 人(如乙、丙)参加“围棋苑” ,有 C 种方法,甲与丁、戊24分配到其他三个社团中有 A 种方法,这时共有 C A 种参加方法;3 243综合(1)(2),共有 C C A +C A =180 种参加方法.14243 243答案 C4.有 4 位教师在同一年级的 4 个班中各教一个班的数学,在数学检测时要求每位教师不能在本班监考,则监考的方法有( )A.8 种 B.9 种C.10 种 D.11 种解析 分四步完成,共有 3×3×1×1=9 种.答案 B5.从 6 人中选 4 人分别到巴黎、伦敦、悉尼、莫斯科四个城市游览,要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这 6 人中甲、乙两人不去巴黎游览,则不同的选择方案共有 ( ).A.300 种 B.240 种 C.144 种 D.96 种解析 甲、乙两人不去巴黎游览情况较多,采用排除法,符合条件的选择方案有C A -C A =240.464 1235答案 B6.4 位同学从甲、乙、丙 3 门课程中选修 1 门,则恰有 2 人选修课程甲的不同选法有( ).A.12 种 B.24 种 C.30 种 D.36 种解析 分三步,第一步先从 4 位同学中选 2 人选修课程甲.共有 C 种不同选法,第二24步给第 3 位同学选课程,有 2 种选法.第三步给第 4 位同学选课程,也有 2 种不同选法.故共有 C ×2×2=24(种).24答案 B二、填空题7.将数字 1,2,3,4,5,6 按第一行 1 个数,第二行 2 个数,第三行 3 个数的形式随机排列,设 Ni(i=1,2,3)表示第 i 行中最大的数,则满足 N1< N2< N3的所有排列的个数是________.(用数字作答)解析 由已知数字 6 一定在第三行,第三行的排法种数为 A A =60;剩余的三个数字1325中最大的一定排在第二行,第二行的排法种数为 A A =4,由分步计数原理满足条件的排列个数是 240.1212答案 24038.数字 1,2,3,…,9 这九个数字填写在如图的 9 个空格中,要求每一行从左到右依次增大,每列从上到下也依次增大,当数字 4 固定在中心位置时,则所有填写空格的方法共有________种.解析 必有 1、4、9 在主对角线上,2、3 只有两种不同的填法,对于它们的每一种填法,5 只有两种填法.对于 5 的每一种填法,6、7、8 只有 3 种不同的填法,由分步计数原理知共有 22×3=12 种填法.答案 129.如果把个位数是 1,且恰有 3 个数字相同的四位数叫做“好数” ,那么在由 1,2,3,4 四个数字组成的有重复数字的四位数中, “好数”共有________个.解析 当相同的数字不是 1 时,有 C 个;当相同的数字是 1 时,共有 C C 个,由分类13 1313加法计数原理得共有“好数”C +C C =12 个.13 1313答案 1210.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)答案 21;43三、解答题11.如图所示三组平行线分别有 m、 n、 k 条,在此图形中(1)共有多少个三角形?(2)共有多少个平行四边形?4解 (1)每个三角形与从三组平行线中各取一条的取法是一一对应的,由分步计数原理知共可构成 m·n·k 个三角形.(2)每个平行四边形与从两组平行线中各取两条的取法是一一对应的,由分类和分步计数原理知共可构成 C C +C C +C C 个平行四边形.2m2n 2n2k 2k2m12.设集合 M={-3,-2,-1,0,1,2}, P(a, b)是坐标平面上的点, a, b∈ M.(1)P 可以表示多少个平面上的不同的点?(2)P 可以表示多少个第二象限内的点?(3)P 可以表示多少个不在直线 y= x 上的点?解 (1)分两步,第一步确定横坐标有 6 种,第二步确定纵坐标有 6 种,经检验 36 个点均不相同,由分步乘法计数原理得 N=6×6=36(个).(2)分两步,第一步确定横坐标有 3 种,第二步确定纵坐标有 2 种,根据分步乘法计数原理得 N=3×2=6 个.(3)分两步,第一步确定横坐标有 6 种,第二步确定纵坐标有 5 种,根据分步乘法计数原理得 N=6×5=30 个.13.现安排一份 5 天的工作值班表,每天有一个人值班,共有 5 个人,每个人都可以值多天班或不值班,但相邻两天不准由同一个人值班,问此值班表共有多少种不同的排法?解 可将星期一、二、三、四、五分给 5 个人,相邻的数字不分给同一个人.星期一:可分给 5 人中的任何一人,有 5 种分法; 星期二:可分给剩余 4 人中的任何一人,有 4 种分法;星期三:可分给除去分到星期二的剩余 4 人中的任何一人,有 4 种分法;同理星期四和星期五都有 4 种不同的分法,由分步计数原理共有 5×4×4×4×4=1 280 种不同的排法.14.已知集合 A={ a1, a2, a3, a4}, B={0,1,2,3}, f 是从 A 到 B 的映射.(1)若 B 中每一元素都有原象,这样不同的 f 有多少个?(2)若 B 中的元素 0 必无原象,这样的 f 有多少个?(3)若 f 满足 f(a1)+ f(a2)+ f(a3)+ f(a4)=4,这样的 f 又有多少个?解 (1)显然对应是一一对应的,即为 a1找象有 4 种方法, a2找象有 3 种方法, a3找象有 2 种方法, a4找象有 1 种方法,所以不同的 f 共有 4×3×2×1=24(个).(2)0 必无原象,1,2,3 有无原象不限,所以为 A 中每一元素找象时都有 3 种方法.所以不同的 f 共有 34=81(个).(3)分为如下四类:第一类, A 中每一元素都与 1 对应,有 1 种方法;第二类, A 中有两个元素对应 1,一个元素对应 2,另一个元素与 0 对应,有5C ·C =12 种方法;24 12第三类, A 中有两个元素对应 2,另两个元素对应 0,有 C ·C =6 种方法;24 2第四类, A 中有一个元素对应 1,一个元素对应 3,另两个元素与 0 对应,有C ·C =12 种方法.14 13所以不同的 f 共有 1+12+6+12=31(个).1第 2 讲 排列与组合一、选择题1.2013 年春节放假安排:农历除夕至正月初六放假,共 7 天.某单位安排 7 位员工值班,每人值班 1 天,每天安排 1 人.若甲不在除夕值班,乙不在正月初一值班,而且丙和甲在相邻的两天值班,则不同的安排方案共有( )A.1 440 种 B.1 360 种C.1 282 种 D.1 128 种解析 采取对丙和甲进行捆绑的方法:如果不考虑“乙不在正月初一值班” ,则安排方案有:A ·A =1 440 种,6 2如果“乙在正月初一值班” ,则安排方案有:C ·A ·A ·A =192 种,1 14 2 4若“甲在除夕值班” ,则“丙在初一值班” ,则安排方案有:A =120 种.5则不同的安排方案共有 1 440-192-120=1 128(种).答案 D2. A、 B、 C、 D、 E 五人并排站成一排,如果 B 必须站在 A 的右边( A、 B 可以不相邻),那么不同的排法共有 ( ).A.24 种 B.60 种 C.90 种 D.120 种解析 可先排 C、 D、 E 三人,共 A 种排法,剩余 A、 B 两人只有一种排法,由分步计数35原理满足条件的排法共 A =60(种).35答案 B3.如果 n 是正偶数,则 C +C +…+C +C = ( ).0n 2n n- 2n nA.2 n B.2 n-1 C.2 n-2 D.( n-1)2 n-1解析 (特例法)当 n=2 时,代入得 C +C =2,排除答案 A、C;02 2当 n=4 时,代入得 C +C +C =8,排除答案 D.故选 B.04 24 4答案 B4.某班新年联欢会原定的 5 个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个节目插入原节目单中,那么不同插法的种数为 ( ).A.42 B.30 C.20 D.12解析 可分为两类:两个节目相邻或两个节目不相邻,若两个节目相邻,则有A A =12 种排法;若两个节目不相邻,则有 A =30 种排法.由分类计数原理共有216 2612+30=42 种排法(或 A =42).27答案 A5.某校开设 A 类选修课 3 门, B 类选修课 4 门,一位同学从中选 3 门.若要求两类课程中2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 种解析 法一 可分两种互斥情况: A 类选 1 门, B 类选 2 门或 A 类选 2 门, B 类选 1 门,共有 C C +C C =18+12=30(种)选法.1324 2314法二 总共有 C =35(种)选法,减去只选 A 类的 C =1(种),再减去只选 B 类的37 3C =4(种),共有 30 种选法.34答案 A6.现有 16 张不同的卡片,其中红色、黄色、蓝色、绿色卡片各 4 张.从中任取 3 张,要求这 3 张卡片不能是同一种颜色,且红色卡片至多 1 张,不同取法的种数为( ).A.232 B.252 C.472 D.484解析 若没有红色卡片,则需从黄、蓝、绿三色卡片中选 3 张,若都不同色则有 C ×C14×C =64 种,若 2 张同色,则有 C ×C ×C ×C =144 种;若红色卡片有 1 张,剩余14 14 23 12 24 142 张不同色,则有 C ×C ×C ×C =192 种,乘余 2 张同色,则有 C ×C ×C =72 种,14 23 14 14 14 13 24所以共有 64+144+192+72=472 种不同的取法.故选 C.答案 C二、填空题7.从 5 名男医生、4 名女医生中选 3 名医生组成一个医疗小分队,要求男、女医生都有,则不同的组队方案共有________种.解析 分 1 名男医生 2 名女医生、2 名男医生 1 名女医生两种情况,或者用间接法.直接法:C C +C C =70.1524 2514间接法:C -C -C =70.39 35 34答案 708.有五名男同志去外地出差,住宿安排在三个房间内,要求甲、乙两人不住同一房间,且每个房间最多住两人,则不同的住宿安排有________种(用数字作答).解析 甲、乙住在同一个房间,此时只能把另外三人分为两组,这时的方法总数是 C A13=18,而总的分配方法数是把五人分为三组再进行分配,方法数是 A =90,故3C15C24C2A2 3不同的住宿安排共有 90-18=72 种.答案 729.某人手中有 5 张扑克牌,其中 2 张为不同花色的 2,3 张为不同花色的 A,有 5 次出牌机会,每次只能出一种点数的牌但张数不限,此人不同的出牌方法共有________种.解析 出牌的方法可分为以下几类:(1)5 张牌全部分开出,有 A 种方法;(2)2 张 2 一5起出,3 张 A 一起出,有 A 种方法;(3)2 张 2 一起出,3 张 A 分 3 次出,有 A 种方法;25 453(4)2 张 2 一起出,3 张 A 分两次出,有 C A 种方法;(5)2 张 2 分开出,3 张 A 一起出,2335有 A 种方法;(6)2 张 2 分开出,3 张 A 分两次出,有 C A 种方法.因此,共有不同的35 2345出牌方法 A +A +A +C A +A +C A =860(种).5 25 45 2335 35 2345答案 86010.小王在练习电脑编程,其中有一道程序题的要求如下:它由 A, B, C, D, E, F 六个子程序构成,且程序 B 必须在程序 A 之后,程序 C 必须在程序 B 之后,执行程序 C 后须立即执行程序 D,按此要求,小王的编程方法有__________种.解析 对于位置有特殊要求的元素可采用插空法排列,把 CD 看成整体, A, B, C, D 产生四个空,所以 E 有 4 种不同编程方法,然后四个程序又产生 5 个空,所以 F 有 5 种不同编程方法,所以小王有 20 种不同编程方法.答案 20三、解答题11. 7 名男生 5 名女生中选取 5 人,分别求符合下列条件的选法总数有多少种.(1)A, B 必须当选;(2)A, B 必不当选;(3)A, B 不全当选;(4)至少有 2 名女生当选;(5)选取 3 名男生和 2 名女生分别担任班长、体育委员等 5 种不同的工作,但体育委员必须由男生担任,班长必须由女生担任.解 (1)由于 A, B 必须当选,那么从剩下的 10 人中选取 3 人即可,故有 C =120 种选310法.(2)从除去的 A, B 两人的 10 人中选 5 人即可,故有 C =252 种选法.510(3)全部选法有 C 种, A, B 全当选有 C 种,故 A, B 不全当选有 C -C =672 种512 310 512 310选法.(4)注意到“至少有 2 名女生”的反面是只有一名女生或没有女生,故可用间接法进行.所以有 C -C ·C -C =596 种选法.512 15 47 57(5)分三步进行;第 1 步,选 1 男 1 女分别担任两个职务有 C ·C 种选法.17 15第 2 步,选 2 男 1 女补足 5 人有 C ·C 种选法.26 14第 3 步,为这 3 人安排工作有 A 方法.由分步乘法计数原理,共有3C C ·C C ·A =12 600 种选法.1715 2614 312.要从 5 名女生,7 名男生中选出 5 名代表,按下列要求,分别有多少种不同的选法?(1)至少有 1 名女生入选;(2)至多有 2 名女生入选;(3)男生甲和女生乙入选;(4)男生甲和女生乙不能同时入选;(5)男生甲、女生乙至少有一个人入选.4解 (1)C -C =771;512 57(2)C +C C +C C =546;57 1547 2537(3)C C =120;2310(4)C -C C =672;512 2310(5)C -C =540.512 51013.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?解 (1)只需从其他 18 人中选 3 人即可,共有 C =816(种);318(2)只需从其他 18 人中选 5 人即可,共有 C =8 568(种);518(3)分两类:甲、乙中有一人参加,甲、乙都参加,共有 C C +C =6 936(种);12418 318(4)方法一 (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 C C +C C +C C +C C =14 656(种).1248 21 38 31228 41218方法二 (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 C -(C +C )520 512 58=14 656(种).14.已知 10 件不同的产品中有 4 件次品,现对它们一一测试,直至找到所有 4 件次品为止.(1)若恰在第 2 次测试时,才测试到第一件次品,第 8 次才找到最后一件次品,则共有多少种不同的测试方法?(2)若至多测试 6 次就能找到所有 4 件次品,则共有多少种不同的测试方法?解 (1)若恰在第 2 次测试时,才测到第一件次品,第 8 次才找到最后一件次品,若是不放回的逐个抽取测试.第 2 次测到第一件次品有 4 种抽法;第 8 次测到最后一件次品有 3 种抽法;第 3 至第 7 次抽取测到最后两件次品共有 A 种抽法;剩余 4 次抽到的是正品,共有25A A A =86 400 种抽法.242546(2)检测 4 次可测出 4 件次品,不同的测试方法有 A 种,4检测 5 次可测出 4 件次品,不同的测试方法有 4A A 种;34165检测 6 次测出 4 件次品或 6 件正品,则不同的测试方法共有 4A A +A 种.3526 6由分类计数原理,满足条件的不同的测试方法的种数为A +4A A +4A A +A =8 520.4 3416 3526 61第 3讲 二项式定理一、选择题1.二项式 6的展开式中的常数项是( )(2x-1x)A.20 B.-20C.160 D.-160解析 二项式 (2x- )6的展开式的通项是 Tr+1 =C ·(2x)6- r· r=C ·26- r·(-1)1x r6 (- 1x) r6r·x6-2 r.令 6-2 r=0,得 r=3,因此二项式(2 x- )6的展开式中的常数项是1xC ·26-3 ·(-1) 3=-160.36答案 D2.若二项式 n的展开式中第 5项是常数项,则正整数 n的值可能为( ).(x-2x)A.6 B.10 C.12 D.15解析 Tr+1 =C ( )n- r r=(-2) rC x ,当 r=4 时, =0,又rn x (-2x) rnn- 3r2 n- 3r2n∈N *,∴ n=12.答案 C3.已知 8展开式中常数项为 1 120,其中实数 a是常数,则展开式中各项系数的和(x-ax)是 ( ).A.2 8 B.3 8 C.1 或 38 D.1 或 28解析 由题意知 C ·(- a)4=1 120,解得 a=±2,令 x=1,得展开式各项系数和为48(1- a)8=1 或 38.答案 C4.设 n的展开式的各项系数之和为 M,二项式系数之和为 N,若 M- N=240,则展(5x- 1x)开式中 x的系数为( ).A.-150 B.150 C.300 D.-300解析 由已知条件 4n-2 n=240,解得 n=4,Tr+1 =C (5x)4- r r=(- 1)r54- rC x4- ,r4 (- 1x) r4 3r2令 4- =1,得 r=2, T3=150 x.3r2答案 B25.设 a∈Z,且 0≤ a0)与 y=|log ax|的大致图象如图所示,所以 n=2.故( x+1) n+( x+1) 11=( x+2-1) 2+( x+2-1) 11,所以a1=-2+C =-2+11=9.101答案 B二、填空题7. 18的展开式中含 x15的项的系数为________(结果用数值表示).(x- 13x)解析 Tr+1 =C x18- r r=(-1) rC rx18- r,令 18- r=15,解得 r=2.所r18 (- 13x) r18(13) 32 32以所求系数为(-1) 2·C 2=17.218(13)答案 178.已知(1+ x+ x2) n的展开式中没有常数项, n∈N *且 2≤ n≤8,则 n=________.(x+1x3)解析 n展开式中的通项为(x+1x3)Tr+1 =C xn- r rrn (1x3)=C xn-4 r(r=0,1,2,…,8),rn将 n=2,3,4,5,6,7,8 逐个检验可知n=5.答案 n=59.若(cos φ + x)5的展开式中 x3的系数为 2,则 sin =________.(2φ +π2)解析 由二项式定理得, x3的系数为 C cos2φ =2,35∴cos 2φ = ,故 sin =cos2 φ =2cos 2φ -1=- .15 (2φ + π2) 35答案 - 35310.设二项式 6(a>0) 的展开式中 x3的系数为 A,常数项为 B.若 B=4 A,则 a的值(x- ax)是________.解析 由 Tr+1 =C x6- r r=C (- a)rx6- r,r6 (- ax12) r6 32得 B=C (- a)4, A=C (- a)2,∵ B=4 A, a>0,∴ a=2.46 26答案 2三、解答题11.已知二项式 n的展开式中各项的系数和为 256.(3x+ 1x)(1)求 n;(2)求展开式中的常数项.解 (1)由题意,得 C +C +C +…+C =256,即 2n=256,解得 n=8.0n 1n 2n n(2)该二项展开式中的第 r+1 项为 Tr+1 =C ( )8- r· r=C ·x ,令 =0,r83x (1x) r8 8- 4r3 8- 4r3得 r=2,此时,常数项为 T3=C =28.2812.已知等差数列 2,5,8,…与等比数列 2,4,8,…,求两数列公共项按原来顺序排列构成新数列{C n}的通项公式.解 等差数列 2,5,8,…的通项公式为 an=3 n-1,等比数列 2,4,8,…的通项公式为 bk =2 k ,令 3n-1=2 k , n∈N *, k ∈N *,即 n= =2k + 13 3- 1 k + 13= ,C0k3k - C1k3k - 1+ …+ Ck - 1k 3 - 1 k - 1+ Ck - 1 k + 13当 k =2 m-1 时, m∈N *,n= ∈N *,C 02m- 132m- 1- C 12m- 132m- 2+ …+ C2m- 2- 133Cn= b2n-1 =2 2n-1 (n∈N *).13.已知( a2+1) n展开式中的各项系数之和等于 5的展开式的常数项,而( a2+1) n(165x2+ 1x)的展开式的系数最大的项等于 54,求 a的值.解 5的展开式的通项为 Tr+1 =C 5- r· r= 5- rC x ,令(165x2+ 1x) r5(165x2) (1x) (165) r520- 5r220-5 r=0,得 r=4,故常数项 T5=C × =16.又( a2+1) n展开式的各项系数之和等45165于 2n,由题意知 2n=16,得 n=4.由二项式系数的性质知,( a2+1) n展开式中系数最大的项是中间项 T3,故有 C a4=54,解得 a=± .24 3414.已知 n,(12+ 2x)(1)若展开式中第 5项,第 6项与第 7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大项的系数;(2)若展开式前三项的二项式系数和等于 79,求展开式中系数最大的项.解 (1)∵C +C =2C ,∴ n2-21 n+98=0.4n 6n 5n∴ n=7 或 n=14,当 n=7 时,展开式中二项式系数最大的项是 T4和 T5.∴ T4的系数为 C 423= ,37(12) 352T5的系数为 C 324=70,47(12)当 n=14 时,展开式中二项式系数最大的项是 T8.∴ T8的系数为 C 727=3 432.714(12)(2)∵C +C +C =79,∴ n2+ n-156=0.0n 1n 2n∴ n=12 或 n=-13(舍去).设 Tk+1 项的系数最大,∵ 12= 12(1+4 x)12,(12+ 2x) (12)∴Error! ∴9.4≤ k≤10.4,∴ k=10.∴展开式中系数最大的项为 T11,T11=C · 2·210·x10=16 896 x10.102 (12)
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