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第6章计数原理章末重难点检测卷-高三数学上学期人教A版(2019)
一、单选题
1.用0、1、2、3、4、5组成没有重复数字的六位数,要求数字1和4相邻,则这样的六位数的个数为( )
A.192 B.240 C.360 D.720
2.在的展开式中,项的系数为( )
A. B.10 C. D.80
3.已知的展开式中,常数项为60,则的值为( )
A.2 B.2, C.3 D.3,
4.由数字2,3,4组成没有重复数字的三位数,则这个三位数是偶数的概率为( )
A. B. C. D.
5.已知,若,,则( )
A.1 B.6 C.7 D.12
6.十进制计数法简单易懂,方便人们进行计算.也可以用其他进制表示数,如十进制下,;;将余数从下往上排列起来,所以125就是68这个数的七进制.表示形式就是125,个位数为5,那么用七进制表示十进制的,其个位数是( )
A.6 B.5 C.2 D.1
7.从重量分别为1,2,3,4,…,10克的砝码(每种砝码各2个)中选出若干个,使其总重量恰为9克的方法总数为,下列各式的展开式中的系数为的选项是( )
A.
B.
C.
D.
8.不等式,其中是非负整数,则使不等式成立的三元数组有多少组( )
A.560 B.455 C.91 D.55
二、多选题
9.现安排甲 乙 丙 丁 戊这5名同学参加志愿者服务活动,有翻译、导游、礼仪、司机四项工作可以安排,且每人只安排一个工作,则下列说法正确的是( )
A.不同安排方案的种数为
B.若每项工作至少有1人参加,则不同安排方案的种数为
C.若司机工作不安排,其余三项工作至少有1人参加,则不同安排方案的种数为
D.若每项工作至少有1人参加,甲不能从事司机工作,则不同安排方案的种数为
10.已知二项式的展开式中各项系数之和是,则下列说法正确的是( )
A.展开式共有6项 B.二项式系数最大的项是第4项
C.展开式的常数项为540 D.展开式含有
11.已知,,…,,为1,2,…,5,6的任意排列,设,.则( )
A.任意交换的顺序,不影响X的取值
B.满足及的排列有20个
C.的概率为
D.的概率为
三、填空题
12.已知展开式的二项式系数之和为,则该展开式中的系数为 .
13.小明去超市从4种功能性提神饮料和5种电解质饮料中选3瓶进行购买,若每种饮料至多买一瓶,则功能性提神饮料和电解质饮料都至少买1瓶的买法种数为 .(用数字作答)
14.清代数学家明安图所著《割圆密率捷法》中比西方更早提到了“卡特兰数”(以比利时数学家欧仁 查理 卡特兰的名字命名).有如下问题:在的格子中,从左下角出发走到右上角,每一步只能往上或往右走一格,且走的过程中只能在左下角与右上角的连线的右下方(不能穿过,但可以到达该连线),则共有多少种不同的走法?此问题的结果即卡特兰数.如图,现有的格子,每一步只能往上或往右走一格,则从左下角走到右上角共有 种不同的走法;若要求从左下角走到右上角的过程中只能在直线的右下方,但可以到达直线,则有 种不同的走法.
四、解答题
15.若,其中.
(1)求的值;
(2)求.
16.已知二项式,若它的二项式系数之和为128.
(1)求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求展开式中系数最大的项.
17.如图有A,B两组电路图.
(1)对于B组电路图,闭合两个开关即可通电的方法数有多少种?
(2)若A组电路与B组电路从衔接点M,N处连接,把两电路串联起来,只需闭合三个开关就可通电的方法数有多少种?
18.近年来,社交推理游戏越来越受到大众的喜爱,它们不仅提供了娱乐和休闲的功能,还可以锻炼玩家的逻辑推理、沟通技巧和团队合作精神,增强社交能力和人际交往能力.某校“社交推理游戏社团”在一次活动中组织了“搜索魔法师”游戏,由1名“侦探”、6名“麻瓜”、4名“魔法师”参与游戏.游戏开始前,“侦探”是公认的,每个“麻瓜”和“魔法师”均清楚自己的角色且不知道其他人的身份.游戏过程中,由“侦探”对“麻瓜”和“魔法师”逐个当众询问并正确应答,直至找出所有的“魔法师”为止.
(1)若恰在第5次搜索才测试到第1个“魔法师”,第10次才找到最后一个“魔法师”,则这样的不同搜索方法数是多少?
(2)若恰在第5次搜索后就找出了所有“魔法师”,则这样的不同搜索方法数是多少?
(3)游戏开始,有甲、乙、丙三位同学都想争取“侦探”的角色,主持人决定采用“击鼓传花”的方式来最终确认人员.三人围成一圈,第1次由甲将花传出,每次传花时,传花者都等可能地将花传给另外两个人中任何一人.试问,5次传花后花在甲手上的可能线路有多少种?
19.设点从格点出发,沿格径以最短的路线运动到点,即每次运动到另一格点时,横坐标或纵坐标增加1.设点经过的所有格点中两坐标乘积之和为.
(1)当时,点沿格径以最短的路线运动到点的方案有多少种?
(2)当时,求的最大值;
(3)当点从格点出发,沿格径以最短的路线运动到点且,求的最大值.(参考公式:)
参考答案:
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C B A A A C B BD BC
题号 11
答案 ABD
1.A
【分析】根据题意和首位非零的要求,将六位数分成三类,在每一类中,再运用相邻元素捆绑法求出方法数,最后根据分类加法计数原理即可求得.
【详解】依题意,可将这样的六位数分成三类:
第一类,首位是1,则第二位必须是4,其余四个数位可将另外四个数字全排即可,有种方法;
第二类,首位是4,则第二位必须是1,其余四个数位可将另外四个数字全排即可,有种方法;
第三类,首位从中人去一个,有种,再将看成一个元素,与另外三个数字在四个位置上全排有种,
再考虑的顺序,有种,故由分步乘法计数原理,有种方法.
由分类加法计数原理可知,这样的六位数共有个.
故选:A.
2.C
【分析】根据二项展开式的通项公式求解即可.
【详解】由,
令,解得,
所以,即项的系数为.
故选:C
3.B
【分析】根据给定条件,求出二项式展开式的通项公式,再确定常数项即得.
【详解】展开式的通项为,
令,可得,
因此,展开式中的常数项为.
则,.
故选:B.
4.A
【分析】先看一共能组成多少个没有重复数字的三位数,再看其中有多少偶数,所占比例就是所求的概率.
【详解】将组成没有重复数字的三位数,共有种,
而其中偶数有两种情况:
①以为个位数的三位数,是,共有2种
②以为个位数的三位数,是,共有2种
所以,这个三位数是偶数的情况共有种,
所以,这个三位数是偶数的概率为事件,则.
故选:A.
5.A
【分析】由,利用二项式定理展开计算即可求得结果.
【详解】∵
∴,
∵,,,
∴
故选:A
6.A
【分析】利用二项式定理求出被除的余数即可.
【详解】,
且能被整除,
而,
,
被除的余数为,
用七进制表示十进制的,其个位数是.
故选:A.
7.C
【分析】根据选的砝码个数可以分为一个砝码,两个砝码,三个砝码,四个砝码,五个砝码五种情况可求得,在分析各个选项的系数,即可求解.
【详解】一个砝码有,9一种情况,种情况,
两个砝码有,,,几种情况种
三个砝码有,,,,,,几种情况种
四个砝码有,,,,,种,
五个砝码有,,种,
总计种.
对A,选项系数为,故不符合,所以A错误;
对B,的系数是选个带的,其他的个括号选常数项,可得,故B错误;
对C,
系数为单独组成,其他为常数,则有种,系数为
有两项组成,系数为与组成,其他为常数,,系数为,
系数为与组成,其他为常数,,系数为,
系数为与组成,其他为常数, ,系数为,
系数为与组成,其他为常数, ,系数为,
同理由三项组成,,,,,几种情况,其他项为常数,则系数为
同理由四项组成,,,几种情况,其他为常数,则系数,
同理由五项组成其他项为常数,则系数为,
综上系数为,故C正确;
对D,
,
系数直接有一项,其他是常数项,可有种情况,系数为,
有与组成,其他是常数项,可有,
故D错误.
故选:C
8.B
【分析】在都加上1,把问题转化成方程有正整数解的问题解决.
【详解】设,,,
则不等式有多少组非负整数解的问题,转化为:的正整数解的组数.
因为方程:的解的组数为:;
的解的组数为:;
…
的解的组数为:.
所以原不等式解的组数为:.
故选:B
【点睛】结论点睛:方程(且)正整数解的组数为.
9.BD
【分析】根据分步计数原理可判断A;先分组,然后再分配可判断BCD.
【详解】对A,若每人都安排一项工作,每人有4种安排方法,则不同安排方案的种数为,故A错误;
对B,先将5人分为4组,再将分好的4组全排列,安排4项工作,
则不同安排方案的种数为,故B正确;
对C,先将5人分为3组,有种分组方法,
将分好的三组安排翻译 导游 礼仪三项工作,有种情况,
则不同安排方案的种数是,故C错误;
对D,第一类,先从乙,丙,丁,戊中选出1人从事司机工作,再将剩下的4人分成三组,
安排翻译 导游 礼仪三项工作,则不同安排方案的种数为;
第二类,先从乙,丙,丁,戊中选出2人从事司机工作,
再将剩下的3人安排翻译、导游、礼仪三项工作,
则不同安排方案的种数为.所以不同安排方案的种数是,故D正确.
故选:BD.
10.BC
【分析】由二项式的展开式中各项系数之和是,求出,得到二项展开式的通项公式,逐项判断即可.
【详解】由于二项式的展开式中各项系数之和是,
所以令,则,所以,
所以二项式,所以展开后有项,故A错误;
二项式系数最大的项是第4项,故B正确;
二项式展开式的通项公式为,
所以当时,常数项为,故C正确;
当时,解得不是整数,所以展开式不含有项,故D错误.
故选:BC
11.ABD
【分析】由的定义判断A选项;满足条件的排列数即满足条件的的组数,计算数据判断选项B;列举符合条件的取法,计算相应的概率判断选项CD.
【详解】由的定义可知,任意交换的顺序,不影响的取值,
任意交换的顺序,不影响的取值,A选项正确;
注意到当被确定后,的取值也被固定,
因此满足条件的排列组数即满足条件的的组数,
即从1,2,…,5,6中任选3个数的数目,即种取法,B选项正确;
因此不妨设及.
注意到,整体交换和也不影响X,Y的取值,
因此不妨设,即,,
将满足以上条件的排列列举如下:
X Y X Y
123 456 3 4 135 246 5 2
124 356 4 3 136 245 5 2
125 346 5 3 145 236 5 2
126 345 5 3 146 235 5 2
134 256 4 2 156 234 4 2
总情况数共10种,除第一种外均满足.
因此,,C选项错误,D选项正确.
故选:ABD.
【点睛】思路点睛:在实际解决“新定义”问题时,关键是正确提取新定义中的新概念、新公式、新性质、新模式等信息,确定新定义的名称或符号、概念、法则等,并进行信息再加工,寻求相近知识点,明确它们的共同点和不同点,探求解决方法,在此基础上进行知识转换,有效输出,合理归纳,结合相关的数学技巧与方法来分析与解决!本题围绕的定义,分析交换数据位置对的影响,列举符合条件的不同取法,计算概率验证选项.
12.
【分析】由二项式系数和为求出,再写出展开式的通项,利用通项计算可得.
【详解】依题意可得,所以,
则展开式的通项为,,
令,解得,所以展开式中的系数为.
故答案为:
13.70
【分析】根据给定条件,利用分类加法计数原理及组合计数问题列式计算即得.
【详解】依题意,两种饮料都至少买1种的买法种数为.
故答案为:70
14. 35 14
【分析】根据题意,由组合数的意义即可得到结果,结合卡特兰数的定义,即可得到结果.
【详解】
从左下角走到右上角共需要7步,其中3步向上,4步向右,
故只需确定哪3步向上走即可,共有种不同的走法;
若要求从左下角走到右上角的过程中只能在直线的右下方(不能穿过,但可以到达该连线),
则由卡特兰数可知共有种不同的走法,
又到达右上角必须最后经过,所以满足题目条件的走法种数也是14.
故答案为:35;14
15.(1);
(2).
【分析】(1)求出二项式展开式的通项公式,利用给定系数求出.
(2)由(1)的结论,利用赋值法分别求出即可得解.
【详解】(1)二项式展开式的通项为,
依题意,,解得,
所以的值为.
(2)由(1)知,,
令,得,
令,得,
则
所以.
16.(1)
(2)
【分析】(1)由题意由二项式系数和求得.从而得二项式系数最大的是与,由二项式展开式的通项公式可得答案;
(2)设第项的系数最大,列出不等式组,解之可得系数最大的项,由此可得答案.
【详解】(1),通项为.
二项式系数最大的项为第4,5项,
.
(2)设展开式中系数最大的项为第项,则
,,,解得,
因为,所以或,所以展开式中系数最大的项为第6,7项,
.
17.(1)13
(2)65
【分析】(1)对于组电路,可分上、中、下路三类,求得每一类的方法数,进而可求总的方法数;
(2)先利用分类加法计数原理求得组通电的方法数,进而结合(1)与分步计数原理求得结论.
【详解】(1)对于组电路,可分上、中、下路三类,
上路:第一步接通有1种方法,第二步接通有3种方法,由分步乘法计数原理,总方法数为;
中路:第一步接通有2种方法,第二步接通有2种方法,由分步乘法计数原理,总方法数为;
下路:第一步接通有2种方法,第二步接通有3种方法,由分步乘法计数原理,总方法数为.
故所求方法数有种.
(2)对于组,合上一个开关可使电路通电,可分两路:从上路接通有2种方法,从下路接通有3种方法,
由分类加法计数原理,总方法数为;
两组串联后要使电路通电,需两组均通电,组电路通电有5种情况,由(1)知组电路通电有13种情况,
所以串联后的电路通电有种情况.
18.(1)
(2)576
(3)10
【分析】(1)(2)根据排列组合,结合分步乘法计数原理即可求解,
(3)根据题意可得,,即可根据递推关系求解.
【详解】(1)先排前4次搜索,只能取“麻瓜”,有种不同的搜索方法,
再从4个“魔法师”中选2个排在第5次和第10次的位置上搜索,有种搜索方法,
再排余下4个的搜索位置,有种搜索方法.
所以共有种不同的搜索方法.
(2)第5次搜索恰为最后一个“魔法师”,
则另3个在前4次搜索中出现,从而前4次有一个“麻瓜”出现,
所以共有种不同的搜索方法.
(3)由于甲是第1次传花的人,因此第2次传花时,甲不能再次拿到花.
这意味着在第2次传花时,花必须传给乙或丙.
同样,第3次传花时,花不能回到前一次传花的人手中.
因此,传花的路线不能有连续两次传给同一个人的情况.
设为经过次传花后花在甲手上的线路数,其中.
则为经过次传花后花在甲手上的线路数,即经过次传花后花不在甲手上的线路数,
所以为经过次传花的总线路,每一次传花均有两种方向(顺时针或逆时针),
则,.
所以,,,,
综上,5次传花后花在甲手上的可能线路有10种.
19.(1)
(2)21
(3)
【分析】(1)分析从点到点的过程,只需确定横格或确定纵格即可确定路线,由此即可求出方案数;
(2)结合图形,考虑不同的路线方案,计算的值,取其最大者即得;
(3)依题,要使最大,应使尽可能接近.先证明猜想:如果使S最大,则对任何,有成立,接着分和两种情况列出的表达式,利用参考公式与等差数列求和公式求和即得.
【详解】(1)因从点到点的路线,至少经过三个横格与两个纵格,
只需确定了横格或纵格,方案即确定,故方案种数为;
(2)方案一:
,
;
方案二:,
;
方案三:,
;
方案四:,
.
所以,的最大值为21.
(3)设P经过的点依次为的坐标为,
则,要使S最大,应使尽可能接近.
于是猜想:如果使S最大,则对任何,有.
以下证明这个猜想.
假设存在,使,不妨设,
观察路径,发现一定有一个点,满足这样的条件,
即路径中存在这样连续三点,使得是横向格,是纵向格,且,
于是,用代替得到的路径仍合乎要求,
又因为,所以,经过变换路径后,坐标之积变大了,故.
综上所述,对路径中的任何一个点,若,则从出发的边是唯一的,下一个点应是将的坐标中较小的一个增加1;
而时,则从出发的边有两种选择,下一个点是将的横坐标或纵坐标加1.
于是,1.当时,
2.当时,其路径为:或或
.
此时,
显然此式在时也成立,故的最大值为
【点睛】关键点点睛:本题主要考查与计数有关的数列求和问题,属于难题.
解题的关键在于充分理解题意,进行合理分类求解,对于一些猜想,可考虑反证法思路证明,此外要熟练掌握求和公式,如的应用.
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