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第九章 计数原理、概率、随机变量及其分布
阶段提能(十六) 排列、组合、二项式定理
1.(北师大版选择性必修第一册P169习题5-2B组T2)甲、乙、丙、丁、戊5名学生进行某种劳动技术比赛,产生了第1名到第5名的名次.甲、乙两名参赛者去询问成绩.回答者对甲说“很遗憾,你和乙都未拿到冠军”;对乙说“你当然不是最差的”.试仅从这个回答中分析5人的名次排列共有多少种情况.
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[解] 甲、乙都不是冠军,因此冠军只能从丙、丁、戊这三名学生中选1名,有种选法;乙不是最差的,即乙不是第五名,则第五名只能从除去冠军和乙外的其余三名学生中选1名,有种选法,第二名到第四名任排,有种排法,根据分步乘法计数原理,共有=54(种)排法.
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2.(人教A版选择性必修第三册P27习题6.2T13)从5名男生和4名女生中选出4人去参加一项创新大赛.
(1)如果4人中男生女生各选2人,那么有多少种选法?
(2)如果男生中的甲和女生中的乙必须在内,那么有多少种选法?
(3)如果男生中的甲和女生中的乙至少要有1人在内,那么有多少种选法?
(4)如果4人中必须既有男生又有女生,那么有多少种选法?
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[解] (1)从5名男生和4名女生中选出4人参加创新大赛,则4人中男生和女生各选2人,共有
=10×6=60(种)选法.
(2)除去甲、乙之外,其余2人可以从剩下的7人中任意选择,
则男生中的甲和女生中的乙必须在内有=21(种)选法.
(3)男生中的甲和女生中的乙不在内的情况,共有=35(种)选法.
则可得男生中的甲和女生中的乙至少有1人在内有=126-35=91(种)选法.
(4)如果4人中必须既有男生又有女生,可以按含有女生的人数分成三类:1男3女;2男2女;3男1女,
则4人中必须既有男生又有女生有
=20+60+40=120(种)选法.
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3.(人教A版选择性必修第三册P38复习参考题6T5)(1)求(1-2x)5(1+3x)4的展开式中按x的升幂排列的第3项;
(2)求的展开式的常数项;
(3)已知(1+)n的展开式中第9项、第10项、第11项的二项式系数成等差数列,求n;
(4)求(1+x+x2)(1-x)10的展开式中x4的系数;
(5)求(x2+x+y)5的展开式中x5y2的系数.
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[解] (1)依题意,第3项是含x2的项,其系数是(-2)2=-26.
∴展开式中按x的升幂排列的第3项为-26x2.
(2)由展开式的通项Tk+1=(9x)18-k
=336-3k,
令18-k=0,得k=12,
∴常数项为T13=18 564.
(3)由题意得=,得n2-37n+322=0,解得n=14或n=23.
(4)原式=(1-x3)(1-x)9
=),
∴x4的系数为+9=135.
(5)原式=[(x2+x)+y]5,∴其展开式的通项Tk+1=(x2+x)5-kyk,
令k=2,∴5-k=3,∴T3=(x2+x)3y2.
又(x2+x)3的展开式的通项为T′r+1=(x2)3-rxr=x6-r,
令6-r=5,∴r=1,∴T′2=x6-1=x5,
∴(x2+x+y)5的展开式中x5y2的系数为=30.
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4.(人教B版选择性必修第二册P35习题3-3BT4)已知的展开式中,所有奇数项的系数和等于1 024,求展开式中二项式系数最大的项.
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[解] 由题意知+…=1 024=2n-1,
∴n=11,
∴展开式中二项式系数最大的项为T6和T7.
∵T6=··=-462x-4,
T7=·=462,
∴展开式中二项式系数最大的项为-462x-4和462.
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5.(2022·新高考Ⅱ卷)甲、乙、丙、丁、戊5名同学站成一排参加文艺汇演,若甲不站在两端,丙和丁相邻,则不同的排列方式有( )
A.12种 B.24种
C.36种 D.48种
√
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B [先将丙和丁捆绑在一起,有种排法,再将其与乙、戊排列,有种排法,最后将甲插入中间两空,有种排法,根据分步乘法计数原理,共有=24(种)不同的排列方式.故选B.]
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6.(2023·全国乙卷)甲、乙两位同学从6种课外读物中各自选读2种,则这两人选读的课外读物中恰有1种相同的选法共有( )
A.30种 B.60种
C.120种 D.240种
√
C [甲、乙二人先选1种相同的课外读物,有=6(种)情况,再从剩下的5种课外读物中各自选1本不同的读物,有=20(种)情况,由分步乘法计数原理可得共有6×20=120(种)选法.故选C.]
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7.(2023·全国甲卷)现有5名志愿者报名参加公益活动,在某一星期的星期六、星期日两天,每天从这5人中安排2人参加公益活动,则恰有1人在这两天都参加的不同安排方式共有( )
A.120种 B.60种
C.30种 D.20种
√
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B [先从5人中选择1人两天均参加公益活动,有种方式;再从余下的4人中选2人分别安排到星期六、星期日,有种安排方式,所以不同的安排方式共有=60(种).故选B.]
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8.(2024·天津卷)在的展开式中,常数项为________.
20 [因为的展开式的通项为Tk+1==
x6(k-3),k=0,1,…,6,
令6(k-3)=0,可得k=3,
所以常数项为=20.]
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9.(2024·上海卷)在(x+1)n的展开式中,若各项系数和为32,则展开式中x2的系数为________.
10 [令x=1,∴(1+1)n=32,即2n=32,解得n=5,
所以(x+1)5的展开式的通项为Tk+1=·x5-k,令5-k=2,则k=3,
所以T4=x2=10x2.
故x2的系数为10.]
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10.(2024·全国甲卷)的展开式中,各项系数中的最大值
为________.
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5 [二项式的展开式的通项为Tk+1=xk,
0≤k≤10且k∈Z,设展开式中第k+1项系数最大,则
即≤k≤,又k∈Z,故k=8,
所以展开式中系数最大的项是第9项,且该项系数为=5.]
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11.(2023·新高考Ⅰ卷)某学校开设了4门体育类选修课和4门艺术类选修课,学生需从这8门课中选
修2门或3门课,并且每类选修课至少选修1门,则不同的选课方案共有________种(用数字作答).
64
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64 [法一:由题意,可分三类:第一类,体育类选修课和艺术类选修课各选修1门,有种方案;第二类,在体育类选修课中选修1门,在艺术类选修课中选修2门,有种方案;第三类,在体育类选修课中选修2门,在艺术类选修课中选修1门,有种方案.综上,不同的选课方案共有=64(种).
法二:若学生从这8门课中选修2门课,则有=16(种)选课方案;若学生从这8门课中选修3门课,则有=48(种)选课方案.综上,不同的选课方案共有16+48=64(种).]
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12.(2024·上海卷)设集合A中的元素皆为无重复数字的三位正整数,且元素中任意两者之积皆为偶数,则集合中元素个数的最大值为________.
329
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329 [由题意知集合中至多只有一个奇数,其余均是偶数.
首先讨论三位数中的偶数,①当个位为0时,则百位和十位在剩余的9个数字中选择两个进行排列,则这样的偶数有=72(个);
②当个位不为0时,则个位有个数字可选,百位有个数字可选,十位有个数字可选,则这样的偶数共有=256(个),
所以集合中最多有72+256=328(个)偶数.
最后再加上单独的奇数,所以集合中元素个数的最大值为328+1=329.]
谢 谢 !