(共51张PPT)
第五章 计数原理
章末综合提升
巩固层·知识整合
提升层·题型探究
类型1 两个基本计数原理的应用
1.用两个基本计数原理解决计数问题时,最重要的是在开始计算之前要仔细分析两点:
(1)要完成的“一件事”是什么;(2)需要分类还是需要分步.
2.(1)分类要做到“不重不漏”.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.
(2)分步要做到“步骤完整”,即完成了所有步骤,恰好完成任务.分步后再计算每一步的方法数,最后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.
【例1】 某电视台连续播放6个广告,其中有三个不同的商业广告、两个不同的CBA宣传广告、一个公益广告,要求最后播放的不能是商业广告,且CBA宣传广告与公益广告不能连续播放,两个CBA宣传广告也不能连续播放,则有多少种不同的播放方式
(2)“隔板法”是解决组合问题中关于若干个相同元素的分组问题的一种常用方法.这类问题就是把n(n≥1)个相同的元素分配到m(1≤m≤n)个不同的组,使得每组中都至少有一个元素,求一共有多少种不同的分法的问题,它关注的是每组元素的个数是多少,而不是每组中元素是什么.
√
A [每名学生报名有3种选择,4名学生报名就有34种选择,每项冠军有4种可能归属,3项冠军有43种可能结果.]
类型3 排列与组合中元素的相邻与不相邻问题
求解排列与组合中元素“相邻”和“不相邻”的问题,应遵循“先整体,后局部”的原则.
(1)元素不相邻问题,一般用“插空法”,先将不相邻元素以外的“普通”元素全排列,然后在“普通”元素之间或两端将需要不相邻的元素插入.
(2)元素相邻问题,一般用“捆绑法”,先将相邻的若干元素捆绑为一个大元素,然后与其他元素全排列,最后松绑,将这若干个元素内部全排列.
【例3】 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,丙和丁相邻的不同排列方式有( )
A.12种 B.24种 C.36种 D.48种
√
√
√
160
章末综合测评(一) 动量守恒定律
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
章末综合测评(四) 计数原理
16
17
18
19
(满分:150分 时间:120分钟)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.四张卡片上分别标有数字“2”“0”“0”“9”,其中“9”可当“6”用,则由这四张卡片可组成不同的四位数的个数为( )
A.6 B.12 C.18 D.24
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
2.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,则一共可以组成集合( )
A.24个 B.36个 C.26个 D.27个
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
5.某校要安排一场文艺晚会的10个节目的演出顺序,除第1个节目和最后1个节目已确定外,3个音乐节目要求排在第2,5,7的位置,3个舞蹈节目要求排在第3,6,8的位置,2个曲艺节目要求排在第4,9的位置,则不同安排方法的种数是( )
A.14 B.24 C.36 D.72
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
6.(1+x)8(1+y)4的展开式中x2y2的系数是( )
A.56 B.84 C.112 D.168
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7.一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为( )
A.3×3! B.3×(3!)3
C.(3!)4 D.9!
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
13.将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.
96
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
14.今有1个红球、2个黄球、3个白球,若同色球不加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法;若同色球加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法.(用数字作答)
60
720
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
16.(15分)(1)3人坐在有八个座位的一排上,若每人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数有几种
(2)有5个人并排站成一排,若甲必须在乙的右边,则不同的排法有多少种
(3)现有10个保送上大学的名额,分配给7所学校,每校至少1个名额,问:名额分配的方法共有多少种
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
17.(15分)用0,1,2,3,4这五个数字组成无重复数字的自然数.
(1)在组成的三位数中,求所有偶数的个数;
(2)在组成的三位数中,如果十位上的数字比百位上的数字和个位上的数字都小,则称这个数为“凹数”,如301,423等都是“凹数”,求“凹数”的个数;
(3)在组成的五位数中,求恰有一个偶数数字夹在两个奇数数字之间的个数.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
18.(17分)有4张分别标有数字1,2,3,4的红色卡片和4张分别标有数字1,2,3,4的蓝色卡片,从这8张卡片中取出4张卡片排成一行.如果取出的4张卡片所标数字之和等于10,则不同的排法共有多少种
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19章末综合测评(四) 计数原理
(满分:150分 时间:120分钟)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.四张卡片上分别标有数字“2”“0”“0”“9”,其中“9”可当“6”用,则由这四张卡片可组成不同的四位数的个数为( )
A.6 B.12 C.18 D.24
2.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,则一共可以组成集合( )
A.24个 B.36个 C.26个 D.27个
3.已知8的二项展开式中常数项为1 120,则实数a的值是( )
A.-1 B.1
C.±1 D.不确定
4.设函数f(x)=则当x>0时,f[f(x)]表达式的展开式中常数项为( )
A.-20 B.20 C.-15 D.15
5.某校要安排一场文艺晚会的10个节目的演出顺序,除第1个节目和最后1个节目已确定外,3个音乐节目要求排在第2,5,7的位置,3个舞蹈节目要求排在第3,6,8的位置,2个曲艺节目要求排在第4,9的位置,则不同安排方法的种数是( )
A.14 B.24 C.36 D.72
6.(1+x)8(1+y)4的展开式中x2y2的系数是( )
A.56 B.84 C.112 D.168
7.一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为( )
A.3×3! B.3×(3!)3
C.(3!)4 D.9!
8.已知(2x-1)n的二项展开式中,奇次项系数的和比偶次项系数的和小38,则+…+=( )
A.28 B.28-1
C.27 D.27-1
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.带有编号1,2,3,4,5的五个球,则下列说法正确的是( )
A.全部投入4个不同的盒子里,共有45种放法
B.放进不同的4个盒子里,每盒至少一个,共有种放法
C.将其中的4个球投入4个盒子里的一个(另一个球不投入),共有种放法
D.全部投入4个不同的盒子里,没有空盒,共有种不同的放法
10.某数学兴趣小组共20名学生,其中品学兼优学生5人.现从中随机抽取10人,则下列说法正确的是( )
A.抽出10人中恰好有3名品学兼优学生的抽法有
B.抽出10人中恰好有3名品学兼优学生的抽法有
C.抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有
D.抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有
11.二项式的展开式中,x2的系数是-7,则下列选项正确的是( )
A.a=
B.展开式中含x6项的系数是-4
C.展开式中含x-1项
D.展开式中常数项为40
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.设(2-x)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5,则的值为________.
13.将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.
14.今有1个红球、2个黄球、3个白球,若同色球不加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法;若同色球加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法.(用数字作答)
四、解答题:本题共5小题,共77分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(13分)(1)求(x-10的展开式中x6的系数;
(2)求(1+x)2·(1-x)5的展开式中x3的系数.
16.(15分)(1)3人坐在有八个座位的一排上,若每人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数有几种
(2)有5个人并排站成一排,若甲必须在乙的右边,则不同的排法有多少种
(3)现有10个保送上大学的名额,分配给7所学校,每校至少1个名额,问:名额分配的方法共有多少种
17.(15分)用0,1,2,3,4这五个数字组成无重复数字的自然数.
(1)在组成的三位数中,求所有偶数的个数;
(2)在组成的三位数中,如果十位上的数字比百位上的数字和个位上的数字都小,则称这个数为“凹数”,如301,423等都是“凹数”,求“凹数”的个数;
(3)在组成的五位数中,求恰有一个偶数数字夹在两个奇数数字之间的个数.
18.(17分)有4张分别标有数字1,2,3,4的红色卡片和4张分别标有数字1,2,3,4的蓝色卡片,从这8张卡片中取出4张卡片排成一行.如果取出的4张卡片所标数字之和等于10,则不同的排法共有多少种
19.(17分)设(2-x)100=a0+a1x+a2x2+…+a100·x100,求下列各式的值:
(1)a0;
(2)a1+a3+a5+…+a99;
(3)(a0+a2+a4+…+a100)2-(a1+a3+…+a99)2;
(4)|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)章末综合测评(四)
1.B [先在后三位中选两个位置填两个数字“0”有种填法,再排另两张卡片有种排法,再决定用数字“9”还是“6”,有2种可能,所以共可排成2·=12个四位数,故选B.]
2.C [先分类再分步完成此事,共有=26个集合.]
3.C [8的展开式的通项为Tk+1=x8-kk=(-2a)kx8-2k,令8-2k=0,解得k=4,
所以T5=(-2a)4=1 120,解得a=±1.]
4.A [∵f(x)=
∴当x>0时,f(x)=-<0,
∴f[f(x)]=f(-)=,
∴展开式中常数项为)3=-20.]
5.D [根据题意,3个音乐节目要求排在第2,5,7的位置,有=6种排法:
3个舞蹈节目要求排在第3,6,8的位置,有=6种排法:
2个曲艺节目要求排在第4,9的位置,有=2种排法:
则有6×6×2=72种不同的排法,故选D.]
6.D [因为(1+x)8的通项为xk,(1+y)4的通项为yt,故(1+x)8(1+y)4的通项为xkyt.
令k=2,t=2,得x2y2的系数为=168.]
7.C [完成这件事可以分为两步,第一步排列三个家庭的相对位置,有种排法:第二步排列每个家庭中的三个成员,共有种排法.
由乘法原理可得不同的坐法种数有.故选C.]
8.B [设(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B.则A=a1+a3+a5+…,B=a0+a2+a4+a6+….由已知可知B-A=38.令x=-1,得a0-a1+a2-a3+…+an(-1)n=(-3)n,即(a0+a2+a4+a6+…)-(a1+a3+a5+a7+…)=(-3)n,即B-A=(-3)n.∴(-3)n=38=(-3)8,∴n=8.由二项式系数性质可得:+…+=2n-=28-1.]
9.ACD [五个球投入4个不同的盒子里共有45种放法,A选项正确:若要放进不同的4个盒子里,每盒至少一个,共有·种放法,B选项错误:D选项正确:将其中的4个球投入4个盒子里的一个(另一个球不投入),共有·种放法,C选项正确.故选ACD.]
10.AD [抽出10人中恰好有3名品学兼优学生分两步,第一步从5名品学兼优学生中抽取3人,有种:第二步从其余15人中抽取7人,有种,依据分步乘法计数原理,有种,A正确,B错误:抽出10人中至少有4名品学兼优学生包含恰好有4名品学兼优学生和恰好有5名品学兼优学生两种情况,依分类加法计数原理,抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有,D正确,C错误.故选AD.]
11.AB [二项式的展开式的通项公式为Tk+1=x8-k·=(-a)kx8-2k,令8-2k=2,解得k=3,所以展开式中x2的系数(-a)3=-7,解得a=,故A正确:二项式,展开式的通项公式为Tk+1=x8-2k.令8-2k=6,解得k=1,所以展开式中含x6项的系数是-=-4,故B正确:令8-2k=-1,解得k=,不为整数,故展开式中不含x-1项,故C错误:令8-2k=0,解得k=4,所以展开式中常数项为,故D错误.故选AB.]
12.- [令x=1,
得a0+a1+a2+a3+a4+a5=1,①
令x=-1,
得a0-a1+a2-a3+a4-a5=35=243,②
①+②,得2(a0+a2+a4)=244,
∴a0+a2+a4=122,
∴a1+a3+a5=-121,
∴.]
13.96 [先分组后用分配法求解,5张参观券分为4组,其中2个连号的有4种分法,每一种分法中的排列方法有种,因此共有不同的分法4=4×24=96(种).]
14.60 720 [由题意可知,若同色球不加以区分,这是一个组合问题,=60:
若同色球加以区分,这是一个排列问题,=720.]
15.解:(1)(x-)10的展开式的通项是Tk+1=x10-k(-)k.
令10-k=6,解得k=4.
则含x6的项为第5项,即T5=x10-4(-)4=9x6.
所以x6的系数应为9=1 890.
(2)因为(1+x)2的通项为Tr+1=·xr,
(1-x)5的通项为Tk+1=(-1)k·xk,
其中r∈{0,1,2},k∈{0,1,2,3,4,5},令k+r=3,
则有k=1,r=2:k=2,r=1:k=3,r=0.
所以x3的系数为-=5.
16.解:(1)由题意知有5个座位都是空的,我们把3个人看成是坐在座位上的人,往5个空座的空档插,由于5个空座之间有4个空,3个人去插,共有=24(种).
(2)总的排法数为=120(种),甲在乙的右边的排法数为=60(种).
(3)每个学校至少1个名额,则分去了7个,余下3个名额分到7所学校的方法种数就是要求的分配方法种数.
分三类:
第一类,3个名额分到1所学校有7种方法:
第二类,3个名额分到2所学校有 ×2=42(种):
第三类,3个名额分到3所学校有=35(种).
共有7+42+35=84种.
17.解:(1)将所有的三位偶数分为两类:
①个位数为0,则共有=12个:
②个位数为2或4,则共有2×3×3=18个.
所以,共有30个符合题意的三位偶数.
(2)将这些“凹数”分为三类:
①十位数字为0,则共有=12个:
②十位数字为1,则共有=6个:
③十位数字为2,则共有=2个.
所以,共有20个符合题意的“凹数”.
(3)将符合题意的五位数分为三类:
①两个奇数数字在一、三位置,
则共有·=12个:
②两个奇数数字在二、四位置,
则共有··=8个:
③两个奇数数字在三、五位置,
则共有··=8个.
所以,共有28个符合题意的五位数.
18.解:取出的4张卡片所标数字之和等于10,共有3种情况:1144,2233,1234.
所取卡片是1144的共有种排法:
所取卡片是2233的共有种排法:
所取卡片是1234,则其中卡片颜色可为无红色,1张红色,2张红色,3张红色,4张红色5种情况.
共有排法···种.
所以共有18=432种排法.
19.解:(1)令x=0,则展开式可化为a0=2100.
(2)令x=1,得a0+a1+a2+…+a99+a100=(2-)100,①
令x=-1,
可得a0-a1+a2-a3+…+a100=(2+)100,②
联立①②得a1+a3+…+a99=.
(3)原式=[(a0+a2+…+a100)+(a1+a3+…+a99)]·[(a0+a2+…+a100)-(a1+a3+…+a99)]
=(a0+a1+a2+…+a100)(a0-a1+a2-a3+…+a98-a99+a100)
=(2-)100(2+)100
=1.
(4)由题意知,|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|,即(2+x)100的展开式中各项的系数和,在(2+x)100的展开式中令x=1,可得各项系数和为(2+)100.所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|=(2+)100.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)类型1 两个基本计数原理的应用
1.用两个基本计数原理解决计数问题时,最重要的是在开始计算之前要仔细分析两点:
(1)要完成的“一件事”是什么;(2)需要分类还是需要分步.
2.(1)分类要做到“不重不漏”.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.
(2)分步要做到“步骤完整”,即完成了所有步骤,恰好完成任务.分步后再计算每一步的方法数,最后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.
【例1】 某电视台连续播放6个广告,其中有三个不同的商业广告、两个不同的CBA宣传广告、一个公益广告,要求最后播放的不能是商业广告,且CBA宣传广告与公益广告不能连续播放,两个CBA宣传广告也不能连续播放,则有多少种不同的播放方式
[解] 由题意知,这里是元素不相邻的问题,首先排列3个商业广告,有=6种结果,再在三个商业广告形成的四个空中排列三个元素;注意最后一个位置一定要有广告,共有=18种结果,根据分步计数原理知共有6×18=108种结果.
类型2 重复元素的排列、组合问题
我们常见的排列、组合问题,其中的元素通常是不可重复的,那么遇到有重复元素的排列、组合问题时,我们该如何求解呢
(1)一般地,从n个不同元素里有放回的取出m(m≤n)个元素(允许重复出现),按一定顺序排成一列,那么第1、第2……第m次选取元素的方法都有n种,由分步乘法计数原理得,从n个不同元素里有放回的取出m个元素(允许重复出现)的排列数为:N=n·n·n·…·n=nm(m,n∈N+,m≤n).
(2)“隔板法”是解决组合问题中关于若干个相同元素的分组问题的一种常用方法.这类问题就是把n(n≥1)个相同的元素分配到m(1≤m≤n)个不同的组,使得每组中都至少有一个元素,求一共有多少种不同的分法的问题,它关注的是每组元素的个数是多少,而不是每组中元素是什么.
【例2】 设4名同学报名参加同一时间安排的三种课外活动方案有a种,4名同学在运动会上共同争夺100米、跳远、铅球3项比赛的冠军的结果有b种,则(a,b)为( )
A.(34,43) B.(33,34)
C.(43,34) D.(
A [每名学生报名有3种选择,4名学生报名就有34种选择,每项冠军有4种可能归属,3项冠军有43种可能结果.]
类型3 排列与组合中元素的相邻与不相邻问题
求解排列与组合中元素“相邻”和“不相邻”的问题,应遵循“先整体,后局部”的原则.
(1)元素不相邻问题,一般用“插空法”,先将不相邻元素以外的“普通”元素全排列,然后在“普通”元素之间或两端将需要不相邻的元素插入.
(2)元素相邻问题,一般用“捆绑法”,先将相邻的若干元素捆绑为一个大元素,然后与其他元素全排列,最后松绑,将这若干个元素内部全排列.
【例3】 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,丙和丁相邻的不同排列方式有( )
A.12种 B.24种 C.36种 D.48种
B [先利用捆绑法排乙、丙、丁、戊四人,再用插空法选甲的位置,则有=24种.故选B.]
类型4 二项式定理及应用
求二项展开式中的特定项
(1)(a+b)n型:直接用二项式通项公式求解.
(2)(a+b)m(c+d)n型:分别将两个二项式展开,再根据特定项系数,分析特定项可由(a+b)m和(c+d)n的哪些项相乘得到.
(3)(a+b+c)n型:可把(a+b)看成一项分析,利用二项式通项,也可利用组合观点看特定项中,a、b、c的指数,由分步乘法解决,如求ambscr(这时m+s+r=n)项,即为cr.
【例4】 (1)的展开式中,常数项为( )
A.-5 B.-6 C.-12 D.19
(2(x+y)5的展开式中x3y3的系数为( )
A.5 B.10 C.15 D.20
(3)在的展开式中,x6的系数是________.
(1)A (2)C (3)160 [(1)4,其展开式的通项为Tk+1=4-k·(-1)k,·x4-k-rr=(-1)rx4-k-2r,r=0,1,…,4-k;k=0,1,…,4,令4-k-2r=0,当k=0,r=2;k=2,r=1;k=4,r=0时,为常数项,即=-5.
(2)法一:∵(x+y)5=(x5+5x4y+10x3y2+10x2y3+5xy4+y5),
∴x3y3的系数为10+5=15.
法二:当x+中取x时,x3y3的系数为,
当x+时,x3y3的系数为,
∴x3y3的系数为=10+5=15.
故选C.
(3)的展开式的通项为
Tk+1=(2x3)6-k··x18-4k,
令18-4k=6,解得k=3,
所以x6的系数是23=160.]
章末综合测评(四) 计数原理
(满分:150分 时间:120分钟)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.四张卡片上分别标有数字“2”“0”“0”“9”,其中“9”可当“6”用,则由这四张卡片可组成不同的四位数的个数为( )
A.6 B.12 C.18 D.24
B [先在后三位中选两个位置填两个数字“0”有种填法,再排另两张卡片有种排法,再决定用数字“9”还是“6”,有2种可能,所以共可排成2·=12个四位数,故选B.]
2.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,则一共可以组成集合( )
A.24个 B.36个 C.26个 D.27个
C [先分类再分步完成此事,共有=26个集合.]
3.已知8的二项展开式中常数项为1 120,则实数a的值是( )
A.-1 B.1
C.±1 D.不确定
C [8·x8-k·k=(-2a)kx8-2k,
令8-2k=0,解得k=4,
所以T5=(-2a)4=1 120,
解得a=±1.]
4.设函数f (x)=则当x>0时,f[f (x)]表达式的展开式中常数项为( )
A.-20 B.20 C.-15 D.15
A [∵f (x)=
∴当x>0时,f (x)=-<0,
∴f[f (x)]=f (-,
∴展开式中常数项为3=-20.]
5.某校要安排一场文艺晚会的10个节目的演出顺序,除第1个节目和最后1个节目已确定外,3个音乐节目要求排在第2,5,7的位置,3个舞蹈节目要求排在第3,6,8的位置,2个曲艺节目要求排在第4,9的位置,则不同安排方法的种数是( )
A.14 B.24 C.36 D.72
D [根据题意,3个音乐节目要求排在第2,5,7的位置,有=6种排法;
3个舞蹈节目要求排在第3,6,8的位置,有=6种排法;
2个曲艺节目要求排在第4,9的位置,有=2种排法;
则有6×6×2=72种不同的排法,故选D.]
6.(1+x)8(1+y)4的展开式中x2y2的系数是( )
A.56 B.84 C.112 D.168
D [因为(1+x)8的通项为xk,(1+y)4的通项为yt,故(1+x)8(1+y)4的通项为xkyt.
令k=2,t=2,
得x2y2的系数为=168.]
7.一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为( )
A.3×3! B.3×(3!)3
C.(3!)4 D.9!
C [完成这件事可以分为两步,第一步排列三个家庭的相对位置,有种排法;第二步排列每个家庭中的三个成员,共有种排法.
由乘法原理可得不同的坐法种数有.故选C.]
8.已知(2x-1)n的二项展开式中,奇次项系数的和比偶次项系数的和小38,则+…+=( )
A.28 B.28-1
C.27 D.27-1
B [设(2x-1)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,且奇次项的系数和为A,偶次项的系数和为B.则A=a1+a3+a5+…,B=a0+a2+a4+a6+….由已知可知B-A=38.令x=-1,得a0-a1+a2-a3+…+an(-1)n=(-3)n,即(a0+a2+a4+a6+…)-(a1+a3+a5+a7+…)=(-3)n,即B-A=(-3)n.∴(-3)n=38=(-3)8,∴n=8.由二项式系数性质可得:+…+=28-1.]
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.带有编号1,2,3,4,5的五个球,则下列说法正确的是( )
A.全部投入4个不同的盒子里,共有45种放法
B.放进不同的4个盒子里,每盒至少一个,共有种放法
C.将其中的4个球投入4个盒子里的一个(另一个球不投入),共有种放法
D.全部投入4个不同的盒子里,没有空盒,共有种不同的放法
ACD [五个球投入4个不同的盒子里共有45种放法,A选项正确;若要放进不同的4个盒子里,每盒至少一个,共有·种放法,B选项错误;D选项正确;将其中的4个球投入4个盒子里的一个(另一个球不投入),共有·种放法,C选项正确.故选ACD.]
10.某数学兴趣小组共20名学生,其中品学兼优学生5人.现从中随机抽取10人,则下列说法正确的是( )
A.抽出10人中恰好有3名品学兼优学生的抽法有
B.抽出10人中恰好有3名品学兼优学生的抽法有
C.抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有
D.抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有
AD [抽出10人中恰好有3名品学兼优学生分两步,第一步从5名品学兼优学生中抽取3人,有种;第二步从其余15人中抽取7人,有种,依据分步乘法计数原理,有种,A正确,B错误;抽出10人中至少有4名品学兼优学生包含恰好有4名品学兼优学生和恰好有5名品学兼优学生两种情况,依分类加法计数原理,抽出10人中至少有4名品学兼优学生的抽法有,D正确,C错误.故选AD.]
11.二项式的展开式中,x2的系数是-7,则下列选项正确的是( )
A.a=
B.展开式中含x6项的系数是-4
C.展开式中含x-1项
D.展开式中常数项为40
AB [二项式x8-k·=(-a)kx8-2k,令8-2k=2,解得k=3,所以展开式中x2的系数(-a)3=-7,解得a=,故A正确;二项式,展开式的通项公式为Tk+1=x8-2k.令8-2k=6,解得k=1,所以展开式中含x6项的系数是-=-4,故B正确;令8-2k=-1,解得k=,不为整数,故展开式中不含x-1项,故C错误;令8-2k=0,解得k=4,所以展开式中常数项为,故D错误.故选AB.]
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.设(2-x)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5,则的值为________.
- [令x=1,
得a0+a1+a2+a3+a4+a5=1,①
令x=-1,
得a0-a1+a2-a3+a4-a5=35=243,②
①+②,得2(a0+a2+a4)=244,
∴a0+a2+a4=122,∴a1+a3+a5=-121,
∴.]
13.将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.
96 [先分组后用分配法求解,5张参观券分为4组,其中2个连号的有4种分法,每一种分法中的排列方法有种,因此共有不同的分法4=4×24=96(种).]
14.今有1个红球、2个黄球、3个白球,若同色球不加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法;若同色球加以区分,将这6个球排成一列有________种不同的方法.(用数字作答)
60 720 [由题意可知,若同色球不加以区分,这是一个组合问题,=60;
若同色球加以区分,这是一个排列问题,=720.]
四、解答题:本题共5小题,共77分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(13分)(1)求(x-10的展开式中x6的系数;
(2)求(1+x)2·(1-x)5的展开式中x3的系数.
[解] (1)(x-10的展开式的通项是Tk+1=
x10-k(-k.
令10-k=6,解得k=4.
则含x6的项为第5项,
即T5=x10-4(-4=9x6.
所以x6的系数应为9=1 890.
(2)因为(1+x)2的通项为Tr+1=·xr,
(1-x)5的通项为Tk+1=(-1)k·xk,
其中r∈{0,1,2},k∈{0,1,2,3,4,5},
令k+r=3,
则有k=1,r=2;k=2,r=1;k=3,r=0.
所以x3的系数为-=5.
16.(15分)(1)3人坐在有八个座位的一排上,若每人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数有几种
(2)有5个人并排站成一排,若甲必须在乙的右边,则不同的排法有多少种
(3)现有10个保送上大学的名额,分配给7所学校,每校至少1个名额,问:名额分配的方法共有多少种
[解] (1)由题意知有5个座位都是空的,我们把3个人看成是坐在座位上的人,往5个空座的空档插,由于5个空座之间有4个空,3个人去插,共有=24(种).
(2)总的排法数为=120(种),甲在乙的右边的排法数为=60(种).
(3)每个学校至少1个名额,则分去了7个,余下3个名额分到7所学校的方法种数就是要求的分配方法种数.
分三类:
第一类,3个名额分到1所学校有7种方法;
第二类,3个名额分到2所学校有 ×2=42(种);
第三类,3个名额分到3所学校有=35(种).
共有7+42+35=84种.
17.(15分)用0,1,2,3,4这五个数字组成无重复数字的自然数.
(1)在组成的三位数中,求所有偶数的个数;
(2)在组成的三位数中,如果十位上的数字比百位上的数字和个位上的数字都小,则称这个数为“凹数”,如301,423等都是“凹数”,求“凹数”的个数;
(3)在组成的五位数中,求恰有一个偶数数字夹在两个奇数数字之间的个数.
[解] (1)将所有的三位偶数分为两类:
①个位数为0,则共有=12个;
②个位数为2或4,则共有2×3×3=18个.
所以,共有30个符合题意的三位偶数.
(2)将这些“凹数”分为三类:
①十位数字为0,则共有=12个;
②十位数字为1,则共有=6个;
③十位数字为2,则共有=2个.
所以,共有20个符合题意的“凹数”.
(3)将符合题意的五位数分为三类:
①两个奇数数字在一、三位置,
则共有·=12个;
②两个奇数数字在二、四位置,
则共有··=8个;
③两个奇数数字在三、五位置,
则共有··=8个.
所以,共有28个符合题意的五位数.
18.(17分)有4张分别标有数字1,2,3,4的红色卡片和4张分别标有数字1,2,3,4的蓝色卡片,从这8张卡片中取出4张卡片排成一行.如果取出的4张卡片所标数字之和等于10,则不同的排法共有多少种
[解] 取出的4张卡片所标数字之和等于10,共有3种情况:1144,2233,1234.
所取卡片是1144的共有种排法;
所取卡片是2233的共有种排法;
所取卡片是1234,则其中卡片颜色可为无红色,1张红色,2张红色,3张红色,4张红色5种情况.
共有排法···种.
所以共有18=432种排法.
19.(17分)设(2-x)100=a0+a1x+a2x2+…+a100·x100,求下列各式的值:
(1)a0;
(2)a1+a3+a5+…+a99;
(3)(a0+a2+a4+…+a100)2-(a1+a3+…+a99)2;
(4)|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|.
[解] (1)令x=0,则展开式可化为a0=2100.
(2)令x=1,得a0+a1+a2+…+a99+a100=(2-100,①
令x=-1,
可得a0-a1+a2-a3+…+a100=(2+100,②
联立①②得
a1+a3+…+a99=.
(3)原式=[(a0+a2+…+a100)+(a1+a3+…+a99)]·[(a0+a2+…+a100)-(a1+a3+…+a99)]
=(a0+a1+a2+…+a100)(a0-a1+a2-a3+…+a98-a99+a100)
=(2-100(2+100
=1.
(4)由题意知,|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|,即(2+x)100的展开式中各项的系数和,在(2+x)100的展开式中令x=1,可得各项系数和为(2+100.所以|a0|+|a1|+|a2|+…+|a100|=(2+100.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)类型1 两个基本计数原理的应用
1.用两个基本计数原理解决计数问题时,最重要的是在开始计算之前要仔细分析两点:
(1)要完成的“一件事”是什么;(2)需要分类还是需要分步.
2.(1)分类要做到“不重不漏”.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.
(2)分步要做到“步骤完整”,即完成了所有步骤,恰好完成任务.分步后再计算每一步的方法数,最后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.
【例1】 某电视台连续播放6个广告,其中有三个不同的商业广告、两个不同的CBA宣传广告、一个公益广告,要求最后播放的不能是商业广告,且CBA宣传广告与公益广告不能连续播放,两个CBA宣传广告也不能连续播放,则有多少种不同的播放方式
[尝试解答] ________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
类型2 重复元素的排列、组合问题
我们常见的排列、组合问题,其中的元素通常是不可重复的,那么遇到有重复元素的排列、组合问题时,我们该如何求解呢
(1)一般地,从n个不同元素里有放回的取出m(m≤n)个元素(允许重复出现),按一定顺序排成一列,那么第1、第2……第m次选取元素的方法都有n种,由分步乘法计数原理得,从n个不同元素里有放回的取出m个元素(允许重复出现)的排列数为:N=n·n·n·…·n=nm(m,n∈N+,m≤n).
(2)“隔板法”是解决组合问题中关于若干个相同元素的分组问题的一种常用方法.这类问题就是把n(n≥1)个相同的元素分配到m(1≤m≤n)个不同的组,使得每组中都至少有一个元素,求一共有多少种不同的分法的问题,它关注的是每组元素的个数是多少,而不是每组中元素是什么.
【例2】 设4名同学报名参加同一时间安排的三种课外活动方案有a种,4名同学在运动会上共同争夺100米、跳远、铅球3项比赛的冠军的结果有b种,则(a,b)为( )
A.(34,43) B.(33,34)
C.(43,34) D.(
[尝试解答] ________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
类型3 排列与组合中元素的相邻与不相邻问题
求解排列与组合中元素“相邻”和“不相邻”的问题,应遵循“先整体,后局部”的原则.
(1)元素不相邻问题,一般用“插空法”,先将不相邻元素以外的“普通”元素全排列,然后在“普通”元素之间或两端将需要不相邻的元素插入.
(2)元素相邻问题,一般用“捆绑法”,先将相邻的若干元素捆绑为一个大元素,然后与其他元素全排列,最后松绑,将这若干个元素内部全排列.
【例3】 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,丙和丁相邻的不同排列方式有( )
A.12种 B.24种 C.36种 D.48种
[尝试解答] ________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
类型4 二项式定理及应用
求二项展开式中的特定项
(1)(a+b)n型:直接用二项式通项公式求解.
(2)(a+b)m(c+d)n型:分别将两个二项式展开,再根据特定项系数,分析特定项可由(a+b)m和(c+d)n的哪些项相乘得到.
(3)(a+b+c)n型:可把(a+b)看成一项分析,利用二项式通项,也可利用组合观点看特定项中,a、b、c的指数,由分步乘法解决,如求ambscr(这时m+s+r=n)项,即为cr.
【例4】 (1)的展开式中,常数项为( )
A.-5 B.-6 C.-12 D.19
(2(x+y)5的展开式中x3y3的系数为( )
A.5 B.10 C.15 D.20
(3)在的展开式中,x6的系数是________.
[尝试解答] ________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
21世纪教育网(www.21cnjy.com)