- 2021-06-22 发布 |
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文档介绍
高考数学二轮复习教案:第二编 专题六 第1讲
专题六 概率与统计 第1讲 排列、组合、二项式定理 「考情研析」 1.高考中主要考查两个计数原理、排列、组合的简单应用,有时会与概率相结合,以选择题、填空题为主. 2.二项式定理主要考查通项公式、二项式系数等知识,近几年也与函数、不等式、数列交汇,值得关注. 核心知识回顾 1.排列 排列数公式:A=n(n-1)…(n-m+1)=(m≤n,m,n∈N*). 2.组合 (1)组合数公式:C===(m≤n,m,n∈N*),由于0!=1,所以C=1. (2)组合数的性质 3.二项式定理 (1)二项展开式 (a+b)n=Can+Can-1b1+…+Can-kbk+…+Cbn(n∈N*). 通项:Tk+1=Can-kbk(k=0,1,2,…,n). (2)二项式系数的有关性质 ①二项展开式中,偶数项的二项式系数的和等于奇数项的二项式系数的和,即C+C+C+…=C+C+C+…=2n-1; ②若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn, 则f(x)展开式中的各项系数和为f(1), 奇数项系数和为a0+a2+a4+…=, 偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=. 热点考向探究 考向1 两个计数原理 例1 (1)(2019·哈尔滨市第六中学高三第二次模拟)2020年东京夏季奥运会将设置4×100米男女混合泳接力这一新的比赛项目,比赛的规则是:每个参赛国家派出2男2女共计4名运动员参加比赛,按照仰泳→蛙泳→蝶泳→自由泳的接力顺序,每种泳姿100米且由1名运动员完成,且每名运动员都要出场,若中国队确定了备战该项目的4名运动员名单,其中女运动员甲只能承担仰泳或者自由泳,男运动员乙只能承担蝶泳或者自由泳,剩下的2名运动员四种泳姿都可以承担,则中国队的排兵布阵的方式共有( ) A.144种 B.24种 C.12种 D.6种 答案 D 解析 由题意,若甲承担仰泳,则乙运动员有2种安排方法,其他两名运动员有2种安排方法,共计2×2=4种方法,若甲承担自由泳,则乙运动员只能安排蝶泳,其他两名运动员有A=2种安排方法,共计2种方法,所以中国队共有4+2=6种不同的安排方法.故选D. (2)某地实行高考改革,考生除参加语文,数学,外语统一考试外,还需从物理,化学,生物,政治,历史,地理六科中选考三科,要求物理,化学,生物三科至少选一科,政治,历史,地理三科至少选一科,则考生共有______种选考方法( ) A.6 B.12 C.18 D.24 答案 C 解析 ①从物化生中选一科,从史地政中选两科,有:CC=9,②从物化生中选两科,从史地政中选一科,有CC=9,所以共有9+9=18种.故选C. (3)如图所示,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.72种 B.48种 C.24种 D.12种 答案 A 解析 解法一:首先涂A有C=4种涂法,则涂B有C=3种涂法,C与A,B相邻,则C有C=2种涂法,D只与C相邻,则D有C=3种涂法,所以共有4×3×2×3=72种涂法. 解法二:按要求涂色至少需要3种颜色,故分两类:一是4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3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.所以不同的涂法共有24+24×2=72种. 应用两个计数原理解题的方法 (1)在应用分类计数原理和分步计数原理时,一般先分类再分步,每一步当中又可能用到分类计数原理. (2)对于复杂的两个原理综合使用的问题,可恰当列出示意图或表格,使问题形象化、直观化. 1.(2019·大兴区高三4月一模)中国古代将物质属性分为“金、木、土、水、火”五种,其相互关系是“金克木,木克土,土克水,水克火,火克金.”将五种不同属性的物质任意排成一列,则属性相克的两种物质不相邻的排法种数为( ) A.8 B.10 C.15 D.20 答案 B 解析 由题意知,可看作五个位置排列五个元素,第一位置有五种排列方法,不妨假设是金,则第二步只能从土与水两者中选一种排放,有两种选择,不妨假设排上的是水,第三步只能排上木,第四步只能排上火,第五步只能排上土,故总的排列方法种数有5×2×1×1×1=10.故选B. 2.从6个盒子中选出3个来装东西,且甲、乙两个盒子至少有一个被选中的情况有( ) A.16种 B.18种 C.22种 D.37种 答案 A 解析 可分为两类,第一类:甲、乙两个盒子恰有一个被选中,有CC=12种;第二类:甲、乙两个盒子都被选中,有CC=4种,所以共有12+4=16种不同的情况.故选A. 3.将一个四棱锥的每个顶点染上1种颜色,并使同一条棱的两个端点异色,若只有4种颜色可供使用,则不同的染色方法有( ) A.48种 B.72种 C.96种 D.108种 答案 B 解析 如图所示,若点B与D处所染颜色相同,则不同的染色方法有4×3×2×2=48种;若点B与D处所染颜色不相同,则不同的染色方法有4×3×2×1=24种,由分类加法计数原理可知不同的染色方法有48+24=72种. 考向2 排列与组合问题 例2 (1)(2019·天一大联考高三阶段性测试)有5名学生需从数学建模、程序设计两门课中选择一门,且每门课至少有2名学生选择,则不同的选择方法共有( ) A.10种 B.12种 C.15种 D.20种 答案 D 解析 根据题意,先将5人分为2组,一组3人,另一组2人,有C=10种情况,再将2组对应2门课程,有A=2种情况,则不同的选择方法种数为10×2=20.故选D. (2)将数字“124467”重新排列后得到不同偶数的个数为( ) A.72 B.120 C.192 D.240 答案 D 解析 由题意,末尾是2或6,不同偶数的个数为=120,末尾是4,不同偶数的个数为A=120,故共有120+120=240.故选D. (3)某人制订了一项旅游计划,从7个旅游城市中选择5个进行游览.若A,B为必选城市,并且在游览过程中必须按先A后B的顺序经过A,B两城市(A,B两城市可以不相邻),则不同的游览线路有( ) A.120种 B.240种 C.480种 D.600种 答案 D 解析 已知A,B必选,则从剩下的5个城市中再选取3个,有C种情况,此时5个城市已确定,将其全排列共有A种情况,又A,B顺序一定,则根据分步乘法计数原理,得不同的游览线路有=600种.故选D. 解答排列组合问题的常用方法 排列组合问题从解法上看,大致有以下几种: (1)有附加条件的排列组合问题,大多需要用分类讨论的方法,注意分类时应不重不漏. (2)排列与组合的混合型问题,用分类加法或分步乘法计数原理解决. (3)元素相邻,可以利用捆绑法. (4)元素不相邻,可以利用插空法. (5)间接法,把不符合条件的排列与组合剔除掉. (6)穷举法,把符合条件的所有排列或组合一一写出来. (7)定序问题缩倍法. (8)“小集团”问题先整体后局部法. 1.某市委从组织机关10名科员中选3人担任驻村第一书记,则甲、乙至少有1人入选,而丙没有入选的不同选法的种数为( ) A.85 B.56 C.49 D.28 答案 C 解析 由于丙不入选,相当于从9人中选派3人. 解法一:(直接法)甲、乙两人均入选,有CC种选法,甲、乙两人只有1人入选,有CC种选法.由分类加法计数原理,共有CC+CC=49种不同选法. 解法二:(间接法)从9人中选3人有C种选法,其中甲、乙均不入选有C种选法.满足条件的选派方法有C-C=84-35=49种不同选法. 2.(2019·甘肃省高三第一次高考诊断)《数术记遗》是《算经十书》中的一部,相传是汉末徐岳(约公元2世纪)所著,该书主要记述了:积算(即筹算)、太乙、两仪、三才、五行、八卦、九宫、运筹、了知、成数、把头、龟算、珠算、计数14种计算器械的使用方法.某研究性学习小组3人分工搜集整理14种计算器械的相关资料,其中一人4种、另两人每人5种计算器械,则不同的分配方法有( ) A. B. C. D.CCC 答案 A 解析 先将14种计算器械分为三组,方法数有种,再排给3个人,方法数有×A种.故选A. 3.从0,2中选一个数字,从1,3,5中选两个数字,组成无重复数字的三位数,其中奇数的个数为( ) A.24 B.18 C.12 D.6 答案 B 解析 根据所选偶数为0和2分类讨论求解. ①当选数字0时,再从1,3,5中取2个数字排在个位与百位,因此排成的三位奇数有CA=6个. ②当选数字2时,再从1,3,5中取2个数字有C种方法,然后将选中的两个奇数数字选一个排在个位,其余2个数字全排列,因此排成的三位奇数有CCA=12个. 所以由分类加法计数原理,共有18个符合条件的三位奇数. 考向3 二项式定理 例3 (1)(2019·西安地区陕师大附中、西安高级中学等八校高三联考)已知(x+1)6(ax-1)2的展开式中,x3的系数为56,则实数a的值为( ) A.6或-1 B.-1或4 C.6或5 D.4或5 答案 A 解析 因为(x+1)6(ax-1)2=(x+1)6(a2x2-2ax+1),所以(x+1)6(ax-1)2的展开式中x3的系数是C+C(-2a)+Ca2=6a2-30a+20,∴6a2-30a+20=56,解得a=6或-1.故选A. (2)二项式n的展开式中只有第6项的二项式系数最大,则展开式中的常数项是( ) A.180 B.90 C.45 D.360 答案 A 解析 依题意n=10,则10的通项公式Tr+1=C()10-rr=.令5-r=0,得r=2. ∴展开式中的常数项T3=22C=180. (3)若(3x-1)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5,则a1+2a2+3a3+4a4+5a5=( ) A.80 B.120 C.180 D.240 答案 D 解析 由(3x-1)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5两边求导,可得15(3x-1)4=a1+2a2x+3a3x2+…+5a5x4,令x=1得,15×(3-1)4=a1+2a2+3a3+…+5a5,即a1+2a2+3a3+4a4+5a5=240,故选D. 解与二项式定理有关问题的四个关注点 (1)Tr+1表示二项展开式中的任意项,只要n与r确定,该项就随之确定. (2)Tr+1是展开式中的第r+1项,而不是第r项. (3)二项展开式中某一项的系数与某一项的二项式系数易混. (4)二项式系数最大项与展开式系数最大项不同. 1.(2019·拉萨市高三第二次模拟)(x+y)(2x-y)5的展开式中x3y3 的系数为( ) A.-80 B.-40 C.40 D.80 答案 C 解析 要求(x+y)(2x-y)5的展开式中x3y3的系数,则是x+y中x与(2x-y)5展开式中x2y3相乘,以及x+y中y与(2x-y)5展开式中x3y2相乘,二者再相加.而(2x-y)5展开式中,x2y3项为C(2x)2(-y)3=-40x2y3,x3y2项为C(2x)3(-y)2=80x3y2.所以(x+y)(2x-y)5的展开式中x3y3的项为-40x3y3+80x3y3=40x3y3.故选C. 2.(x2-x+1)10的展开式中x3的系数为________. 答案 -210 解析 (x2-x+1)10=[x2-(x-1)]10=C(x2)10-C(x2)9(x-1)+…-C(x2)(x-1)9+C(x-1)10,所以x3的系数为-CC+C(-C)=-210. 3.已知(1+2x)+(1+2x)2+(1+2x)3+…+(1+2x)n的展开式中x的系数恰好是数列{an}的前n项和Sn,则Sn=________,a10=________. 答案 n2+n 20 解析 (1+2x)+(1+2x)2+(1+2x)3+…+(1+2x)n的展开式中x的系数为C·2+C·2+C·2+…+C·2=2(1+2+3+…+n)=n2+n,即Sn=n2+n,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n,所以a10=20. 真题押题 『真题模拟』 1.(2019·雅安市高三第三次诊断)从6人中选出4人分别到碧峰峡、蒙顶山、喇叭河、龙苍沟四个景区游览,要求每个景区有一人游览,每人只游览一个景区,且这6人中甲、乙两人不去龙苍沟游览,则不同的选择方案共有( ) A.168种 B.216种 C.240种 D.360种 答案 C 解析 这6人中甲、乙两人不去龙苍沟游览,则不同的选择方案共有N=C×A=240种.故选C. 2.(2019·全国卷Ⅲ)(1+2x2)(1+x)4的展开式中x3的系数为( ) A.12 B.16 C.20 D.24 答案 A 解析 解法一:(1+2x2)(1+x)4的展开式中x3的系数为1×C+2C=12.故选A. 解法二:∵(1+2x2)(1+x)4=(1+2x2)(1+4x+6x2+4x3+x4),∴x3的系数为1×4+2×4=12.故选A. 3.(2019·高三第二次全国大联考)在8的展开式中,所有有理项的二项式系数之和为( ) A.16 B.32 C.64 D.128 答案 D 解析 (r∈N*且r≤8),令8-=k∈Z,故r=0,2,4,6,8. 当r=0,二项式系数为C=1;当r=2,二项式系数为C=28; 当r=4,二项式系数为C=70;当r=6,二项式系数为C=28; 当r=8,二项式系数为C=1.故所有有理项的二项式系数之和为1+28+70+28+1=128.故选D. 4.(2019·上饶市重点中学六校高三联考)某校在“数学联赛”考试后选取了6名教师参加阅卷,试卷共4道解答题,要求将这6名教师分成4组,每组批阅一道解答题,其中2组各有2名教师,另外2组各有1名教师,则不同的分配方案的种数是( ) A.216 B.420 C.720 D.1080 答案 D 解析 6人分成4组共有种不同的分组方案,所以共有·A=×24=1080种分配方案. 5.(2019·上饶市重点中学六校高三联考)已知n=xdx,则二项式n(x>0)展开式中的常数项为( ) A.8 B.28 C.56 D.120 答案 B 解析 n=xdx=x2=8,则二项式8的通项公式为Tr+1=C(x3)8-rr=Cx24-4r,令24-4r=0可得r=6,所以所求常数项为C=C=28.故选B. 『金版押题』 6.已知(2x-1)10=a0+a1x+a2x2+…+a9x9+a10x10,则a2+a3+…+a9+a10的值为( ) A.-20 B.0 C.1 D.20 答案 D 解析 令x=1,得a0+a1+a2+…+a9+a10=1,再令x=0,得a0=1,所以a1+a2+…+a9+a10=0,又易知a1=C×21×(-1)9=-20,所以a2+a3+…+a9+a10=20. 7.将甲、乙等5位同学分别保送到北京大学,上海交通大学,浙江大学三所大学就读,则每所大学至少保送一人的不同保送方法有( ) A.240种 B.180种 C.150种 D.540种 答案 C 解析 5名学生可分成2,2,1和3,1,1两种形式,当5名学生分成2,2,1时,共有CCA=90种方法,当5名学生分成3,1,1时,共有CA=60种方法,根据分类计数原理知共有90+60=150种保送方法. 8.已知关于x的二项式n的展开式的二项式系数之和为32,常数项为80,则实数a的值为________. 答案 2 解析 依题意得2n=32,n=5,二项式n=5的展开式的通项为Tr+1=C·()5-r·r=.令=0,得r=3.由C·a3=10a3=80,解得a=2. 配套作业 一、选择题 1.将2名教师,4名学生分成2个小组,分别安排到甲、乙两地参加社会实践活动,每个小组由1名教师和2名学生组成,不同的安排方案共有( ) A.12种 B.10种 C.9种 D.8种 答案 A 解析 2名教师各在1个小组,给其中1名教师选2名学生,有C种选法,另2名学生分配给另1名教师,然后将2个小组安排到甲、乙两地,有A种方案,故不同的安排方案共有CA=12种.故选A. 2.某彩票公司每天开奖一次,从1、2、3、4四个号码中随机开出一个作为中奖号码,开奖时如果开出的号码与前一天的相同,就要重开,直到开出与前一天不同的号码为止.如果第一天开出的号码是4,那么第五天开出的号码也同样是4的所有可能的情况有( ) A.14种 B.21种 C.24种 D.35种 答案 B 解析 第一天开出4,第五天同样开出4,则第二天开出的号码有3种情况,如果第三天开出的号码是4,则第四天开出的号码有3种情况;如果第三天开出的号码不是4,则第四天开出的号码有2种情况,所以满足条件的情况有3×1×3+3×2×2=21种. 3.(2019·聊城市高三二模)已知n的展开式中前三项的二项式系数的和等于22,则展开式中的常数项为( ) A. B. C.- D.- 答案 A 解析 因为n的展开式中前三项的二项式系数的和等于22,所以C+C+C=22,整理得n(n+1)=42,解得n=6,所以二项式6展开式的通项为Tk+1=C6-k·6-k(-1)kx2k=C6-k·(-1)kx3k-6,令3k-6=0可得k =2,所以展开式中的常数项为C6-2(-1)2=.故选A. 4.旅游体验师小李受某旅游网站的邀约,决定对甲、乙、丙、丁这四个景区进行体验式旅游,若甲景区不能最先旅游,乙景区和丁景区不能最后旅游,则小李旅游的方法数为( ) A.24 B.18 C.16 D.10 答案 D 解析 第一类,甲在最后一个体验,则有A种方法;第二类,甲不在最后一个体验,则有AA种方法,所以小李旅游的方法共有A+AA=10种.故选D. 5.用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比40000大的偶数共有( ) A.144个 B.120个 C.96个 D.72个 答案 B 解析 当万位数字为4时,个位数字从0,2中任选一个,共有2A个偶数;当万位数字为5时,个位数字从0,2,4中任选一个,共有CA个偶数,故符合条件的偶数共有2A+CA=120(个). 6.(2019·台州市高三4月调研)已知六人排成一排拍照,其中甲、乙、丙三人两两不相邻,甲、丁两人必须相邻,则满足要求的排队方法数为( ) A.72 B.96 C.120 D.288 答案 A 解析 除甲、乙、丙三人外的3人先排好队,共有A种,这3人排好队后有4个空位,甲只能在丁的左边或右边,有C种排法,乙、丙的排法有A,所以共有A·C·A=72种排队方法.故选A. 7.某校在举办的第25届秋季运动会中,高一三班的甲、乙两位同学从100 m,200 m,400 m,800 m的4个项目中各报2个项目,则甲、乙两位同学所报的项目中至少有1个不相同的选法共有( ) A.30种 B.36种 C.60种 D.72种 答案 A 解析 因为甲、乙两位同学从4个不同的项目中各报2个项目,有CC 种选法,其中甲、乙所选的项目完全相同的选法有C种,所以甲、乙所选的项目中至少有1个不相同的选法共有CC-C=30种.故选A. 8.在n的展开式中,各项系数和与二项式系数和之比为32∶1,则x2的系数为( ) A.50 B.70 C.90 D.120 答案 C 解析 令x=1,则n=4n,所以n的展开式中,各项系数和为4n,又二项式系数和为2n,所以=2n=32,解得n=5.二项展开式的通项Tr+1=Cx5-rr=,令5-r=2,得r=2,所以x2的系数为C32=90.故选C. 9.(2019·赤峰市高三4月模拟)某校从6名教师中选派3名教师去完成4项不同的工作,每人至少完成一项,每项工作由1人完成,其中甲和乙不同去,甲和丙只能同去或同不去,则不同的选派方案种数是( ) A.252 B.288 C.360 D.216 答案 A 解析 因为3名教师去完成4项不同的工作,每人至少完成一项,每项工作由1人完成,所以当3名教师确定时,则其中1人必须完成两项工作,故安排3名教师完成4项工作,可以先确定完成两项工作的1名人员,其方法有C,然后再确定完成的工作,其方法有C,然后再将剩下的两项工作分配给剩下的两人,其方法有C,故当3名教师确定时,完成工作的方法有C·C·C种;因为甲和乙不同去,甲和丙只能同去或同不去,故有三种方法选择教师, 第一种方法:甲参加,乙不参加,丙参加,再从剩下的3人中选择1人,其方法有C种, 第二种方法:甲不参加,乙参加,丙不参加,再从剩下的3人中选择2人,其方法有C种, 第三种方法:甲不参加,乙不参加,丙不参加,再从剩下的3人中选择3人,其方法有C种; 故最终选派的方法种数为(C+C+C)·C·C·C=252.故选A. 10.若(x2+1)(x-3)9=a0+a1(x-2)+a2(x-2)2+a3(x-2)3+…+a11(x-2)11 ,则a1+a2+…+a11的值为( ) A.0 B.-5 C.5 D.255 答案 C 解析 令x=2,则a0=(22+1)×(2-3)9=-5.令x=3,则a0+a1+…+a11=0,所以a1+a2+…+a11=-a0=-(-5)=5.故选C. 11.某单位有7个连在一起的车位,现有3辆不同型号的车需停放,如果要求剩余的4个车位中恰好有3个连在一起,则不同的停放方法的种数为( ) A.16 B.18 C.32 D.72 答案 D 解析 因为对空位有特殊要求,先确定空位,假设7个车位分别为1,2,3,4,5,6,7,先研究恰有3个连续空位的情况,若3个连续空位是123或567,另一个空位有3种选法,车的停放方式有A种,故停放方法有2×3×A=36种;若3个连续空位是234或345或456,另一个空位有2种选法,车的停放方式依然有A种,因此此种情况下停放方法有3×A×2=36种,从而不同的停放方法共有72种.故选D. 二、填空题 12.(2019·湖北省八市高三3月联考)若(x-2)5-3x4=a0+a1(x-3)+a2(x-3)2+a3(x-3)3+a4(x-3)4+a5(x-3)5,则a3=________. 答案 -26 解析 令t=x-3,则(x-2)5-3x4=a0+a1(x-3)+a2(x-3)2+a3(x-3)3+a4(x-3)4+a5(x-3)5可化为(t+1)5-3(t+3)4=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5,则a3=C-3C×3=10-36=-26. 13.(2019·蚌埠市高三第一次教学质量检查)某电商为某次活动设计了“和谐”“爱国”“敬业”三种红包,活动规定每人可以依次点击4次,每次都会获得三种红包的一种,若集全三种即可获奖,但三种红包出现的顺序不同对应的奖次也不同.员工甲按规定依次点击了4次,直到第4次才获奖.则他获得奖次的不同情形种数为________. 答案 18 解析 根据题意,若员工甲直到第4次才获奖,则其第4次才集全“和谐”“爱国”“敬业”三种红包,则甲第4次获得的红包有3种情况,前三次获得的红包为其余的2种,有23-2=6种情况,则他获得奖次的不同情形种数为3×6=18种. 14.编号为A,B,C,D,E的五个小球放在如图所示的五个盒子里,要求每个盒子只能放一个小球,且A球不能放在4号和5号,B球必须放在与A球相邻的盒子中,则不同的放法的种数为________. 答案 30 解析 根据A球所在的位置可分三类:(1)若A球放在1号盒子内,则B球只能放在2号盒子内,余下的三个盒子放C,D,E球,有3×2×1=6种不同的放法.(2)若A球放在3号盒子内,则B球只能放在2号盒子内,余下的三个盒子放C,D,E球,有3×2×1=6种不同的放法.(3)若A球放在2号盒子内,则B球可以放在1号,3号,4号中的任何一个盒子内,余下的三个盒子放C,D,E球,有3×3×2×1=18种不同的放法.综上可得不同的放法共有6+6+18=30种.查看更多