2020版高中数学 第一章 第1课时 两个计数原理学案 新人教A版选修2-3

2020版高中数学 第一章 第1课时 两个计数原理学案 新人教A版选修2-3

第1课时　两个计数原理 学习目标　1.理解分类加法计数原理与分步乘法计数原理.2.会用这两个原理分析和解决一些简单的实际计数问题．‎ 知识点一　分类加法计数原理 第十三届全运会在中国天津盛大召开，一名志愿者从上海赶赴天津为游客提供导游服务，每天有7个航班，6列火车．‎ 思考　该志愿者从上海到天津的方案可分几类？共有多少种出行方法？‎ 答案　两类，即乘飞机、坐火车．共有7＋6＝13(种)不同的出行方法．‎ 梳理　(1)完成一件事有两类不同的方案，在第1类方案中有m种不同的方法，在第2类方案中有n种不同的方法，那么完成这件事共有N＝m＋n种不同的方法．‎ ‎(2)完成一件事有n类不同的方案，在第1类方案中有m1种不同的方法，在第2类方案中有m2种不同的方法，…，在第n类方案中有mn种不同的方法，则完成这件事共有N＝m1＋m2＋…＋mn种不同的方法．‎ 知识点二　分步乘法计数原理 若这名志愿者从上海赶赴天津为游客提供导游服务，但需在青岛停留，已知从上海到青岛每天有7个航班，从青岛到天津每天有6列火车．‎ 思考　该志愿者从上海到天津需要经历几个步骤？共有多少种出行方法？‎ 答案　两个，即先乘飞机到青岛，再坐火车到天津．共有7×6＝42(种)不同的出行方法．‎ 梳理　(1)完成一件事需要两个步骤，做第1步有m种不同的方法，做第2步有n种不同的方法，那么完成这件事共有N＝m×n种不同的方法．‎ ‎(2)完成一件事需要n个步骤，做第1步有m1种不同的方法，做第2步有m2种不同的方法，…，做第n步有mn种不同的方法，则完成这件事共有N＝m1×m2×…×mn种不同的方法．‎ ‎1．在分类加法计数原理中，两类不同方案中的方法可以相同．(　×　)‎ ‎2．在分类加法计数原理中，每类方案中的方法都能完成这件事．(　√　)‎ ‎3．在分步乘法计数原理中，每个步骤中完成这个步骤的方法是各不相同的．(　√　)‎ ‎4．在分步乘法计数原理中，事情若是分两步完成的，那么其中任何一个单独的步骤都不能完成这件事，只有两个步骤都完成后，这件事情才算完成．(　√　)‎ 11‎ 类型一　分类加法计数原理 例1　设集合A＝{1,2,3,4}，m，n∈A，则方程＋＝1表示焦点位于x轴上的椭圆的有(　　)‎ A．6个 B．8个 C．12个 D．16个 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　A 解析　因为椭圆的焦点在x轴上，所以m>n.当m＝4时，n＝1,2,3；当m＝3时，n＝1,2；当m＝2时，n＝1，即所求的椭圆共有3＋2＋1＝6(个)．‎ 反思与感悟　(1)应用分类加法计数原理时，完成这件事的n类方法是互不干扰的，无论哪种方案中的哪种方法，都可以独立完成这件事．‎ ‎(2)利用分类加法计数原理解题的一般思路 跟踪训练1　满足a，b∈{－1,0,1,2}，且关于x的方程ax2＋2x＋b＝0有实数解的有序数对(a，b)的个数为(　　)‎ A．14 B．‎13 C．12 D．10‎ 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　B 解析　由已知得ab≤1.‎ 若a＝－1时，b＝－1,0,1,2，有4种可能；‎ 若a＝0时，b＝－1,0,1,2，有4种可能；‎ 若a＝1时，b＝－1,0,1，有3种可能；‎ 若a＝2时，b＝－1,0，有2种可能．‎ 11‎ ‎∴共有(a，b)的个数为4＋4＋3＋2＝13.‎ 类型二　分步乘法计数原理 例2　一种号码锁有4个拨号盘，每个拨号盘上有从0到9共十个数字，这4个拨号盘可以组成多少个四位数的号码？(各位上的数字允许重复)‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 解　按从左到右的顺序拨号可以分四步完成：‎ 第一步，有10种拨号方式，所以m1＝10；‎ 第二步，有10种拨号方式，所以m2＝10；‎ 第三步，有10种拨号方式，所以m3＝10；‎ 第四步，有10种拨号方式，所以m4＝10.‎ 根据分步乘法计数原理，共可以组成N＝10×10×10×10＝10 000(个)四位数的号码．‎ 引申探究 若各位上的数字不允许重复，那么这个拨号盘可以组成多少个四位数的号码？‎ 解　按从左到右的顺序拨号可以分四步完成：‎ 第一步，有10种拨号方式，即m1＝10；‎ 第二步，去掉第一步拨的数字，有9种拨号方式，即m2＝9；‎ 第三步，去掉前两步拨的数字，有8种拨号方式，即m3＝8；‎ 第四步，去掉前三步拨的数字，有7种拨号方式，即m4＝7.‎ 根据分步乘法计数原理，共可以组成N＝10×9×8×7＝5 040(个)四位数的号码．‎ 反思与感悟　(1)应用分步乘法计数原理时，完成这件事情要分几个步骤，只有每个步骤都完成了，才算完成这件事情，每个步骤缺一不可．‎ ‎(2)利用分步乘法计数原理解题的一般思路 ‎①分步：将完成这件事的过程分成若干步；‎ ‎②计数：求出每一步中的方法数；‎ ‎③结论：将每一步中的方法数相乘得最终结果．‎ 跟踪训练2　从－1,0,1,2这四个数中选三个不同的数作为函数f(x)＝ax2＋bx＋c的系数，可组成不同的二次函数共______个，其中不同的偶函数共________个．(用数字作答)‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　18　6‎ 解析　一个二次函数对应着a，b，c(a≠0)的一组取值，a的取法有3种，b的取法有3种，c的取法有2种，由分步乘法计数原理知共有不同的二次函数3×3×2＝18(个)．‎ 11‎ 若二次函数为偶函数，则b＝0.a的取法有3种，c的取法有2种，则由分步乘法计数原理知，共有不同的偶函数3×2＝6(个)．‎ 类型三　辨析两个计数原理 例3　现有5幅不同的国画，2幅不同的油画，7幅不同的水彩画．‎ ‎(1)从中任选一幅画布置房间，有几种不同的选法？‎ ‎(2)从这些国画、油画、水彩画中各选一幅布置房间，有几种不同的选法？‎ ‎(3)从这些画中选出两幅不同种类的画布置房间，有几种不同的选法？‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　(1)分为三类：从国画中选，有5种不同的选法；从油画中选，有2种不同的选法；从水彩画中选，有7种不同的选法．根据分类加法计数原理，共有5＋2＋7＝14(种)不同的选法．‎ ‎(2)分为三步：国画、油画、水彩画各有5种，2种，7种不同的选法，根据分步乘法计数原理，共有5×2×7＝70(种)不同的选法．‎ ‎(3)分为三类：第一类是一幅选自国画，一幅选自油画，由分步乘法计数原理知，有5×2＝10(种)不同的选法；‎ 第二类是一幅选自国画，一幅选自水彩画，有5×7＝35(种)不同的选法；‎ 第三类是一幅选自油画，一幅选自水彩画，有2×7＝14(种)不同的选法．‎ 所以共有10＋35＋14＝59(种)不同的选法．‎ 反思与感悟　(1)当题目无从下手时，可考虑要完成的这件事是什么，即怎样做才算完成这件事，然后给出完成这件事的一种或几种方法，从这几种方法中归纳出解题方法．‎ ‎(2)分类时标准要明确，做到不重不漏，有时要恰当画出示意图或树状图，使问题的分析更直观、清楚，便于探索规律．‎ ‎(3)混合问题一般是先分类再分步．‎ 跟踪训练3　在7名学生中，有3名会下象棋但不会下围棋，有2名会下围棋但不会下象棋，另2名既会下象棋又会下围棋，现在从7人中选2人分别参加象棋比赛和围棋比赛，共有多少种不同的选法？‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　选参加象棋比赛的学生有两种方法，在只会下象棋的3人中选或在既会下象棋又会下围棋的2人中选；选参加围棋比赛的学生也有两种选法；在只会下围棋的2人中选或在既会下象棋又会下围棋的2人中选．互相搭配，可得四类不同的选法．‎ 从3名只会下象棋的学生中选1名参加象棋比赛，同时从2名只会下围棋的学生中选1名参加围棋比赛有3×2＝6(种)选法；‎ 11‎ 从3名只会下象棋的学生中选1名参加象棋比赛，同时从2名既会下象棋又会下围棋的学生中选1名参加围棋比赛有3×2＝6(种)选法；‎ 从2名只会下围棋的学生中选1名参加围棋比赛，同时从2名既会下象棋又会下围棋的学生中选1名参加象棋比赛有2×2＝4(种)选法；‎ ‎2名既会下象棋又会下围棋的学生分别参加象棋比赛和围棋比赛有2种选法．‎ 所以共有6＋6＋4＋2＝18(种)选法．所以共有18种不同的选法．‎ ‎1．从A地到B地，可乘汽车、火车、轮船三种交通工具，如果一天内汽车发3次，火车发4次，轮船发2次，那么一天内乘坐这三种交通工具的不同走法数为(　　)‎ A．1＋1＋1＝3 B．3＋4＋2＝9‎ C．3×4×2＝24 D．以上都不对 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　B 解析　分三类：第一类，乘汽车，从3次中选1次有3种走法；第二类，乘火车，从4次中选1次有4种走法；第三类乘轮船，从2次中选1次有2种走法，所以共有3＋4＋2＝9(种)不同的走法．‎ ‎2．现有4件不同款式的上衣和3条不同颜色的长裤，如果一条长裤与一件上衣配成一套，则不同的配法种数为(　　)‎ A．7 B．‎12 C．64 D．81‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　B 解析　要完成配套，分两步：第1步，选上衣，从4件上衣中任选一件，有4种不同的选法；第2步，选长裤，从3条长裤中任选一条，有3种不同的选法．故共有4×3＝12(种)不同的配法．‎ ‎3．若x，y∈N*，且x＋y≤5，则有序自然数对(x，y)的个数为(　　)‎ A．6 B．‎8 C．9 D．10‎ 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　D 解析　当x＝1时，y＝1,2,3,4，共构成4个有序自然数对；‎ 11‎ 当x＝2时，y＝1,2,3，共构成3个有序自然数对；‎ 当x＝3时，y＝1,2，共构成2个有序自然数对；‎ 当x＝4时，y＝1，共构成1个有序自然数对．‎ 根据分类加法计数原理，共有N＝4＋3＋2＋1＝10(个)有序自然数对．‎ ‎4．5名乒乓球队员中，有2名老队员和3名新队员．现从中选出3名队员参加团体比赛，则入选的3名队员中至少有一名老队员的选法有________种．(用数字作答)‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 答案　9‎ 解析　分为两类：两名老队员、一名新队员时，有3种选法；两名新队员、一名老队员时，有2×3＝6(种)选法，即共有9种不同选法．‎ ‎5．某校高中三年级一班有优秀团员8人，二班有优秀团员10人，三班有优秀团员6人，学校组织他们去参观某爱国主义教育基地．‎ ‎(1)推选1人为总负责人，有多少种不同的选法？‎ ‎(2)每班选1人为小组长，有多少种不同的选法？‎ ‎(3)从他们中选出2个人管理生活，要求这2个人不同班，有多少种不同的选法？‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　(1)分三类，第一类是从一班的8名优秀团员中产生，有8种不同的选法；第二类是从二班的10名优秀团员中产生，有10种不同的选法；第三类是从三班的6名优秀团员中产生，有6种不同的选法．由分类加法计数原理可得，共有N＝8＋10＋6＝24(种)不同的选法．‎ ‎(2)分三步，第一步从一班的8名优秀团员中选1名小组长，有8种不同的选法，第二步从二班的10名优秀团员中选1名小组长，有10种不同的选法．第三步是从三班的6名优秀团员中选1名小组长，有6种不同的选法．由分步乘法计数原理可得，共有N＝8×10×6＝480(种)不同的选法．‎ ‎(3)分三类：每一类又分两步，第一类是从一班、二班的优秀团员中各选1人，有8×10种不同的选法；第二类是从二班、三班的优秀团员中各选1人，有10×6种不同的选法；第三类是从一班、三班的优秀团员中各选1人，有8×6种不同的选法．因此，共有N＝8×10＋10×6＋8×6＝188(种)不同的选法．‎ ‎1．使用两个原理解题的本质 ―→―→ ―→―→ ‎2．利用两个计数原理解决实际问题的常用方法 11‎ 一、选择题 ‎1．图书馆的书架有3层，第1层有3本不同的数学书，第2层有5本不同的语文书，第3层有8本不同的英语书，现从中任取1本书，不同的取法共有(　　)‎ A．120种 B．16种 C．64种 D．39种 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　B 解析　由于书架上有3＋5＋8＝16(本)书，则从中任取1本书，共有16种不同的取法．‎ ‎2．已知a∈{3,4,6}，b∈{1,2}，r∈{1,4,9,16}，则方程(x－a)2＋(y－b)2＝r2可表示的不同圆的个数是(　　)‎ A．6 B．‎9 C．16 D．24‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　D 解析　确定一个圆的方程可分为三个步骤：第一步，确定a，有3种选法；第二步，确定b，有2种选法；第三步，确定r，有4种选法．由分步乘法计数原理得，不同圆的个数为3×2×4＝24.‎ ‎3．从集合{1,2,3，…，8}中任意选出3个不同的数，使这3个数成等比数列，这样的等比数列的个数为(　　)‎ A．3 B．‎4 C．6 D．8‎ 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　B 解析　以1为首项的等比数列为1,2,4；以2为首项的等比数列为2,4,8.把这两个数列的顺序颠倒，又得到2个数列，∴所求数列为4个．‎ ‎4．现有6名同学去听同时进行的5个课外知识讲座，每名同学可自由选择其中的一个讲座，不同选法的种数是(　　)‎ A．56 B．65‎ 11‎ C. D．6×5×4×3×2‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　A 解析　每位同学都有5种选择，共有5×5×5×5×5×5＝56(种)．‎ ‎5．如果x，y∈N，且1≤x≤3，x＋y<7，则满足条件的不同的有序自然数对(x，y)的个数是(　　)‎ A．5 B．‎12 C．15 D．4‎ 考点　分类加法计数原理 题点　分类加法计数原理的应用 答案　C 解析　当x＝1时，y的取值范围可能为0,1,2,3,4,5，有6种情况；‎ 当x＝2时，y的取值可能为0,1,2,3,4，有5种情况；‎ 当x＝3时，y的取值范围可能为0,1,2,3，有4种情况；‎ 根据分类加法计数原理可得，满足条件的(x，y)的个数为6＋5＋4＝15.‎ ‎6．定义集合A与B的运算A*B如下：A*B＝{(x，y)|x∈A，y∈B}，若A＝{a，b，c}，B＝{a，c，d，e}，则集合A*B的元素个数为(　　)‎ A．34 B．43‎ C．12 D．以下都不对 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　C 解析　由分步乘法计数原理可知，A*B中共有3×4＝12(个)元素．‎ ‎7．从甲地到乙地有2种走法，从乙地到丙地有4种走法，从甲地不经过乙地到丙地有3种走法，则从甲地到丙地的不同走法种数为(　　)‎ A．2＋4＋3 B．2×4＋3‎ C．2×3＋4 D．2×4×3‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 答案　B 解析　分两类，一是从甲地经乙地到丙地，有2×4种，二是直接从甲地到丙地，有3种，所以从甲地到丙地的不同走法种数共有2×4＋3.‎ ‎8．已知集合M∈{1，－2,3}，N 11‎ ‎∈{－4,5,6，－7}，从两个集合中各取一个元素作为点的坐标，则这样的坐标在直角坐标系中可表示第一、二象限内不同的点的个数是(　　)‎ A．18 B．‎17 C．16 D．14‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 答案　D 解析　分两类．‎ 第一类：M中的元素作横坐标，N中的元素作纵坐标，则在第一、二象限内的点有3×2＝6(个)；‎ 第二类：N中的元素作横坐标，M中的元素作纵坐标，则在第一、二象限内的点有4×2＝8(个)．‎ 由分类加法计数原理可知，共有6＋8＝14(个)点在第一、二象限．‎ 二、填空题 ‎9．一个礼堂有4个门，若从任一个门进，从任一门出，共有不同走法________种．‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　16‎ 解析　由分步乘法计数原理得4×4＝16.‎ ‎10．若在如图1的电路中，只合上一个开关可以接通电路，有________种不同的方法；‎ 在如图2的电路中，合上两个开关可以接通电路，有________种不同的方法．‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 答案　5　6‎ 解析　对于图1，按要求接通电路，只要在A中的两个开关或B中的三个开关中合上一个即可，故有2＋3＝5(种)不同的方法．‎ 对于图2，按要求接通电路必须分两步进行：‎ 第一步，合上A中的一个开关；‎ 第二步，合上B中的一个开关，‎ 故有2×3＝6(种)不同的方法．‎ ‎11．直线方程Ax＋By＝0，若从0,1,3,5,7,8这6个数字中每次取两个不同的数作为A，B的值，则可表示________条不同的直线．‎ 11‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 答案　22‎ 解析　若A或B中有一个为零时，有2条；当AB≠0时有5×4＝20(条)，故共有20＋2＝22(条)不同的直线．‎ ‎12．某运动会上，8名男运动员参加‎100米决赛，其中甲、乙、丙三人必须在1,2,3,4,5,6,7,8八条跑道的奇数号跑道上，则安排这8名运动员比赛的方式共有________种．‎ 考点　分步乘法计数原理 题点　分步乘法计数原理的应用 答案　2 880‎ 解析　分两步安排这8名运动员．‎ 第一步，安排甲、乙、丙三人，共有1,3,5,7四条跑道可安排，所以共有4×3×2＝24(种)方法；‎ 第二步，安排另外5人，可在2,4,6,8及余下的一条奇数号跑道安排，共有5×4×3×2×1＝120(种)．‎ 所以安排这8人的方式共有24×120＝2 880(种)．‎ 三、解答题 ‎13．现有高一四个班的学生34人，其中一、二、三、四班分别有7人、8人、9人、10人，他们自愿组成数学课外小组．‎ ‎(1)选其中一个为负责人，有多少种不同的选法？‎ ‎(2)每班选一名组长，有多少种不同的选法？‎ ‎(3)推选两人做中心发言，这两人需来自不同的班级，有多少种不同的选法？‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　(1)分四类：第一类，从一班学生中选1人，有7种选法；第二类，从二班学生中选1人，有8种选法；第三类，从三班学生中选1人，有9种选法；第四类，从四班学生中选1人，有10种选法，所以共有不同的选法N＝7＋8＋9＋10＝34(种)．‎ ‎(2)分四步：第一、二、三、四步分别从一、二、三、四班学生中选一人任组长．所以共有不同的选法N＝7×8×9×10＝5 040(种)．‎ ‎(3)分六类，每类又分两步：从一、二班学生中各选1人，有7×8种不同的选法；从一、三班学生中各选1人，有7×9种不同的选法；从一、四班学生中各选1人，有7×10种不同的选法，从二、三班学生中各选1人，有8×9种不同的选法；从二、四班学生中各选1人，有8×10种不同的选法；从三、四班学生中各选1人，有9×10种不同的选法．‎ 11‎ 所以，共有不同的选法N＝7×8＋7×9＋7×10＋8×9＋8×10＋9×10＝431(种)．‎ 四、探究与拓展 ‎14．如果一条直线与一个平面平行，那么称此直线与平面构成一个“平行线面组”．在一个长方体中，求由两个顶点确定的直线与含有四个顶点的平面构成的“平行线面组”的个数．‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　长方体的6个表面构成的“平行线面组”有6×6＝36(个)，另外含4个顶点的6个面(非表面)构成的“平行线面组”有6×2＝12(个)，所以共有36＋12＝48(个)．‎ ‎15．集合A＝{1,2，－3}，B＝{－1，－2,3,4}，从A，B中各取1个元素，作为点P(x，y)的坐标．‎ ‎(1)可以得到多少个不同的点？‎ ‎(2)这些点中，位于第一象限的有几个？‎ 考点　两个计数原理的区别与联系 题点　两个原理的简单综合应用 解　(1)可分为两类：A中元素为x，B中元素为y或A中元素为y，B中元素为x，则共得到3×4＋4×3＝24(个)不同的点．‎ ‎(2)第一象限内的点，即x，y均为正数，所以只能取A，B中的正数，共有2×2＋2×2＝8(个)不同的点．‎ 11‎