专题18 排列组合与二项式定理(解析版).docx
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- 专题18 排列组合与二项式定理解析版 专题 18 排列组合 二项式 定理 解析
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1、专题18 排列组合与二项式定理目录一览2023真题展现考向一 排列组合真题考查解读近年真题对比考向一 排列组合考向二 二项式定理命题规律解密名校模拟探源易错易混速记/二级结论速记考向一 排列组合1(2023新高考第3题)某学校为了了解学生参加体育运动的情况,用比例分配的分层随机抽样方法作抽样调查,拟从初中部和高中部两层共抽取60名学生,已知该校初中部和高中部分别有400名和200名学生,则不同的抽样结果共有()AC40045C20015种BC40020C20040种CC40030C20030种DC40040C20020种【答案】D解:初中部和高中部分别有400和200名学生,人数比例为400:
2、2002:1,则需要从初中部抽取40人,高中部取20人即可,则有C40040C20020 种2(2023新高考第13题)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)【答案】64解:若选2门,则只能各选1门,有C41C41=16种,如选3门,则分体育类选修课选2,艺术类选修课选1,或体育类选修课选1,艺术类选修课选2,则有C41C42+C42C41=24+2448,综上共有16+4864种不同的方案【命题意图】考查二项式定理、排列组合。考查二项式定理公式和应用排列组合计算【考查要点】二项展开基
3、本定理,还会涉及到三项展开,考查特定项、特定项的系数、二项式系数,同时会涉及到赋值法的应用,排列组合 常以现实生活、社会热点为载体多为小题【得分要点】1排列组合问题的一些解题技巧(1)特殊元素优先安排(2)合理分类与准确分步(3)排列、组合混合问题先选后排(4)相邻问题捆绑处理(5)不相邻问题插空处理(6)定序问题除法处理(7)分排问题直排处理(8)“小集团”排列问题先整体后局部(9)构造模型(10)正难则反、等价转化2排列、组合问题几大解题方法:(1)直接法(2)排除法(3)捆绑法:在特定要求的条件下,将几个相关元素当作一个元素来考虑,待整体排好之后再考虑它们“局部”的排列它主要用于解决“元
4、素相邻问题”(4)插空法:先把一般元素排列好,然后把待定元素插排在它们之间或两端的空档中,此法主要解决“元素不相邻问题”(5)占位法:从元素的特殊性上讲,对问题中的特殊元素应优先排列,然后再排其他一般元素;从位置的特殊性上讲,对问题中的特殊位置应优先考虑,然后再排其他剩余位置即采用“先特殊后一般”的解题原则(6)调序法:当某些元素次序一定时,可用此法(7)平均法:若把kn个不同元素平均分成k组,每组n个,共有CknnC(k-1)nnCnnAkk(8)隔板法:常用于解正整数解组数的问题(9)定位问题:从n个不同元素中每次取出k个不同元素作排列规定某r个元素都包含在内,并且都排在某r个指定位置则有
5、ArrAn-rk-r(10)指定元素排列组合问题:从n个不同元素中每次取出k个不同的元素作排列(或组合),规定某r个元素都包含在内先C后A策略,排列CrrCn-rk-rAkk;组合CrrCn-rk-r从n个不同元素中每次取出k个不同元素作排列(或组合),规定某r个元素都不包含在内先C后A策略,排列Cn-rkAkk;组合Cn-rk从n个不同元素中每次取出k个不同元素作排列(或组合),规定每个排列(或组合)都只包含某r个元素中的s个元素先C后A策略,排列CrsCn-rk-sAkk;组合CrsCn-rk-s3二项式定理(ab)nCanCan1bCanrbrCbn(nN*),这个公式所表示的定理叫做二
6、项式定理,右边的多项式叫做(ab)n的二项展开式,其中的系数C(r0,1,2,n)叫做第r1项的二项式系数式中的Canrbr叫做二项式展开式的第r1项(通项),用Tr1表示,即展开式的第r1项;Tr1Canrbr考向一 排列组合3(2022新高考)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,则不同的排列方式共有()A12种B24种C36种D48种【解答】解:把丙和丁捆绑在一起,4个人任意排列,有48种情况,甲站在两端的情况有24种情况,甲不站在两端,丙和丁相邻的不同排列方式有482424种,故选:B考向二 二项式定理4(2022新高考)(1)(x+y)8的展开式
7、中x2y6的系数为 (用数字作答)【解答】解:(x+y)8的通项公式为Tr+1C8rx8ryr,当r6时,当r5时,(1)(x+y)8的展开式中x2y6的系数为故答案为:28二项展开基本定理考查特定项、特定项的系数、二项式系数,同时会涉及到赋值法的应用。排列组合常以现实生活为载体多为小题一计数原理的应用(共4小题)1(多选)(2023罗定市校级模拟)将四个不同的小球放入三个分别标有1、2、3号的盒子中,不允许有空盒子的放法有多少种?下列结论正确的有()ACCCCBCACCCAD18【解答】解:根据题意,四个不同的小球放入三个分别标有13号的盒子中,且没有空盒,则三个盒子中有1个中放2个球,剩下
8、的2个盒子中各放1个,有2种解法:(1)分2步进行分析:、先将四个不同的小球分成3组,有C42种分组方法;、将分好的3组全排列,对应放到3个盒子中,有A33种放法;则没有空盒的放法有CA种;(2)分2步进行分析:、在4个小球中任选2个,在3个盒子中任选1个,将选出的2个小球放入选出的小盒中,有CC种情况、将剩下的2个小球全排列,放入剩下的2个小盒中,有A22种放法;则没有空盒的放法有CCA22种;故选:BC2(2023汕头二模)电脑调色板有红、绿、蓝三种基本颜色,每种颜色的色号均为0255在电脑上绘画可以分别从三种颜色的色号中各选一个配成一种颜色,那么在电脑上可配成的颜色种数为()A2563B
9、27C2553D6【解答】解:分3步取色,第一、第二、第三次都有256种取法,根据分步乘法计数原理得,共可配成2562562562563种颜色故选:A3(2023盐都区校级三模)六个人从左至右排成一行,最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有种【解答】解:最左端排甲,共有A55120种,最左端排乙,最右端不能排甲,有C41A4496种,根据加法原理可得,共有120+96216种故答案为:2164(2023定远县校级模拟)小林同学喜欢吃4种坚果:核桃、腰果、杏仁、榛子,他有5种颜色的“每日坚果”袋每个袋子中至少装1种坚果,至多装4种坚果小林同学希望五个袋子中所装坚果种类各不相同,且每
10、一种坚果在袋子中出现的总次数均为偶数,那么不同的方案数为()A20160B20220C20280D20340【解答】解:依次记核桃、腰果、杏仁、榛子为H,Y,X,Z,则每个字母出现2次或4次,分类计算分堆可能:(1)H,H;Y,Y;X,X;Z,Z,若是“84+1+1+1+1”,则其中的“4”必须是HYXZ,故1种可能;若是“83+2+1+1+1”,则考虑(HYX)(Z)()(),故有种可能;小计:1+12+1225;(2)诸如“H,H,H,H;Y,Y;X,X;Z,Z”类型,若是“104+3+1+1+1”,则四个H无论怎么安排,都会出现某两个袋仅放H,故0种可能;若是“104+2+2+1+1”,
11、则“1+1”中有一个是;若是“103+3+2+1+1”,则“1+1”中各有1个H,“3+3+2”中各一个H,可以考虑含模式,(H)(H)(H)()(H),故有种可能;若是“103+2+2+2+1”,则可用下表进一步分类,有种可能;若是“102+2+2+2+2”,则四个H至少有两个出现搭配相同,故0种可能;小计:;(3)诸如“H,H,H,H;Y,Y,Y,Y;X,X;Z,Z”类型,若是“124+4+2+1+1”,则“4+4”必然重复,故0种可能;若是“124+3+3+1+1”,则枚举“3+3”的情况,发现仅(HYXZ)(HYZ)(HYX) (HYX)(Z)(X)可能;若是“124+3+2+2+1”
12、,则考虑(HYXZ)(HY)()()()或(HYXZ) (XZ) () () (),有种可能;若是“124+3+2+2+1”,则考虑(HYXZ)(HY)()()()或(HYXZ) (XZ) () () (),若是“123+3+3+2+1”,则有(HYX)(HYZ)(ZXH)(HY)(Y)或(HYX)(HYZ)(ZXY) (HY) (H)都成立,有2种可能;若是“123+3+2+2+2”,则枚举“3+3”的情况,发现(HYX)(HYZ)(HY)(H)(Y),有2种可能小计;诸如“H,H,H,H;Y,Y,Y,Y;X,X,X,X;Z,Z”类型若是“144+4+*+*+*”,则“4+4”必然重复,故0
13、种可能;若是“144+3+3+3+1”,则“4+3+3+3”中至少有3个Z,故0种可能;若是“144+3+3+2+2”,则“4+3+3”至少有2个Z,考虑(HYXZ)(HYX)(Z)()(),其中Z有种可能,故此小类有3种可能;若是“143+3+3+3+2”,则“3+3+3+3”中至少有3个Z,故0种可能;小计;(5)“H,H,H,H;Y,Y,Y,Y;X,X,X,X;Z,Z,Z,Z“只有“164+3+3+3+3”的搭配,有1种可能;综上:共有25+76+54+12+1168个分堆可能,故不同的方案数为种故选:A二排列及排列数公式(共3小题)5(2023荔湾区校级模拟)设aN+,且a27,则(2
14、7a)(28a)(29a)(34a)等于()ABCD【解答】解:aN+,且a27,(27a)(28a)(29a)(34a)故选:D6(2023安化县校级模拟)某单位安排7位员工在10月1日至7日值班,每天1人,每人值班1天,若7位员工中的甲、乙排在相邻两天,丙不排在10月1日,丁不排在10月7日,则不同的安排方案共有()A504种B960种C1008种D1108种【解答】解:分两类:第一类:甲乙相邻排1、2号或6、7号,这时先排甲和乙,有2种,然后排丁,有种,剩下其他四个人全排列有种,因此共有2A22A41A44384种方法第二类:甲乙相邻排中间,若丙排7号,先排甲和乙,因为相邻且在中间,则有
15、4种,然后丙在7号,剩下四个人全排列有种,若丙不排7号,先排甲和乙,因为相邻且在中间,则有4种,然后排丙,丙不再1号和7号,有种,接着排丁,丁不排在10月7日,有种,剩下3个人全排列,有种,因此共有(4A22A44+4A22A31A31A33)624种方法,故共有1008种不同的排法故选:C7(2023洪山区校级模拟)已知m,n,p均为正整数,则满足m!+n!5p的一组解为(m,n,p)【解答】解:当m5时,m!的尾数为0,而5p尾数为5,m,n4,然后取m,n,p一一检验可得,(m,n,p)(1,4,2)或(4,1,2)故答案为:(1,4,2)或(4,1,2)(写一个即可)三组合及组合数公式
16、(共4小题)8(2023沙河口区校级一模)的值是 【解答】解:由已知可得,(12)20231故答案为:19(2023绍兴二模)的值为 【解答】解:+.+故答案为:10(2023辽宁模拟)我们常常运用对同一个量算两次的方法来证明组合恒等式,如:从装有编号为1,2,3,n+1的n+1个球的口袋中取出m个球(0mn,m,nN),共有种取法在种取法中,不取1号球有种取法;取1号球有种取法所以试运用此方法,写出如下等式的结果:【解答】解:从编号为1,2,3,n+3个球中,取出6个球,记所选取的六个小球的编号分别为a1,a2,a6,且a1a2a6,当a33时,分三步完成本次选取:第一步,从编号为1,2的球
17、中选取2个;第二步,选取编号为3的球;第三步,从剩下的n个球中任选3个,故选取的方法数为;当a34时,分三步完成本次选取:第一步,从编号为1,2,3的球中选取2个;第二步,选取编号为4的球;第三步,从剩下的n1个球中任选3个,故选取的方法数为;当a3n时,分三步完成本次选取:第一步,从编号为1,2,3,n1的球中选取2个;第二步,选取编号为n的球;第三步,从剩下的3个球中选3个,故选取的方法数为;至此,完成了从编号为1,2,3,n+3个球中,选取6个球,第3个球的编号确定时的全部情况,另外,从编号为1,2,3,n+3个球中,取出6个球,有种取法,所以故答案为:11(2023常德二模)从4台甲型
18、和5台乙型电视机中任意取出三台,其中至少要有甲型和乙型电视机各1台,则不同的取法共有种【解答】解:甲型电视机2台和乙型电视机1台,取法有C42C5130种;甲型电视机1台和乙型电视机2台,取法有C41C5240种;共有30+4070种故答案为:70四排列、组合及简单计数问题(共31小题)12(2023贺兰县校级四模)从2名教师和5名学生中,选出3人参加“我爱我的祖国”主题活动要求入选的3人中至少有一名教师,则不同的选取方案的种数是()A20B25C30D55【解答】解:根据题意,从2名教师和5名学生中,选出3人,有C7335种选法,若入选的3人没有教师,即全部为学生的选法有C5310种,则有3
19、51025种不同的选取方案,故选:B13(2023让胡路区校级模拟)某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙必须排在最后一位,该台晚会节目演出顺序的编排方案共有()A36种B42种C48种D54种【解答】解:根据题意,分3步进行分析:节目甲必须排在前两位,则节目甲有2种排法,节目乙必须排在最后一位,节目乙有1种排法,剩下的4个节目安排到其他4个位置,有24种排法,则有212448种编排方案;故选:C14(2023商丘三模)某小学从2位语文教师,4位数学教师中安排3人到西部三个省支教,每个省各1人,且至少有1位语文教师入选,则不同安排方法有()种A16B20C
20、96D120【解答】解:当只有1为语文教师入选时,则有种安排方法,当2为语文教师均入选时,则有种安排方法,故共有72+2496种安排方法故选:C15(2023沙坪坝区校级模拟)A,B,C,D,E共5人排成一列,要求A与B不相邻,且C排在A后面,则共有()种排法A36B54C72D96【解答】解:利用间接法,仅考虑C排在A后面的情况,采用先排AC,然后BDE插空,共有34560种,其中AB相邻的有3424 种(将AB捆绑,有种,然后ABC排好后DE插空),故C排在A后面且AB不相邻的有602436种故选:A16(2023南通三模)某人将斐波那契数列的前6项“1,1,2,3,5,8”进行排列设置数
21、字密码,其中两个“1”必须相邻,则可以设置的不同数字密码有()A120种B240种C360种D480种【解答】解:将两个1捆绑在一起,则可以设置的不同数字密码有种故选:A17(2023雁峰区校级模拟)如图,一圆形信号灯分成A,B,C,D四块灯带区域,现有3种不同的颜色供灯带使用,要求在每块灯带里选择1种颜色,且相邻的2块灯带选择不同的颜色,则不同的信号总数为()A18B24C30D42【解答】解:若3种不同的颜色灯带都使用,故有两块区域涂色相同,要么A,C,要么B,D相同,有2种方案,则不同的信号数为;若只用2种不同的颜色灯带,则A,C颜色相同,B,D颜色相同,只有1种方案,则不同的信号数为;
22、则不同的信号总数为12+618故选:A18(2023屯昌县二模)某学校为了丰富同学们的寒假生活,寒假期间给同学们安排了6场线上讲座,其中讲座A只能安排在第一或最后一场,讲座B和C必须相邻,问不同的安排方法共有()A34种B56种C96种D144种【解答】解:由题意知讲座A只能安排在第一或最后一场,有种结果,讲座B和C必须相邻,共有种结果,根据分步计数原理知共有24896种结果故选:C19(2023连云港模拟)现要从A,B,C,D,E这5人中选出4人,安排在甲、乙、丙、丁4个岗位上,如果A不能安排在甲岗位上,则安排的方法有()A56种B64种C72种D96种【解答】解:根据A是否入选进行分类:若
23、A入选,则先给A从乙、丙、丁3个岗位上安排一个岗位有种,再给剩下三个岗位安排人有种,共有32472种方法;若A不入选,则4个人4个岗位全排有种方法,所以共有72+2496种不同的安排方法故选:D20(2023贺兰县校级模拟)某教师有相同的语文参考书3本,相同的数学参考书4本,从中取出4本赠送给4为学生,每位学生1本,则不同的赠送方法共有()A15种B20种C48种D60种【解答】解:根据题意,按取出4本书的情况不同分4种情况讨论:、若取出的4本书全部是数学参考书,将其赠送给4位学生,有1种情况,、若取出的4本书有1本语文参考书,3本数学参考书,需要在4个学生中选取1人,接受语文参考书,剩下的3
24、人接受数学参考书,有C414种赠送方法,、若取出的4本书有2本语文参考书,2本数学参考书,需要在4个学生中选取2人,接受语文参考书,剩下的2人接受数学参考书,有C426种赠送方法,、若取出的4本书有3本语文参考书,1本数学参考书,需要在4个学生中选取3人,接受语文参考书,剩下的1人接受数学参考书,有C434种赠送方法,则一共有1+4+6+415种赠送方法,故选:A21(2023贵州模拟)公元五世纪,数学家祖冲之估计圆周率的值的范围:3.14159263.1415927,为纪念祖冲之在圆周率的成就,把3.1415926称为“祖率”,这是中国数学的伟大成就某小学教师为帮助同学们了解“祖率”,让同学
25、们把小数点后的7位数字1,4,1,5,9,2,6进行随机排列,整数部分3不变,那么可以得到小于3.14的不同数字的个数有()A240B360C600D720【解答】解:小于3.14的不同数字的个数有两类:第一类:3.11开头的,剩余5个数字全排列有种;第二类:3.12开头的,剩余5个数字全排列有种根据分类加法计数原理可知,共120+120240种故选:A22(2023日喀则市模拟)某国际高峰论坛会议中,组委会要从5个国内媒体团和3个国外媒体团中选出3个媒体团进行提问,要求这三个媒体团中既有国内媒体团又有国外媒体团,每个媒体团提问一次,且国内媒体团不能连续提问,则不同的提问方式的种数为()A15
26、0B90C48D36【解答】解:根据题意,要求提问的三个媒体团中既有国内媒体团又有国外媒体团,分2种情况讨论:选出的3个媒体团中只有一个国内媒体团,有种不同的提问方式;选出的3个媒体团中有两个国内媒体团,则国外媒体要在中间位置发言,则有种不同的提问方式综上,共有60+90150种不同的提问方式故选:A23(2023平定县校级模拟)中国空间站的主体结构包括天和核心实验舱、问天实验舱和梦天实验舱,假设空间站要安排甲、乙等5名航天员开展实验,三舱中每个舱至少一人至多二人,则甲乙不在同一实验舱的种数有()A60B66C72D80【解答】解:5名航天员安排三舱,每个舱至少一人至多二人,共有种安排方法,若
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