普通高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第39講 排列、組合、二項(xiàng)式定理精品學(xué)案.doc

2013年普通高考數(shù)學(xué)科一輪復(fù)習(xí)精品學(xué)案第39講 排列、組合、二項(xiàng)式定理一課標(biāo)要求：1分類(lèi)加法計(jì)數(shù)原理、分步乘法計(jì)數(shù)原理通過(guò)實(shí)例，總結(jié)出分類(lèi)加法計(jì)數(shù)原理、分步乘法計(jì)數(shù)原理；能根據(jù)具體問(wèn)題的特征，選擇分類(lèi)加法計(jì)數(shù)原理或分步乘法計(jì)數(shù)原理解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題；2排列與組合通過(guò)實(shí)例，理解排列、組合的概念；能利用計(jì)數(shù)原理推導(dǎo)排列數(shù)公式、組合數(shù)公式，并能解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題；3二項(xiàng)式定理能用計(jì)數(shù)原理證明二項(xiàng)式定理； 會(huì)用二項(xiàng)式定理解決與二項(xiàng)展開(kāi)式有關(guān)的簡(jiǎn)單問(wèn)題。二命題走向本部分內(nèi)容主要包括分類(lèi)計(jì)數(shù)原理、分步計(jì)數(shù)原理、排列與組合、二項(xiàng)式定理三部分；考查內(nèi)容：（1）兩個(gè)原理；（2）排列、組合的概念，排列數(shù)和組合數(shù)公式，排列和組合的應(yīng)用；（3）二項(xiàng)式定理，二項(xiàng)展開(kāi)式的通項(xiàng)公式，二項(xiàng)式系數(shù)及二項(xiàng)式系數(shù)和。排列、組合不僅是高中數(shù)學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，而且在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，因此新高考會(huì)有題目涉及；二項(xiàng)式定理是高中數(shù)學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是高考每年必考內(nèi)容，新高考會(huì)繼續(xù)考察?？疾煨问剑?jiǎn)为?dú)的考題會(huì)以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)，屬于中低難度的題目，排列組合有時(shí)與概率結(jié)合出現(xiàn)在解答題中難度較小，屬于高考題中的中低檔題目；預(yù)測(cè)2007年高考本部分內(nèi)容一定會(huì)有題目涉及，出現(xiàn)選擇填空的可能性較大，與概率相結(jié)合的解答題出現(xiàn)的可能性較大。三要點(diǎn)精講1排列、組合、二項(xiàng)式知識(shí)相互關(guān)系表2兩個(gè)基本原理（1）分類(lèi)計(jì)數(shù)原理中的分類(lèi)；（2）分步計(jì)數(shù)原理中的分步；正確地分類(lèi)與分步是學(xué)好這一章的關(guān)鍵。3排列（1）排列定義，排列數(shù)（2）排列數(shù)公式：系 =n(n1)(nm+1)；（3）全排列列： =n!；（4）記住下列幾個(gè)階乘數(shù)：1！=1，2！=2，3！=6，4！=24，5！=120，6！=720；4組合（1）組合的定義，排列與組合的區(qū)別；（2）組合數(shù)公式：cnm=；（3）組合數(shù)的性質(zhì)cnm=cnn-m；rcnr=ncn-1r-1；cn0+cn1+cnn=2n；cn0-cn1+(-1)ncnn=0，即 cn0+cn2+cn4+=cn1+cn3+=2n-1；5二項(xiàng)式定理（1）二項(xiàng)式展開(kāi)公式：(a+b)n=cn0an+cn1an-1b+cnkan-kbk+cnnbn；（2）通項(xiàng)公式：二項(xiàng)式展開(kāi)式中第k+1項(xiàng)的通項(xiàng)公式是：tk+1=cnkan-kbk；6二項(xiàng)式的應(yīng)用（1）求某些多項(xiàng)式系數(shù)的和；（2）證明一些簡(jiǎn)單的組合恒等式；（3）證明整除性。求數(shù)的末位；數(shù)的整除性及求系數(shù)；簡(jiǎn)單多項(xiàng)式的整除問(wèn)題；（4）近似計(jì)算。當(dāng)|x|充分小時(shí)，我們常用下列公式估計(jì)近似值：(1+x)n1+nx；(1+x)n1+nx+x2；（5）證明不等式。四典例解析題型1：計(jì)數(shù)原理例1完成下列選擇題與填空題（1）有三個(gè)不同的信箱，今有四封不同的信欲投其中，則不同的投法有 種。a81b64c24d4（2）四名學(xué)生爭(zhēng)奪三項(xiàng)冠軍，獲得冠軍的可能的種數(shù)是（ ）a81b64c24d4（3）有四位學(xué)生參加三項(xiàng)不同的競(jìng)賽，每位學(xué)生必須參加一項(xiàng)競(jìng)賽，則有不同的參賽方法有 ；每項(xiàng)競(jìng)賽只許有一位學(xué)生參加，則有不同的參賽方法有 ；每位學(xué)生最多參加一項(xiàng)競(jìng)賽，每項(xiàng)競(jìng)賽只許有一位學(xué)生參加，則不同的參賽方法有 。解析：（1）完成一件事是“分步”進(jìn)行還是“分類(lèi)”進(jìn)行，是選用基本原理的關(guān)鍵。將“投四封信”這件事分四步完成，每投一封信作為一步，每步都有投入三個(gè)不同信箱的三種方法，因此：n=3333=34=81，故答案選a。本題也可以這樣分類(lèi)完成，四封信投入一個(gè)信箱中，有c31種投法；四封信投入兩個(gè)信箱中，有c32（c41a22+c42c22）種投法；四封信投入三個(gè)信箱，有兩封信在同一信箱中，有c42a33種投法、，故共有c31+c32（c41a22+c42c22）+c42a33=81（種）。故選a。（2）因?qū)W生可同時(shí)奪得n項(xiàng)冠軍，故學(xué)生可重復(fù)排列，將4名學(xué)生看作4個(gè)“店”，3項(xiàng)冠軍看作“客”，每個(gè)“客”都可住進(jìn)4家“店”中的任意一家，即每個(gè)“客”有4種住宿法。由分步計(jì)數(shù)原理得：n=444=64。故答案選b。（3）學(xué)生可以選擇項(xiàng)目，而競(jìng)賽項(xiàng)目對(duì)學(xué)生無(wú)條件限制，所以類(lèi)似（1）可得n=34=81（種）；競(jìng)賽項(xiàng)目可以挑學(xué)生，而學(xué)生無(wú)選擇項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，每一項(xiàng)可以挑4種不同學(xué)生，共有n=43=64（種）；等價(jià)于從4個(gè)學(xué)生中挑選3個(gè)學(xué)生去參加三個(gè)項(xiàng)目的競(jìng)賽，每人參加一項(xiàng)，故共有c43a33=24（種）。例2今有2個(gè)紅球、3個(gè)黃球、4個(gè)白球，同色球不加以區(qū)分，將這9個(gè)球排成一列有種不同的方法（用數(shù)字作答）。解析：本題考查排列組合的基本知識(shí)，由題意可知，因同色球不加以區(qū)分，實(shí)際上是一個(gè)組合問(wèn)題，共有。點(diǎn)評(píng)：分步計(jì)數(shù)原理與分類(lèi)計(jì)數(shù)原理是排列組合中解決問(wèn)題的重要手段，也是基礎(chǔ)方法，在高中數(shù)學(xué)中，只有這兩個(gè)原理，尤其是分類(lèi)計(jì)數(shù)原理與分類(lèi)討論有很多相通之處，當(dāng)遇到比較復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，用分類(lèi)的方法可以有效的將之化簡(jiǎn),達(dá)到求解的目的。題型2：排列問(wèn)題例3（1）在這五個(gè)數(shù)字組成的沒(méi)有重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)中，各位數(shù)字之和為奇數(shù)的共有（ ）（a）36個(gè) （b）24個(gè) （c）18個(gè) （d）6個(gè)（2）從4名男生和3名女生中選出3人，分別從事三項(xiàng)不同的工作，若這3人中至少有1名女生，則選派方案共有（ ）（a）108種 （b）186種 （c）216種 （d）270種（3）在數(shù)字1,2，3與符號(hào)，五個(gè)元素的所有全排列中，任意兩個(gè)數(shù)字都不相鄰的全排列個(gè)數(shù)是（ ）a6 b. 12 c. 18 d. 24（4）高三（一）班學(xué)要安排畢業(yè)晚會(huì)的4各音樂(lè)節(jié)目，2個(gè)舞蹈節(jié)目和1個(gè)曲藝節(jié)目的演出順序，要求兩個(gè)舞蹈節(jié)目不連排，則不同排法的種數(shù)是（ ）（a）1800 （b）3600 （c）4320 （d）5040解析：（1）依題意，所選的三位數(shù)字有兩種情況：（1）3個(gè)數(shù)字都是奇數(shù)，有種方法（2）3個(gè)數(shù)字中有一個(gè)是奇數(shù)，有，故共有24種方法，故選b；（2）從全部方案中減去只選派男生的方案數(shù)，合理的選派方案共有=186種，選b；（3）先排列1，2，3，有種排法，再將“”，“”兩個(gè)符號(hào)插入，有種方法，共有12種方法，選b；（4）不同排法的種數(shù)為3600，故選b。點(diǎn)評(píng)：合理的應(yīng)用排列的公式處理實(shí)際問(wèn)題，首先應(yīng)該進(jìn)入排列問(wèn)題的情景，想清楚我處理時(shí)應(yīng)該如何去做。例4（1）用數(shù)字0，1，2，3，4組成沒(méi)有重復(fù)數(shù)字的五位數(shù)，則其中數(shù)字1，2相鄰的偶數(shù)有個(gè)（用數(shù)字作答）；（2）電視臺(tái)連續(xù)播放6個(gè)廣告，其中含4個(gè)不同的商業(yè)廣告和2個(gè)不同的公益廣告，要求首尾必須播放公益廣告，則共有 種不同的播放方式（結(jié)果用數(shù)值表示）.解析：（1）可以分情況討論： 若末位數(shù)字為0，則1，2，為一組，且可以交換位置，3，4，各為1個(gè)數(shù)字，共可以組成個(gè)五位數(shù)； 若末位數(shù)字為2，則1與它相鄰，其余3個(gè)數(shù)字排列，且0不是首位數(shù)字，則有個(gè)五位數(shù)； 若末位數(shù)字為4，則1，2，為一組，且可以交換位置，3，0，各為1個(gè)數(shù)字，且0不是首位數(shù)字，則有=8個(gè)五位數(shù)，所以全部合理的五位數(shù)共有24個(gè)。（2）分二步：首尾必須播放公益廣告的有a22種；中間4個(gè)為不同的商業(yè)廣告有a44種，從而應(yīng)當(dāng)填 a22a4448. 從而應(yīng)填48。點(diǎn)評(píng)：排列問(wèn)題不可能解決所有問(wèn)題，對(duì)于較復(fù)雜的問(wèn)題都是以排列公式為輔助。題型三：組合問(wèn)題例5（1）將5名實(shí)習(xí)教師分配到高一年級(jí)的個(gè)班實(shí)習(xí)，每班至少名，最多名，則不同的分配方案有（ ）（a）種（b）種 （c）種（d）種（2）將4個(gè)顏色互不相同的球全部放入編號(hào)為1和2的兩個(gè)盒子里，使得放入每個(gè)盒子里的球的個(gè)數(shù)不小于該盒子的編號(hào)，則不同的放球方法有（）a10種b20種c36種 d52種解析：（1）將5名實(shí)習(xí)教師分配到高一年級(jí)的3個(gè)班實(shí)習(xí)，每班至少1名，最多2名，則將5名教師分成三組，一組1人，另兩組都是2人，有種方法，再將3組分到3個(gè)班，共有種不同的分配方案，選b；（2）將4個(gè)顏色互不相同的球全部放入編號(hào)為1和2的兩個(gè)盒子里，使得放入每個(gè)盒子里的球的個(gè)數(shù)不小于該盒子的編號(hào)，分情況討論：1號(hào)盒子中放1個(gè)球，其余3個(gè)放入2號(hào)盒子，有種方法；1號(hào)盒子中放2個(gè)球，其余2個(gè)放入2號(hào)盒子，有種方法；則不同的放球方法有10種，選a。點(diǎn)評(píng)：計(jì)數(shù)原理是解決較為復(fù)雜的排列組合問(wèn)題的基礎(chǔ)，應(yīng)用計(jì)數(shù)原理結(jié)合例6（1）某校從8名教師中選派4名教師同時(shí)去4個(gè)邊遠(yuǎn)地區(qū)支教(每地1人)，其中甲和乙不同去，則不同的選派方案共有 種；（2）5名志愿者分到3所學(xué)校支教，每個(gè)學(xué)校至少去一名志愿者，則不同的分派方法共有（ ）（a）150種 (b)180種 (c)200種 (d)280種 解析：（1）可以分情況討論， 甲去，則乙不去，有=480種選法；甲不去，乙去，有=480種選法；甲、乙都不去，有=360種選法；共有1320種不同的選派方案；（2）人數(shù)分配上有1,2,2與1,1,3兩種方式，若是1,2,2，則有60種，若是1,1,3，則有90種，所以共有150種，選a。點(diǎn)評(píng)：排列組合的交叉使用可以處理一些復(fù)雜問(wèn)題，諸如分組問(wèn)題等；題型4：排列、組合的綜合問(wèn)題例7平面上給定10個(gè)點(diǎn)，任意三點(diǎn)不共線(xiàn)，由這10個(gè)點(diǎn)確定的直線(xiàn)中，無(wú)三條直線(xiàn)交于同一點(diǎn)（除原10點(diǎn)外），無(wú)兩條直線(xiàn)互相平行。求：（1）這些直線(xiàn)所交成的點(diǎn)的個(gè)數(shù)（除原10點(diǎn)外）。（2）這些直線(xiàn)交成多少個(gè)三角形。解法一：（1）由題設(shè)這10點(diǎn)所確定的直線(xiàn)是c102=45條。這45條直線(xiàn)除原10點(diǎn)外無(wú)三條直線(xiàn)交于同一點(diǎn)，由任意兩條直線(xiàn)交一個(gè)點(diǎn)，共有c452個(gè)交點(diǎn)。而在原來(lái)10點(diǎn)上有9條直線(xiàn)共點(diǎn)于此。所以，在原來(lái)點(diǎn)上有10c92點(diǎn)被重復(fù)計(jì)數(shù)；所以這些直線(xiàn)交成新的點(diǎn)是：c45210c92=630。（2）這些直線(xiàn)所交成的三角形個(gè)數(shù)可如下求：因?yàn)槊總€(gè)三角形對(duì)應(yīng)著三個(gè)頂點(diǎn)，這三個(gè)點(diǎn)來(lái)自上述630個(gè)點(diǎn)或原來(lái)的10個(gè)點(diǎn)。所以三角形的個(gè)數(shù)相當(dāng)于從這640個(gè)點(diǎn)中任取三個(gè)點(diǎn)的組合，即c6403=43486080（個(gè)）。解法二：（1）如圖對(duì)給定的10點(diǎn)中任取4個(gè)點(diǎn)，四點(diǎn)連成6條直線(xiàn)，這6條直線(xiàn)交3個(gè)新的點(diǎn)。故原題對(duì)應(yīng)于在10個(gè)點(diǎn)中任取4點(diǎn)的不同取法的3倍，即這些直線(xiàn)新交成的點(diǎn)的個(gè)數(shù)是：3c104=630。（2）同解法一。點(diǎn)評(píng)：用排列、組合解決有關(guān)幾何計(jì)算問(wèn)題，除了應(yīng)用排列、組合的各種方法與對(duì)策之外，還要考慮實(shí)際幾何意義。例8已知直線(xiàn)ax+by+c=0中的a,b,c是取自集合3,2,1,0,1,2,3中的3個(gè)不同的元素，并且該直線(xiàn)的傾斜角為銳角，求符合這些條件的直線(xiàn)的條數(shù)。解 設(shè)傾斜角為，由為銳角，得tan=-0,即a、b異號(hào)。（1）若c=0，a、b各有3種取法，排除2個(gè)重復(fù)（3x-3y=0,2x-2y=0,x-y=0），故有33-2=7（條）；（2）若c0，a有3種取法，b有3種取法，而同時(shí)c還有4種取法，且其中任兩條直線(xiàn)均不相同，故這樣的直線(xiàn)有334=36條，從而符合要求的直線(xiàn)共有7+36=43條；點(diǎn)評(píng)：本題是1999年全國(guó)高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽中的一填空題，據(jù)抽樣分析正確率只有0.37。錯(cuò)誤原因沒(méi)有對(duì)c=0與c0正確分類(lèi)；沒(méi)有考慮c=0中出現(xiàn)重復(fù)的直線(xiàn)。題型5：二項(xiàng)式定理例9（1）在的展開(kāi)式中，的冪的指數(shù)是整數(shù)的項(xiàng)共有a3項(xiàng) b4項(xiàng) c5項(xiàng) d6項(xiàng)（2）的展開(kāi)式中含x的正整數(shù)指數(shù)冪的項(xiàng)數(shù)是（a）0（b）2（c）4（d）6解析：本題主要考查二項(xiàng)式展開(kāi)通項(xiàng)公式的有關(guān)知識(shí)；（1），當(dāng)r0，3，6，9，12，15，18，21，24時(shí)，x的指數(shù)分別是24，20，16，12，8，4，0，4，8，其中16，8，4，0，8均為2的整數(shù)次冪，故選c；（2）的展開(kāi)式通項(xiàng)為，因此含x的正整數(shù)次冪的項(xiàng)共有2項(xiàng).選b；點(diǎn)評(píng)：多項(xiàng)式乘法的進(jìn)位規(guī)則。在求系數(shù)過(guò)程中,盡量先化簡(jiǎn)，降底數(shù)的運(yùn)算級(jí)別,盡量化成加減運(yùn)算，在運(yùn)算過(guò)程可以適當(dāng)注意令值法的運(yùn)用，例如求常數(shù)項(xiàng)，可令.在二項(xiàng)式的展開(kāi)式中，要注意項(xiàng)的系數(shù)和二項(xiàng)式系數(shù)的區(qū)別。例10（1）在（x）2006 的二項(xiàng)展開(kāi)式中，含x的奇次冪的項(xiàng)之和為s，當(dāng)x時(shí)，s等于（ ）a.23008 b.23008 c.23009 d.23009（2）已知的展開(kāi)式中第三項(xiàng)與第五項(xiàng)的系數(shù)之比為,其中=1，則展開(kāi)式中常數(shù)項(xiàng)是（ ）(a)45i (b) 45i (c) 45 (d)45（3）若多項(xiàng)式（ ）(a)9 (b)10 (c)9 (d)10解析：（1）設(shè)（x）2006a0x2006a1x2005a2005xa2006；則當(dāng)x時(shí)，有a0（）2006a1（）2005a2005（）a20060 （1），當(dāng)x時(shí)，有a0（）2006a1（）2005a2005（）a200623009 （2），（1）（2）有a1（）2005a2005（）23009223008，故選b；（2）第三項(xiàng)的系數(shù)為，第五項(xiàng)的系數(shù)為，由第三項(xiàng)與第五項(xiàng)的系數(shù)之比為可得n10，則，令405r0，解得r8，故所求的常數(shù)項(xiàng)為45，選a；（3）令，得，令，得；點(diǎn)評(píng)：本題考查二項(xiàng)式展開(kāi)式的特殊值法，基礎(chǔ)題；題型6：二項(xiàng)式定理的應(yīng)用例11證明下列不等式：（1）（）n,（a、bx|x是正實(shí)數(shù),nn）;（2）已知a、b為正數(shù)，且+=1，則對(duì)于nn有（a+b）n-an-bn22n-2n+1。證明：（1）令a=x+，b=x，則x=；an+bn=(x+)n+(x-)n=xn+cn1xn-1+cnnn+xn-cn1xn-1+(-1)ncnnn=2(xn+cn2xn-22+cn4xn-44+)2xn即（）n（2）(a+b)n=an+cn1an-1b+cnnbn(a+b)n=bn+cn1bn-1a+cnnan上述兩式相加得：2(a+b)n=(an+bn)+cn1(an-1b+bn-1a)+cnk(an-kbk+bn-kak)+cnn(an+bn) (*)+=1，且a、b為正數(shù)ab=a+b2 ab4又an-kbk+bn-kak2=2()n(k=1,2,n-1)2(a+b) n2an+2bn+cn12()n+cn22（）n+cnn-12()n(a+b)nan-bn(cn1+cn2+cnn-1)（）n(2n2)2n=22n2n+1點(diǎn)評(píng)：利用二項(xiàng)式定理的展開(kāi)式，可以證明一些與自然數(shù)有關(guān)的不等式問(wèn)題。題（1）中的換元法稱(chēng)之為均值換元（對(duì)稱(chēng)換元）。這樣消去奇數(shù)次項(xiàng)，從而使每一項(xiàng)均大于或等于零。題（2）中，由由稱(chēng)位置二項(xiàng)式系數(shù)相等，將展開(kāi)式倒過(guò)來(lái)寫(xiě)再與原來(lái)的展開(kāi)式相加，這樣充分利用對(duì)稱(chēng)性來(lái)解題的方法是利用二項(xiàng)式展開(kāi)式解題的常用方法。例12（1）求46n+5n+1被20除后的余數(shù)；（2）7n+cn17n-1+cn27n-2+cnn-17除以9，得余數(shù)是多少？（3）根據(jù)下列要求的精確度，求1.025的近似值。精確到0.01；精確到0.001。解析：（1）首先考慮46n+5n+1被4整除的余數(shù)。5n+1=(4+1)n+1=4n+1+cn+114n+cn+124n-1+cn+1n4+1，其被4整除的余數(shù)為1，被20整除的余數(shù)可以為1，5，9，13，17，然后考慮46n+1+5n+1被5整除的余數(shù)。46n=4(5+1)n=4(5n+cn15n-1+cn25n-2+cnn-15+1)，被5整除的余數(shù)為4，其被20整除的余數(shù)可以為4，9，14，19。綜上所述，被20整除后的余數(shù)為9。（2） 7n+cn17n-1+cn27n-2+cnn-17 =(7+1)n1=8n1=(9-1)n1 =9n-cn19n-1+cn29n-2+(1)n-1cnn-19+(1)ncnn-1(i)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)原式=9n-cn19n-1+cn29n-