人教A版 (2019)选择性必修 第三册7.1 条件概率与全概率公式第2课时教案设计
展开第2课时 组合数公式
学习目标 1.理解排列数与组合数之间的联系,掌握组合数公式.2.能运用组合数公式进行计算.3.会用组合数公式解决一些简单的组合问题.
知识点一 组合数公式
组合数
公式
乘积
形式
C=,
其中m,n∈N*,并且m≤n
阶乘
形式
C=
规定:C=1.
知识点二 组合数的性质
性质1:C=C.
性质2:C=C+C.
1.C=________.
答案 2 020
2.C+C=________.
答案 3
3.若C=21,C=15,则C=________.
答案 6
4.方程C=C,则x=________.
答案 2或3
一、组合数公式的应用
命题角度1 化简与求值
例1-1 求值:
(1)3C-2C;
(2)C+C.
解 (1)3C-2C=3×-2×=148.
(2)∵∴9.5≤n≤10.5.
∵n∈N*,∴n=10,
∴C+C=C+C=C+C=466.
命题角度2 与组合数有关的证明
例1-2 证明:mC=nC.
证明 mC=m·
=
=n·=nC.
命题角度3 与组合数有关的方程或不等式
例1-3 (1)(多选)若C>C,则n的可能取值有( )
A.6 B.7 C.8 D.9
答案 ABCD
解析 由C>C得
⇒⇒又n∈N*,则n=6,7,8,9.
∴该不等式的解集为{6,7,8,9}.
(2)已知-=,求C+C.
解 ∵-=,
∴-=,
即-
=,
∴1-=,
即m2-23m+42=0,
解得m=2或m=21.
∵0≤m≤5,m∈N*,∴m=2,
∴C+C=C+C=C=84.
反思感悟 (1)组合数公式C=一般用于计算,而组合数公式C=一般用于含字母的式子的化简与证明.
(2)要善于挖掘题目中的隐含条件,简化解题过程,如组合数C的隐含条件为m≤n,且m,n∈N*.
(3)计算时应注意利用组合数的两个性质:
①C=C;②C=C+C.
跟踪训练1 (1)计算:C+C;
(2)证明:C=C.
(1)解 C+C=C+C=+200
=4 950+200=5 150.
(2)证明 C=·
==C.
二、有限制条件的组合问题
例2 课外活动小组共13人,其中男生8人,女生5人,并且男、女生各有一名队长,现从中选5人主持某项活动,依下列条件各有多少种选法?
(1)至少有一名队长当选;
(2)至多有两名女生当选;
(3)既要有队长,又要有女生当选.
解 (1)C-C=825(种).
(2)至多有2名女生当选含有三类:
有2名女生当选;只有1名女生当选;没有女生当选,
所以共有CC+CC+C=966(种)选法.
(3)分两类:
第一类女队长当选,有C=495(种)选法,
第二类女队长没当选,有CC+CC+CC+C=295(种)选法,
所以共有495+295=790(种)选法.
反思感悟 有限制条件的抽(选)取问题,主要有两类
(1)“含”与“不含”问题,其解法常用直接分步法,即“含”的先取出,“不含”的可把所指元素去掉再取,分步计数.
(2)“至多”“至少”问题,其解法常有两种解决思路:一是直接分类法,但要注意分类要不重不漏;二是间接法,注意找准对立面,确保不重不漏.
跟踪训练2 某食堂每天中午准备4种不同的荤菜,7种不同的蔬菜,用餐者可以按下述方法之一搭配午餐:(1)任选两种荤菜、两种蔬菜和白米饭;(2)任选一种荤菜、两种蔬菜和蛋炒饭.则每天不同午餐的搭配方法共有( )
A.210种 B.420种 C.56种 D.22种
答案 A
解析 由分类加法计数原理知,两类配餐的搭配方法之和即为所求,所以每天不同午餐的搭配方法共有CC+CC=210(种).
三、分组、分配问题
命题角度1 平均分组
例3-1 (1)6本不同的书,分给甲、乙、丙三人,每人两本,有多少种方法?
(2)6本不同的书,分为三份,每份两本,有多少种方法?
解 (1)先从6本书中选2本给甲,有C种方法;再从其余的4本中选2本给乙,有C种方法;最后从余下的2本书中选2本给丙,有C种方法,所以分给甲、乙、丙三人,每人2本,共有CCC=90(种)方法.
(2)分给甲、乙、丙三人,每人两本,有CCC种方法,这个过程可以分两步完成:第一步,分为三份,每份两本,设有x种方法;第二步,再将这三份分给甲、乙、丙三名同学,有A种方法.根据分步乘法计数原理,可得CCC=xA,所以x==15.因此分为三份,每份两本,一共有15种方法.
命题角度2 不平均分组
例3-2 (1)6本不同的书,分为三份,一份一本,一份两本,一份三本,有多少种方法?
(2)6本不同的书,分给甲、乙、丙三人,一人一本,一人两本,一人三本,有多少种不同的方法?
解 (1)这是“不平均分组”问题,一共有CCC=60(种)方法.
(2)在(1)的基础上再进行全排列,所以一共有CCCA=360(种)方法.
命题角度3 分配问题
例3-3 6本不同的书,分给甲、乙、丙三人,每人至少一本,有多少种不同的方法?
解 可以分为三类情况:①“2,2,2型”,有CCC=90(种)方法;②“1,2,3型”,有CCCA=360(种)方法;③“1,1,4型”,有CA=90(种)方法,所以一共有90+360+90=540(种)方法.
反思感悟 “分组”与“分配”问题的解法
(1)分组问题属于“组合”问题,常见的分组问题有三种:
①完全均匀分组,每组的元素个数均相等,均匀分成n组,最后必须除以n!;
②部分均匀分组,应注意不要重复,有n组均匀,最后必须除以n!;
③完全非均匀分组,这种分组不考虑重复现象.
(2)分配问题属于“排列”问题,分配问题可以按要求逐个分配,也可以分组后再分配.
跟踪训练3 将4个编号为1,2,3,4的小球放入4个编号为1,2,3,4的盒子中.
(1)有多少种放法?
(2)每盒至多1个球,有多少种放法?
(3)恰好有1个空盒,有多少种放法?
(4)每个盒内放1个球,并且恰好有1个球的编号与盒子的编号相同,有多少种放法?
(5)把4个不同的小球换成4个相同的小球,恰有一个空盒,有多少种放法?
解 (1)每个小球都可能放入4个盒子中的任何一个,将小球一个一个放入盒子,共有4×4×4×4=44=256(种)放法.
(2)这是全排列问题,共有A=24(种)放法.
(3)方法一 先将4个小球分为3组,有种方法,再将3组小球投入4个盒子中的3个盒子,有A种投放方法,故共有·A=144(种)放法.
方法二 先取4个球中的2个“捆”在一起,有C种选法,把它与其他2个球共3个元素分别放入4个盒子中的3个盒子,有A种投放方法,所以共有CA=144(种)放法.
(4)1个球的编号与盒子编号相同的选法有C种,当1个球与1个盒子的编号相同时,用局部列举法可知其余3个球的投入方法有2种,故共有C·2=8(种)放法.
(5)先从4个盒子中选出3个盒子,再从3个盒子中选出1个盒子放入2个球,余下2个盒子各放1个,由于球是相同的即没有顺序,所以属于组合问题,故共有CC=12(种)放法.
与几何有关的组合应用题
典例 如图,在以AB为直径的半圆周上,有异于A,B的六个点C1,C2,…,C6,线段AB上有异于A,B的四个点D1,D2,D3,D4.
(1)以这10个点中的3个点为顶点可作多少个三角形?其中含C1点的有多少个?
(2)以图中的12个点(包括A,B)中的4个点为顶点,可作出多少个四边形?
解 (1)方法一 可作出三角形C+C·C+C·C=116(个).
其中以C1为顶点的三角形有C+C·C+C=36(个).
方法二 可作三角形C-C=116(个),
其中以C1为顶点的三角形有C+C·C+C=36(个).
(2)可作出四边形C+C·C+C·C=360(个).
[素养提升] (1)图形多少的问题通常是组合问题,要注意共点、共线、共面、异面等情形,防止多算.常用直接法,也可采用间接法.
(2)把一个与几何相关的问题转化为组合问题,此题目的解决体现了数学抽象及数学运算的核心素养.
1.C+C的值为( )
A.72 B.36 C.30 D.42
答案 B
解析 C+C=C+C
=+=15+21=36.
2.若C=28,则n的值为( )
A.9 B.8 C.7 D.6
答案 B
解析 因为C=28,所以n(n-1)=28,又n∈N*,所以n=8.
3.若A=6C,则m等于( )
A.9 B.8 C.7 D.6
答案 C
解析 由已知得m(m-1)(m-2)=6×,解得m=7,故选C.
4.甲、乙、丙3位同学选修课程,从4门课程中,甲选修2门,乙、丙各选修3门,则不同的选修方案的种数为______.
答案 96
解析 从4门课程中,甲选修2门,乙、丙各选修3门,则不同的选修方案共有C·C·C=96(种).
5.有4名男医生、3名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成1个医疗小组,则不同的选法共有________种.
答案 18
解析 从4名男医生中选2人,有C种选法,从3名女医生中选1人,有C种选法,由分步乘法计数原理知,所求选法种数为CC=18.
1.知识清单:
(1)涉及具体数字的可以直接用公式C==计算.
(2)涉及字母的可以用阶乘式C=计算.
(3)计算时应注意利用组合数的性质C=C简化运算.
(4)分组分配问题.
2.方法归纳:分类讨论、正难则反、方程思想.
3.常见误区:分组分配中是否为“平均分组”.
1.计算:C+C+C等于( )
A.120 B.240 C.60 D.480
答案 A
解析 C+C+C=++=120.
2.从5名志愿者中选派4人在星期六和星期日参加公益活动,每人一天,每天两人,则不同的选派方法共有( )
A.60种 B.48种 C.30种 D.10种
答案 C
解析 从5名志愿者中选派2人参加星期六的公益活动,有C种方法,再从剩下的3人中选派2人参加星期日的公益活动,有C种方法,由分步乘法计数原理可得不同的选派方法共有C·C=30(种),故选C.
3.(多选)下列等式正确的有( )
A.C= B.C=C
C.C=C D.C=C
答案 ABC
解析 A是组合数公式;B是组合数性质;由C=×=C得C正确;D错误.
4.200件产品中有3件次品,任意抽取5件,其中至少有2件次品的抽法有( )
A.C·C种 B.CC+CC种
C.C-C种 D.C-CC种
答案 B
解析 至少2件次品包含两类:(1)2件次品,3件正品,共CC种抽法,(2)3件次品,2件正品,共CC种抽法,由分类加法计数原理得,抽法共有CC+CC种.
5.空间中有10个点,其中有5个点在同一个平面内,其余点无三点共线,无四点共面,则以这些点为顶点,共可构成四面体的个数为( )
A.205 B.110 C.204 D.200
答案 A
解析 方法一 可以按从共面的5个点中取0个、1个、2个、3个进行分类,则得到所有的取法总数为CC+CC+CC+CC=205.
方法二 从10个点中任取4个点的方法数中去掉4个点全部取自共面的5个点的情况,得到所有构成四面体的个数为C-C=205.
6.4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去1名,则不同的保送方案有______种.
答案 36
解析 把4名学生分成3组有C种方法,再把3组学生分配到3所学校有A种方法,故共有CA=36(种)保送方案.
7.甲、乙、丙3人站到共有7级的台阶上,若每级台阶最多站2人,同一级台阶上的人不区分站的位置,则不同的站法种数是________.(用数字作答)
答案 336
解析 当每个台阶上各站1人时有CA种站法;当两个人站在同一个台阶上时有CCC种站法.因此不同的站法种数为CA+CCC=210+126=336.
8.某校从8名教师中选派4名教师同时去4个边远地区支教(每地1人),其中甲和乙不同去,甲和丙只能同去或同不去,则不同的选派方案共有________种.
答案 600
解析 可以分情况讨论:①甲、丙同去,则乙不去,有C·A=240(种)选法;②甲、丙同不去,有A=360(种)选法,所以共有600种不同的选派方案.
9.已知C,C,C成等差数列,求C的值.
解 由已知得2C=C+C,
所以2×=+,
整理得n2-21n+98=0,
解得n=7或n=14,
要求C的值,故n≥12,所以n=14,
于是C=C==91.
10.现有8名青年,其中有5名能胜任英语翻译工作,有4名能胜任德语翻译工作(其中有1名青年两项工作都能胜任).现在要从中挑选5名青年承担一项任务,其中3名从事英语翻译工作,2名从事德语翻译工作,则有多少种不同的选法?
解 可以分三类:
第一类,让两项工作都能胜任的青年从事英语翻译工作,有CC种选法;
第二类,让两项工作都能胜任的青年从事德语翻译工作,有CC种选法;
第三类,两项工作都能胜任的青年不从事任何工作,有CC种选法.
根据分类加法计数原理,一共有CC+CC+CC=42(种)不同的选法.
11.若C-C=C,则n等于( )
A.12 B.13 C.14 D.15
答案 C
解析 因为C-C=C,即C=C+C=C,所以n+1=7+8,即n=14.
12.在∠AOB的OA边上取m个点,在OB边上取n个点(均除O点外),连同O点共(m+n+1)个点,现任取其中三个点为顶点作三角形,则可作出的三角形的个数为( )
A.CC+CC B.CC+CC
C.CC+CC+CC D.CC+CC
答案 C
解析 第一类:从OA边上(不包括O)任取一点与从OB边上(不包括O)任取两点,可构造一个三角形,有CC个;
第二类:从OA边上(不包括O)任取两点与从OB边上(不包括O)任取一点,可构造一个三角形,有CC个;
第三类:从OA边上(不包括O)任取一点与从OB边上(不包括O)任取一点,与O点可构造一个三角形,有CC个.
由分类加法计数原理知,可作出的三角形的个数为CC+CC+CC.
13.若从1,2,3,…,9这9个整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有( )
A.60种 B.63种 C.65种 D.66种
答案 D
解析 从1,2,3,…,9这9个数中取出4个不同的数,其和为偶数的情况包括:(1)取出的4个数都是偶数,取法有C=1(种);(2)取出的4个数中有2个偶数、2个奇数,取法有CC=60(种);(3)取出的4个数都是奇数,取法有C=5(种).根据分类加法计数原理,满足题意的取法共有1+60+5=66(种).
14.某企业有4个分厂,新培训了一批6名技术人员,将这6名技术人员分配到各分厂,要求每个分厂至少1人,则不同的分配方案种数为________.
答案 1 560
解析 先把6名技术人员分成4组,每组至少一人.若4个组的人数按3,1,1,1分配,
则不同的分配方案有=20(种).
若4个组的人数为2,2,1,1,
则不同的分配方案有×=45(种).
故所有分组方法共有20+45=65(种).
再把4个组的人分给4个分厂,不同的方法有65A=1 560(种).
15.(多选)6位同学在毕业聚会活动中进行纪念品的交换,任意两位同学之间最多交换一次,进行交换的两位同学互赠一份纪念品.已知6位同学之间共进行了13次交换,则收到4份纪念品的同学人数可能为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 BD
解析 任意两位同学之间交换纪念品共要交换C=15(次),如果都完全交换,每个人都要交换5次,也就是每人得到5份纪念品.现在6位同学总共交换了13次,少交换了2次,这2次若不涉及同一人,则收到4份纪念品的同学有4人,若涉及同一个人,则收到4份纪念品的同学有2人.故选BD.
16.已知10件不同产品中有4件是次品,现对它们进行一一测试,直至找出所有4件次品为止.
(1)若恰在第5次测试,才测试到第一件次品,第10次才找到最后一件次品,则这样的不同测试方法数是多少?
(2)若恰在第5次测试后,就找出了所有的4件次品,则这样的不同测试方法数是多少?
解 (1)先排前4次测试,只能取正品,有A种不同测试方法,再从4件次品中选2件排在第5和第10的位置上测试,有CA=A(种)测法,再排余下4件的测试位置,有A种测法.
所以共有不同测试方法A·A·A=103 680(种).
(2)第5次测试的产品恰为最后一件次品,另3件在前4次中出现,从而前4次有一件正品出现,所以共有不同测试方法CCA=576(种).
高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第三册6.2 排列与组合教案设计: 这是一份高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第三册6.2 排列与组合教案设计,共6页。教案主要包含了内容与内容解析,目标与目标解析,教学问题诊断解析,教学支持条件分析,教学过程设计,目标检测设计等内容,欢迎下载使用。
选择性必修 第三册6.2 排列与组合教案: 这是一份选择性必修 第三册6.2 排列与组合教案,共5页。
选择性必修 第三册6.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理第2课时教案设计: 这是一份选择性必修 第三册6.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理第2课时教案设计,共12页。教案主要包含了要完成的“一件事”是什么;二,涂色问题,种植问题等内容,欢迎下载使用。