新高考数学二轮精品专题三 排列组合、二项式定理(2份打包,原卷版+教师版)
展开命题趋势
排列组合多以实际生活为背景对其应用进行考查,在解答题中常与概率统计等知识综合命题,主要考查逻辑推理的核心素养.二项式定理主要考查运算求解能力,比如二项展开式某项的系数,注意转化与化归的思想.
考点清单
1.排列、组合的定义
2.排列数、组合数的定义、公式、性质
正确理解组合数的性质
(1):从个不同元素中取出个元素的方法数等于取出剩余个元素的方法数.
(2):从个不同元素中取出个元素可分以下两种情况:①不含特殊元素有种方法;②含特殊元素有种方法.
3.二项式定理
(1)二项式定理: ❶;
(2)通项公式:,它表示第项;
(3)二项式系数:二项展开式中各项的系数为❷.
4.二项式系数的性质
(1) = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①项数为.
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②各项的次数都等于二项式的幂指数,即与的指数的和为.
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③字母按降幂排列,从第一项开始,次数由逐项减直到零;字母按升幂排列,从第一项起,次数由零逐项增直到.
(2)二项式系数与项的系数的区别
二项式系数是指,,…,,它只与各项的项数有关,而与,的值无关;而项的系数是指该项中除变量外的常数部分,它不仅与各项的项数有关,而且也与,的值有关.如的二项展开式中,第项的二项式系数是,而该项的系数是.
当然,在某些二项展开式中,各项的系数与二项式系数是相等的.
精题集训
(70分钟)
经典训练题
一、选择题.
1.由0,1,2,5四个数组成没有重复数字的四位数中,能被5整除的个数是( )
A.24B.12C.10D.6
【答案】C
【解析】当个位数是0时,有个;当个位数是5时,有个,
所以能被5整除的个数是10,故选C.
【点评】本题主要考查了分类计数原理,以及排列的思想,属于基础题.
2.琵琶、二胡、编钟、箫笛、瑟、琴、埙、笙和鼓这十种民族乐器被称为“中国古代十大乐器”.为弘扬中国传统文化,某校以这十种乐器为题材,在周末学生兴趣活动中开展了“中国古代乐器”知识讲座,共连续安排八节课,一节课只讲一种乐器,一种乐器最多安排一节课,则琵琶、二胡、编钟一定安排,且这三种乐器互不相邻的概率为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】从这十种乐器中挑八种全排列,有情况种数为 SKIPIF 1 < 0 .
从除琵琶、二胡、编钟三种乐器外的七种乐器中挑五种全排列,有 SKIPIF 1 < 0 种情况,
再从排好的五种乐器形成的6个空中挑3个插入琵琶、二胡、编钟三种乐器,有 SKIPIF 1 < 0 种情况,
故琵琶、二胡、编钟一定安排,且这三种乐器互不相邻的情况种数为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以所求的概率 SKIPIF 1 < 0 ,故选B.
【点评】排列组合常用的方法有:一般问题直接法、相邻问题捆绑法、不相邻问题插空法、特殊对象优先法、等概率问题缩倍法、至少问题间接法、复杂问题分类法、小数问题列举法.
3.今年3月10日湖北武汉某方舱医院“关门大吉”,某省驰援湖北“抗疫”的9名身高各不相同的医护人员站成一排合影留念,庆祝圆满完成“抗疫”任务,若恰好从中间往两边看都依次变低,则身高排第4的医护人员和最高的医护人员相邻的概率为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】将身高从低到高的9个人依次编号为1,2,3,4,5,6,7,8,9,
则9号必须排在正中间,从其余8个人中任选4人排在9号的左边,剩下的4个人排在9号的右边,有种,
当排名第四的6号排在最高的9号的左边时,从1,2,3,4,5中任选3个排在6号的左边,其余四个排在9号的右边,有 SKIPIF 1 < 0 种,
同理:当排名第四的6号排在最高的9号的右边时,也有10种,
所以身高排名第四的6号与最高的9号相邻的排法有10+10=20种,
所以身高排第4的医护人员和最高的医护人员相邻的概率为 SKIPIF 1 < 0 ,故选A.
【点评】本题考查了排列中的定序问题,考查了古典概型的概率公式,属于中档题.
4.已知某年级有4个班级,在一次数学学科考试中安排4个班级的班主任监考,则4个班主任都不监考本班的概率是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】由题意,4个班级的班主任监考4个班级,共有种不同的监考方式,
其中有1人在本班监考的有种;
有2人在班监考的有 SKIPIF 1 < 0 种;
有4人在班监考的有1种,
在不符合条件的监考安排方法有种,
所以4个班主任都不监考,共有种,
则4个班主任都不监考的概率为 SKIPIF 1 < 0 ,故选D.
【点评】本题主要考查了组合数公式的应用,以及古典概型及其概率的计算,其中解答中若直接法比较复杂或没有思路时,可采用间接法求解,着重考查推理与运算能力.
5.为了让居民了解垃圾分类,养成垃圾分类的习惯,让绿色环保理念深入人心.某市将垃圾分为四类可回收物,餐厨垃圾,有害垃圾和其他垃圾.某班按此四类由9位同学组成四个宣传小组,其中可回收物宣传小组有3位同学,餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾宣传小组各有2位同学.现从这9位同学中选派5人到某小区进行宣传活动,则每个宣传小组至少选派1人的概率为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】某市将垃圾分为四类:可回收物、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾.
某班按此四类由位同学组成四个宣传小组,
其中可回收物宣传小组有位同学,餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾宣传小组各有位同学.
现从这位同学中选派人到某小区进行宣传活动,基本事件总数,
每个宣传小组至少选派人包含的基本事件个数为 SKIPIF 1 < 0 ,
则每个宣传小组至少选派人的概率为 SKIPIF 1 < 0 ,故选D.
【点评】本题考查古典概型概率的计算,涉及组合计数原理的应用,考查计算能力,采用“先分类,再分组”的思想即可.
6.从名男同学和名女同学中选人去参加一个会议,规定男女同学至少各有人参加,下面是不同的选法种数的三个算式:
①;②;③.
则其中正确算式的个数是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】①错,计算有重复;
②对,去杂法,即减去全男生以及全女生的情况;
③对,分类,即1男3女,2男2女,3男1女,
故选C.
【点评】求解排列、组合问题常用的解题方法:
(1)元素相邻的排列问题——“捆绑法”;(2)元素相间的排列问题——“插空法”;(3)元素有顺序限制的排列问题——“除序法”;(4)带有“含”与“不含”“至多”“至少”的排列组合问题——间接法.
7. SKIPIF 1 < 0 的展开式中的系数为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项公式为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则,
所以 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的系数为 SKIPIF 1 < 0 ,故选D.
【点评】本题考查了二项式定理展开式的通项公式,求展开式中某项的系数,属于基础题.
8. SKIPIF 1 < 0 展开式中项的系数为160,则( )
A.2B.4C. SKIPIF 1 < 0 D.
【答案】C
【解析】二项式展开式的通项为,
令可得二项式展开式中 SKIPIF 1 < 0 的系数为,
∴ SKIPIF 1 < 0 展开式中的系数为,
可得,解得,故选C.
【点评】本题考查了二项式定理的应用问题,属于基础题.
二、填空题.
9.将5个不同的小球全部放入编号为1,2,3,4的四个盒子中,若每个盒子中所放的球的个数不大于其编号数,则共有_________种不同的放法.
【答案】535
【解析】四个盒子放球的个数如下:
1号盒子:{0,1};
2号盒子:{0,1,2};
3号盒子:{0,1,2,3};
4号盒子:{0,1,2,3,4},
结合由5个不同的小球全部放入盒子中,不同组合下放法:
SKIPIF 1 < 0 :种;
SKIPIF 1 < 0 :种;
SKIPIF 1 < 0 :种;
SKIPIF 1 < 0 :种;
SKIPIF 1 < 0 :种,
∴5个相同的小球放入四个盒子方式共有535种,故答案为535.
【点评】本题考查了组合数,对问题分类、分组,应用组合数的计算.
10.某会议有来自个学校的代表参加,每个学校有名代表.会议要选出来自个不同学校的人构成主席团,不同的选取方法数为______.
【答案】
【解析】第一步:从个学校中选出个学校,方法数有;
第二步,从选出的个学校中各选取个代表,方法数有 SKIPIF 1 < 0 ;
根据分步计数原理可知,总的方法数有种,
故答案为.
【点评】本小题主要考查分步计数原理,考查组合数的计算,属于基础题.
11.一个质点从原点出发,每秒末必须向右,或向左,或向上,或向下跳一个单位长度,则此质点在第秒末到达点的跳法共有______种.
【答案】
【解析】分两类情况讨论:
第一类,向上跳次,向右跳次,向左跳次,有种;
第二类,向上跳次,向下跳次,向右跳次,有种,
根据分类计数原理得,共有种方法,
故答案为.
【点评】本题主要考查排列组合的应用,涉及分类计数原理的应用,属于基础题.
12.如图所示,机器人明明从A地移到B地,每次只移动一个单位长度,则明明从A移到B最近的走法共有_____种.
【答案】80
【解析】分步计算,第一步最近走法有2种;
第二步最近走法有种;
第三步 SKIPIF 1 < 0 最近走法有2种,
故由最近走法有 SKIPIF 1 < 0 种,
故答案为80.
【点评】本题主要考查乘法原理的应用,意在考查学生对该知识的理解掌握水平.
13.数列中,,(),则 SKIPIF 1 < 0 ________.
【答案】454
【解析】因为,
所以以为首项,为公比的等比数列,
所以,所以,
则
,
又
,
,所以原式,
故答案为454.
【点评】本题的关键是求出数列通项公式后,结合二项式定理对所求式子进行合理变形,减少计算量.
14.多项式 SKIPIF 1 < 0 展开式的常数项为__________.(用数字作答)
【答案】6
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,通项公式 SKIPIF 1 < 0 ,
当时,,
故答案为6.
【点评】本题考查多项式求常数项,重点考查转化与变形,计算能力,属于基础题型.
高频易错题
一、选择题.
1.新冠来袭,湖北告急!有一支援鄂医疗小队由3名医生和6名护士组成,他们全部要分配到三家医院.每家医院分到医生1名和护士1至3名,其中护士甲和护士乙必须分到同一家医院,则不同的分配方法有( )种.
A.252B.540C.792D.684
【答案】D
【解析】护士名,可分为或者两类.
先安排医生,再安排护士.
安排医生,方法数有种,
安排护士,由于“护士甲和护士乙必须分到同一家医院”,
故方法数有 SKIPIF 1 < 0 种.
其中表示护士甲和护士乙共人一组的方法数,
表示护士甲和护士乙与另一人共人一组的方法数.
所以总的方法数有种,故选D.
【点评】本小题主要考查分类加法、分步乘法计数原理,属于中档题.
2.市教体局选派5名专家到三所学校视导高三工作,要求每个学校至少派一名专家,则不同的派法种数是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】由题可知:每个学校去的人数可以是:1,1,3或2,2,1,
所以不同的派法种数是 SKIPIF 1 < 0 (种),故选B.
【点评】本题考查排列组合的应用,尤其对平均分组的情况,要除以平均分组的组数的全排列,属基础题.
二、填空题.
3.某宾馆安排、、、、五人入住个房间,每个房间至少住人,则共有__________种不同的安排方法.(用数字作答)
【答案】
【解析】将五人分成三组,则三组人数分别为、、或、、,
则分组方法种数为 SKIPIF 1 < 0 ,
再将三组分配给三个房间,由分步乘法计数原理可知,不同的安排方法种数为 SKIPIF 1 < 0 ,
故答案为.
【点评】本题考查人员的安排问题,考查分步乘法计数原理的应用,考查计算能力,属于中等题.
精准预测题
一、选择题.
1.在的展开式中,含的项的系数是( )
A.4840B.C.3871D.
【答案】B
【解析】由题意得含的项的系数为
,
故选B.
【点评】本题考查二项式定理,利用组合数的性质简化运算是解题的关键.
2.从正方体的8个顶点中选取4个作为顶点,可得到四面体的个数为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】从正方体的8个顶点中选取4个顶点有种,
正方体表面四点共面不能构成四面体有种,
正方体的六个对角面四点共面不能构成四面体有种,
所以可得到的四面体的个数为种,故选A.
【点评】本题主要采用间接法,如果直接讨论,需要讨论的情况比较多,所以正难则反,这是解题的关键.
3.式子 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,的系数为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,
的展开式通项为,
SKIPIF 1 < 0 的展开式通项为,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
因此,式子 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,的系数为,
故选B.
【点评】求多个二项式的和或积的展开式中某项的系数问题,要注意排列、组合知识的运用,还要注意有关指数的运算性质.对于三项式问题,一般是通过合并其中的两项或进行因式分解,转化成二项式定理的形式去求解.
4.的展开式中 SKIPIF 1 < 0 的系数为( )
A.400B.120C.80D.0
【答案】D
【解析】∵,
二项展开式的通项为,
二项展开式 SKIPIF 1 < 0 的通项式为
故 SKIPIF 1 < 0 的通项为,所以,
所以展开式中 SKIPIF 1 < 0 的系数为,故选D.
【点评】本题考查二项式中制定项系数的求解,涉及通项公式的使用,属基础题.
二、填空题.
5.一排个座位,现安排人就座,规定中间的个座位不能坐,且人不相邻,则不同排法的种数是_________.
【答案】
【解析】根据两人在三个空位同侧与异侧进行分类,
当两人在三个空位左侧时:共(种),
同理,当两人在三个空位右侧时:共(种),
当两人在三个空位异侧时:共(种),
即共(种),故答案为.
【点评】解排列组合问题要遵循两个原则:一是按元素(或位置)的性质进行分类;二是按事情发生的过程进行分步.具体地说,解排列组合问题常以元素(或位置)为主体,即先满足特殊元素(或位置),再考虑其他元素(或位置).
6.高三年级毕业成人礼活动中,要求,,三个班级各出三人,组成小方阵,则来自同一班级的同学既不在同一行,也不在同一列的概率为________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】根据题意,,,三个班级各出三人,组成小方阵,有 SKIPIF 1 < 0 种安排方法,
若来自同一班级的同学既不在同一行,也不在同一列,则第一行队伍的排法有种,
第二行队伍的排法有2种;第三行队伍的排法有1种;
第一行的每个位置的人员安排方法有 SKIPIF 1 < 0 种,
第二行的每个位置的人员安排有种,
第三行的每个位置的人员安排有种,
则自同一班级的同学既不在同一行,也不在同一列的概率 SKIPIF 1 < 0 ,
故答案为 SKIPIF 1 < 0 .
【点评】本题主要考查古典概型的概率求法以及排列组合的应用,还考查了分析求解问题的能力,属于中档题.
7.某班要从甲、乙、丙、丁、戊5人中选出4人参加4×100米的接力赛,若甲不能跑第一棒,乙不能跑最后一棒,丙丁两人如果都参加,他们必须是相邻的两棒,则不同的选派方式有______种.
【答案】50
【解析】根据题意可分两种情况:
1.甲乙都参加.若四人为甲乙丙丁,
根据计数原理,则有种选派方式;
若四人为甲乙丙戊或甲乙丁戊,
根据计数原理则有种选派方式.
2.甲乙只有一人参加.若四人为甲丙丁戊,
根据计数原理则有种选派方式;
若四人为乙丙丁戊,根据计数原理则有种选派方式.
根据分类加法计数原理不同的选派方式共有,
故答案为50.
【点评】本题考查分类加法计数原理和排列的综合应用,重点是分类要不重不漏,属于中档题.
8.已知的展开式的所有项系数之和为27,则展开式中含 SKIPIF 1 < 0 的项的系数是_________.
【答案】23
【解析】已知的展开式的所有项系数之和为27,
将代入表达式得到.
展开式中含 SKIPIF 1 < 0 的项的系数是,
故答案为23.
【点评】本题考查二项式定理,考查用赋值法求展开式中所有项的系数和,及求指定项的系数,掌握二项式通项公式是解题基础.
9.展开式中的系数为_______;所有项的系数和为________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
【解析】因为,令,,
所以的系数为 SKIPIF 1 < 0 ,
设,
令,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以所有项的系数和为 SKIPIF 1 < 0 .
【点评】本题主要考查了二项展开式的通项公式,二项式所有项的系数和,属于中档题.
排列的定义
从个不同元素中取出个元素
按照一定的顺序排成一列,叫做从个不同元素中取出个元素的一个排列
组合的定义
合成一组,叫做从个不同元素中取出个元素的一个组合
排列数
组合数
定
义
从个不同元素中取出个元素的所有不同排列的个数
从个不同元素中取出个元素的所有不同组合的个数
公
式
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
性
质
,
,,
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