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1、2022年高三數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題六 第1講 排列與組合、二項式定理教案
自主學(xué)習(xí)導(dǎo)引
真題感悟
1.(xx·安徽)(x2+2)5的展開式的常數(shù)項是
A.-3 B.-2 C.2 D.3
解析 第一個因式取x2,第二個因式取得:1×C(-1)4=5,第一個因式取2,第二個因式取(-1)5得:2×(-1)5=-2展開式的常數(shù)項是5+(-2)=3.
2.(xx·大綱全國卷)6名選手依次演講,其中選手甲不在第一個也不在最后一個演講,則不同的演講次序共有
A.240種 B.360種 C.480種 D.720種
解析 解法一 甲先安排在除開始與結(jié)尾的位置有C
2、個選擇,剩余的元素與位置進行全排列有A種,故不同的演講次序共有CA=480種.
解法二 若不考慮元素甲的特殊性,共有A中演講次序,其中甲在第一個演講的有A種,甲在最后一個演講的也有A種,故不同的演講次序共有A-A-A=480(種).
考題分析
考查排列與組合的題目高考中多以小題的形式出現(xiàn),與兩個計數(shù)原理綜合應(yīng)用;二項式定理的問題常涉及展開式中項的系數(shù),特定項的求法,也可與其他知識交匯命題,如定積分計算,數(shù)列知識,方程根的個數(shù)等.
網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
高頻考點突破
考點一:兩個原理及其應(yīng)用
【例1】用紅、黃、藍、白、黑五種顏色涂在“田”字形的4個小方格內(nèi),每格涂一種顏色,相鄰兩格涂不
3、同的顏色,如果顏色可以反復(fù)使用,共有多少種不同的涂色方法?
[審題導(dǎo)引] 顏色可以反復(fù)使用,即說明在不相鄰的小方格內(nèi)可以使用同一種顏色,首先確定第一個小方格的涂法,再考慮其相鄰的兩個小方格的涂法.
[規(guī)范解答] 如圖所示,將4個小方格依次編號為1,2,3,4,第1個小方格可以從5種顏色中任取一種顏色涂上,有5種不同的涂法.
1
2
3
4
①當(dāng)?shù)?、第3個小方格涂不同顏色時,有A=12(種)不同的涂法,第4個小方格有3種不同的涂法.由分步計數(shù)原理可知,有5×12×3=180(種)不同的涂法;
②當(dāng)?shù)?個、第3個小方格涂相同顏色時,有4種涂法,由于相鄰兩格不同色,因此,第4
4、個小方格也有4種不同的涂法,由分步計數(shù)原理可知,有5×4×4=80(種)不同涂法.
由分類加法計數(shù)原理可得,共有180+80=260(種)不同的涂法.
【規(guī)律總結(jié)】
涂色問題的解決方法
(1)涂色問題沒有固定的方法可循,只能按照題目的實際情況,結(jié)合兩個原理與排列組合的知識靈活處理,其難點是對相鄰區(qū)域顏色不同的處理,解決的方法往往要采用分類討論的方法,根據(jù)“兩個原理”計算.
(2)本題也可以考慮對使用的顏色的種數(shù)進行分類,如果使用2種顏色,則只能是第1,4涂一種、第2,3涂一種,方法數(shù)是CA=20;若是使用3種顏色,若第1,2,3方格不同色,第4個方格只能和第1個方格相同,方法數(shù)是CA
5、=60,如果第1,2,3方格只用兩種顏色,則第4個方格只能用第3種顏色,方法數(shù)是C×3×2=60;如果使用4種顏色,方法數(shù)是CA=120.根據(jù)加法原理總的涂法種數(shù)是260.
[易錯提示] 在涂色問題中一定要看顏色是否可以重復(fù)使用,不允許重復(fù)使用的涂色問題實際上就是一般的排列問題,當(dāng)顏色允許重復(fù)使用時,要充分利用“兩個基本原理”分析解決問題.
【變式訓(xùn)練】
1.某次活動中,有30個人排成6行5列,現(xiàn)要從中選出3人進行禮儀表演,要求這3人任意2人不同行也不同列,則不同的選法種數(shù)為________(用數(shù)字作答).
解析 其中最先選出的一個有30種方法,此時這個人所在的行和列不能再選人,還剩一
6、個5行4列的隊形,選第二個人有20種方法,此時該人所在的行和列不能再選人,還剩一個4行3列的隊形,此時第三個人的選法有12種,根據(jù)分步乘法計數(shù)原理,總的選法種數(shù)是30×20×12=7 200.
答案 7 200
考點二:排列與組合
【例2】(1)(xx·海淀一模)從甲、乙等5個人中選出3人排成一列,則甲不在排頭的排法種數(shù)是
A.12 B.24 C.36 D.48
(2)(xx·深圳模擬)值域為{2,5,10},其對應(yīng)關(guān)系為y=x2+1的函數(shù)的個數(shù)為
A.1 B.27 C.39 D.8
[審題導(dǎo)引] (1)分“選甲”與“不選甲”兩類進行討論;
(2)根據(jù)函
7、數(shù)的值域,求出函數(shù)定義域中可能包含的元素,分類討論確定其定義域.
[規(guī)范解答] (1)若選甲,則有AA種排法;
若不選甲,則有A種排法,則共有AA+A=48(種).
(2)分別由x2+1=2,x2+1=5,x2+1=10解得x=±1,x=±2,x=±3,由函數(shù)的定義,定義域中元素的選取分四種情況:
①取三個元素:有C·C·C=8(種);
②取四個元素:先從±1,±2,±3三組中選取一組C,再從剩下的兩組中選兩個元素C·C,故共有C·C·C=12(種);
③取五個元素:C=6(種);
④取六個元素:1種.
由分類計數(shù)原理,共有8+12+6+1=27(種).
[答案] (1)D
8、(2)B
【規(guī)律總結(jié)】
排列、組合問題的解法
解排列組合綜合應(yīng)用題要從“分析”、“分辨”、“分類”、“分步”的角度入手.“分析”就是找出題目的條件、結(jié)論.哪些是“元素”,哪些是“位置”;“分辨”就是辨別是排列還是組合,對某些元素的位置有無限制等;“分類”就是對于較復(fù)雜的應(yīng)用題中的元素往往分成互相排斥的幾類,然后逐類解決;“分步”就是把問題化成幾個互相聯(lián)系的步驟,而每一步都是簡單的排列組合問題,然后逐步解決.
【變式訓(xùn)練】
2.(xx·寧波模擬)某班級要從4名男生、2名女生中選派4人參加某次社區(qū)服務(wù),如果要求至少有1名女生,那么不同的選派方案種數(shù)為
A.14 B.24 C.
9、28 D.48
解析 選1名女生的方案有:CC種;
選2名女生的方案有:CC種;
故至少選1名女生共有:CC+CC=14種方案.
答案 A
3.(xx·銀川模擬)用0,1,2,3,4排成無重復(fù)數(shù)字的五位數(shù),要求偶數(shù)字相鄰,奇數(shù)字也相鄰,則這樣的五位數(shù)的個數(shù)是
A.36 B.32 C.24 D.20
解析 0,1,2,3,4五個數(shù)字,偶數(shù)字相鄰,奇數(shù)字也相鄰的排法共有AAA種排法,其中0在首位的排法有AA種,所以共有AAA-AA=20個五位數(shù).
答案 D
考點三:二項式定理
【例3】(1)(xx·西城二模)(x-2)6的
10、展開式中,x3的系數(shù)是________(用數(shù)字作答).
(2)已知(1-x)5=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,則(a0+a2+a4)(a1+a3+a5)的值等于________.
[審題導(dǎo)引] (1)利用二項展開式的通項公式求解;
(2)采用賦值法,分別求出a0+a2+a4和a1+a3+a5.
[規(guī)范解答] (1)(x-2)6的展開式中通項公式為
Tr+1=Cx6-r(-2)r,
令r=3,得T4=Cx3·(-2)3=-160x3,
所以x3的系數(shù)是-160.
(2)分別令x=1、x=-1得
a0+a1+a2+a3+a4+a5=0.
a0-a1+a2
11、-a3+a4-a5=32,
由此解得a0+a2+a4=16,a1+a3+a5=-16,
(a0+a2+a4)(a1+a3+a5)=-256.
[答案] (1)-160 (2)-256
【規(guī)律總結(jié)】
五招制勝,解決二項式問題
二項式定理是一個恒等式,應(yīng)對二項式定理問題主要有五種方法:
(1)特定項問題通項公式法;(2)系數(shù)和與差型問題賦值法;(3)近似問題截項法;(4)整除(或余數(shù))問題展開法;(5)最值問題不等式法.
[易錯提示] 在二項式定理問題中,常見的誤區(qū)有:
(1)二項展開式的通項Tk+1中,項數(shù)與k的關(guān)系搞不清;
(2)二項式系數(shù)與各項的系數(shù)混淆不清;
(3)
12、在展開二項式(a-b)n或求特定項時,忽略中間的“-”號.
【變式訓(xùn)練】
4.(xx·武漢模擬)4展開式中常數(shù)為________.
解析 4展開式中的通項為
Tr+1=C(-1)rx12-4r,
令12-4r=0,得r=3,
所以常數(shù)項為T4=C(-1)3=-4.
答案 -4
5.(xx·山師附中模擬)二項式(1+sin x)n的展開式中,末尾兩項的系數(shù)之和為7,且系數(shù)最大的一項的值為,則x在[0,2π]內(nèi)的值為________.
解析 (1+sin x)n的展開式中末尾兩項的系數(shù)和為
C+C=n+1=7,
∴n=6,則(1+sin x)6的展開式中系數(shù)最大的一項為
T
13、4=C(sin x)3,
∴C(sin x)3=,∴sin x=.
又x∈[0,2π],∴x=或.
答案 或
名師押題高考
【押題1】 學(xué)校組織高一年級4個班外出春游,每個班從指定的甲、乙、丙、丁四個景區(qū)中任選一個游覽,則恰有兩個班選擇了甲景區(qū)的選法共有________種.
解析 從4個班中選2個班游覽甲景區(qū),有C種選法,剩余的2個班各有3種選法,有32種選法,根據(jù)乘法原理知,C·32=54.
[押題依據(jù)] 兩個計數(shù)原理、排列與組合是解決計數(shù)問題的工具,在高考試題中可能單獨命題,以選擇題或填空題的形式出現(xiàn),也可能與概率統(tǒng)計相結(jié)合命題,難度中等或偏下
【押題2】設(shè)a=sin xdx,則二項式4的展開式的常數(shù)項是
A.24 B.-24
C.48 D.-48
解析 a=sin xdx=-cos x=2,
∴=的展開式中的通項為
Tr+1=(-1)rCx2-r·24-r,令2-r=0,得r=2,
∴T3=(-1)2C·22=6×4=24.
答案 A
[押題依據(jù)] 二項展開式的通項公式的運用是高考考查的重點內(nèi)容,一般用以求展開式中的特定項,以選擇題或填空題的形式出現(xiàn),本題與定積分交匯命題,立意新穎、考查全面,故押此題.