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专题限时集训(二十)
排列组合、二项式定理
(对应学生用书第157页)
[建议A、B组各用时:45分钟]
[A组 高考题、模拟题重组练]
一、排列、组合
1.如图201,小明从街道的E处出发,先到F处与小红会合,再一起到位于G处的老年公寓参加志愿者活动,则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为
( )
图201
A.24 B.18
C.12 D.9
B [从E到G需要分两步完成:先从E到F,再从F到G.从F到G的最短路径,只要考虑纵向路径即可,一旦纵向路径确定,横向路径即可确定,故从F到G的最短路径共有3条.如图,
从E到F的最短路径有两类:先从E到A,再从A到F,或先从E到B,再从B到F.因为从A到F或从B到F都与从F到G的路径形状相同,所以从A到F,从B到F最短路径的条数都是3,所以从E到F的最短路径有3+3=6(条).所以小明到老年公寓的最短路径条数为6×3=18.]
2.用数字1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中奇数的个数为( )
A.24 B.48
C.60 D.72
D [第一步,先排个位,有C种选择;
第二步,排前4位,有A种选择.
由分步乘法计数原理,知有C·A=72(个).]
3.定义“规范01数列”{an}如下:{an}共有2m项,其中m项为0,m项为1,且对任意k≤2m,a1,a2,…,ak中0的个数不少于1的个数.若m=4,则不同的“规范01数列”共有( )
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A.18个 B.16个
C.14个 D.12个
C [由题意知:当m=4时,“规范01数列”共含有8项,其中4项为0,4项为1,且必有a1=0,a8=1.不考虑限制条件“对任意k≤2m,a1,a2,…,ak中0的个数不少于1的个数”,则中间6个数的情况共有C=20(种),其中存在k≤2m,a1,a2,…,ak中0的个数少于1的个数的情况有:①若a2=a3=1,则有C=4(种);②若a2=1,a3=0,则a4=1,a5=1,只有1种;③若a2=0,则a3=a4=a5=1,只有1种.综上,不同的“规范01数列”共有20-6=14(种).故共有14个.故选C.]
4.(2012·浙江高考)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
D [满足题设的取法可分为三类:一是四个奇数相加,其和为偶数,在5个奇数1,3,5,7,9中,任意取4个,有C=5(种);二是两个奇数加两个偶数其和为偶数,在5个奇数中任取2个,再在4个偶数2,4,6,8中任取2个,有C·C=60(种);三是四个偶数相加,其和为偶数,4个偶数的取法有1种,所以满足条件的取法共有5+60+1=66(种).]
5.某中学高三学习雷锋志愿小组共有16人,其中一班、二班、三班、四班各4人,现在从中任选3人,要求这三人不能是同一个班级的学生,且在三班至多选1人,不同的选取法的种数为( )
【导学号:68334160】
A.484 B.472
C.252 D.232
B [分两类,不选三班的同学,利用间接法,没有条件得选择3人,再排除3个同学来自同一班,有C-3C=208种;
选三班的一位同学,剩下的两位同学从剩下的12人中任选2人,有C·C=264种.
根据分类计数原理,得208+264=472,故选B.]
6.下列各式的展开式中x8的系数恰能表示从重量分别为1,2,3,4,…,10克的砝码(每种砝码各一个)中选出若干个,使其总重量恰为8克的方法总数的选项是
( ) 【导学号:68334161】
A.(1+x)(1+x2)(1+x3)…(1+x10)
B.(1+x)(1+2x)(1+3x)…(1+10x)
C.(1+x)(1+2x2)(1+3x3)…(1+10x10)
D.(1+x)(1+x+x2)(1+x+x2+x3)…(1+x+x2+…+x10)
A [从重量分别为1,2,3,4,…,10克
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的砝码(每种砝码各一个)中选出若干个,使其总重量恰为8克的方法是选一个,8克,一种方法,选两个,1+7,2+6,3+5,共3种方法,选三个,1+2+5,只有一种方法,其他不含1的三个的和至少是2+3+4>8.四个以上的和都大于8,因此共有方法数为5.A中,x8的系数是1+3+1=5(x8,x·x7,x2·x6,x3·x5,x·x2·x5),B中,x8的系数大于1×2×3×4×5×6×7×8,C中,x8的系数大于8(8x8的系数就是8),D中,x8的系数大于C>8(有四个括号里取x2,其余取1时系数为C).因此只有A是正确的,故选A.]
7.(2017·浙江高考)从6男2女共8名学生中选出队长1人,副队长1人,普通队员2人组成4人服务队,要求服务队中至少有1名女生,共有________种不同的选法.(用数字作答)
660 [法一:只有1名女生时,先选1名女生,有C种方法;再选3名男生,有C种方法;然后排队长、副队长位置,有A种方法.由分步乘法计数原理,知共有CCA=480(种)选法.
有2名女生时,再选2名男生,有C种方法;然后排队长、副队长位置,有A种方法.由分步乘法计数原理,知共有CA=180(种)选法.所以依据分类加法计数原理知共有480+180=660(种)不同的选法.
法二:不考虑限制条件,共有AC种不同的选法,
而没有女生的选法有AC种,
故至少有1名女生的选法有AC-AC=840-180=660(种).]
8.(2014·浙江高考)在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖.将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况有________种(用数字作答).
60 [把8张奖券分4组有两种分法,一种是分(一等奖,无奖)、(二等奖,无奖)、(三等奖,无奖)、(无奖,无奖)四组,分给4人有A种分法;另一种是一组两个奖,一组只有一个奖,另两组无奖,共有C种分法,再分给4人有CA种分法,所以不同获奖情况种数为A+CA=24+36=60.]
二、二项式定理
9.(x2+x+y)5的展开式中,x5y2的系数为( )
A.10 B.20
C.30 D.60
C [法一:(x2+x+y)5=[(x2+x)+y]5,
含y2的项为T3=C(x2+x)3·y2.
其中(x2+x)3中含x5的项为Cx4·x=Cx5.
所以x5y2的系数为CC=30.故选C.
法二:(x2+x+y)5为5个x2+x+y之积,其中有两个取y,两个取x2,一个取x即可,所以x5y2的系数为CCC=30.故选C.]
10.(2014·浙江高考)在(1+x)6(1+y)4的展开式中,记xmyn项的系数为f(m,n),则f(3,0)+
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f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)=( )
A.45 B.60
C.120 D.210
C [因为f(m,n)=CC,
所以f(3,0)+f(2,1)+f(1,2)+f(0,3)
=CC+CC+CC+CC=120.]
11.已知(1+ax)(1+x)5的展开式中x2的系数为5,则a=( )
A.-4 B.-3
C.-2 D.-1
D [(1+x)5中含有x与x2的项为T2=Cx=5x,T3=Cx2=10x2,∴x2的系数为10+5a=5,∴a=-1,故选D.]
12.已知多项式(x+1)3(x+2)2=x5+a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a5,则a4=________,a5=________.
16 4 [由题意知a4为含x的项的系数,根据二项式定理得a4=C×12×C×22+C×13×C×2=16,a5是常数项,所以a5=C×13×C×22=4.]
13.(2016·全国乙卷)(2x+)5的展开式中,x3的系数是________.(用数字填写答案)
10 [(2x+)5展开式的通项为Tr+1=C(2x)5-r·()r=25-r·C·x5-.
令5-=3,得r=4.
故x3的系数为25-4·C=2C=10.]
14.5的展开式中x5的系数是-80,则实数a=________.
-2 [Tr+1=C·(ax2)5-rr=C·a5-rx10-r.令10-r=5,解得r=2.又展开式中x5的系数为-80,则有C·a3=-80,解得a=-2.]
15.(a+x)(1+x)4的展开式中x的奇数次幂项的系数之和为32,则a=________.
3 [设(a+x)(1+x)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5.
令x=1,得(a+1)×24=a0+a1+a2+a3+a4+a5.①
令x=-1,得0=a0-a1+a2-a3+a4-a5.②
①-②,得16(a+1)=2(a1+a3+a5)=2×32,∴a=3.]
16.设二项式5的展开式中常数项为A,则A=________.
-10 [Tr+1=C()5-rr=C(-1)rx-,令-=0,得r=3,所以A=-C=-10.]
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17.已知对任意实数x,有(m+x)(1+x)6=a0+a1x+a2x2+…+a7x7,若a1+a3+a5+a7=32,则m=________. 【导学号:68334162】
0 [设(1+x)6=b0+b1x+b2x2+…+b6x6,则a1=b0+mb1,a3=b2+mb3,a5=b4+mb5,a7=b6,
所以a1+a3+a5+a7=(b0+b2+b4+b6)+m(b1+b3+b5),又由二项式定理知
b0+b2+b4+b6=b1+b3+b5=(1+1)6=32,所以32+32m=32,m=0.]
[B组 “8+7”模拟题提速练]
一、选择题
1.某校开设10门课程供学生选修,其中A,B,C三门由于上课时间相同,至多选一门,学校规定:每位同学选修三门,则每位同学不同的选修方案种数是
( )
A.70 B.98
C.108 D.120
B [可分为两类:选A,B,C中的一门,其它7科中选两门,有CC=63;不选A,B,C中的一门,其它7科中选三门,有C=35;所以共有98种,故选B.]
2.在4的二项展开式中,如果x3的系数为20,那么ab3=( )
A.20 B.15
C.10 D.5
D [Tr+1=C·(ax6)4-r·r=Ca4-rbrx24-7r,令24-7r=3,得r=3,则4ab3=20,∴ab3=5.]
3.(2018·杭州二模)某微信群中甲、乙、丙、丁、戊五名成员同时抢4个红包,每人最多抢一个,且红包被全部抢光,4个红包中两个2元,两个3元(红包金额相同视为相同的红包),则甲、乙两人都抢到红包的情况有( )
A.36种 B.24种
C.18种 D.9种
C [由题意可得丙、丁、戊中有1人没有抢到红包,且抢到红包的4人中有2人抢到2元红包,另2人抢到3元红包,则甲、乙两人都抢到红包的情况有CC=18种,故选C.]
4.七名同学站成一排照毕业纪念照,其中甲必须站在正中间,并且乙,丙两位同学要站在一起,则不同的排法有( )
A.240种 B.192种
C.120种 D.96种
B [不妨令乙丙在甲左侧,先排乙丙两人,有A种站法,再取一人站左侧有C×A
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种站法,余下三人站右侧,有A种站法,考虑到乙丙在右侧的站法,故总的站法总数是2×A×C×A×A=192,故选B.]
5.某学校开设“蓝天工程博览课程”,组织6个年级的学生外出参观包括甲博物馆在内的6个博物馆,每个年级任选一个博物馆参观,则有且只有两个年级选择甲博物馆的情况有( )
A.A×A种 B.A×54种
C.C×A种 D.C×54种
D [有两个年级选择甲博物馆共有C种情况,其余四个年级每个年级各有5种选择情况,故有且只有两个年级选择甲博物馆的情况有C×54种,故选D.]
6.在10的展开式中,含x2项的系数为( )
A.10 B.30
C.45 D.120
C [因为10=10
=(1+x)10+C(1+x)9+…+C10,所以x2项只能在(1+x)10的展开式中,所以含x2的项为Cx2,系数为C=45,故选C.]
7.(x+2y)7的展开式中,系数最大的项是( )
【导学号:68334163】
A.68y7 B.112x3y4
C.672x2y5 D.1 344x2y5
C [设第r+1项系数最大,
则有
即
即解得
又∵r∈Z,∴r=5,∴系数最大的项为T6=Cx2·25y5=672x2y5.故选C.]
8.若(2x+)4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则(a0+a2+a4)2-(a1+a3)2的值是( )
A.1 B.-1
C.0 D.2
A [令x=1,则a0+a1+…+a4=(2+)4,
令x=-1,则a0-a1+a2-a3+a4=(-2+)4,
∴(a0+a2+a4)2-(a1+a3)2
=(a0+a1+…+a4)(a0-a1+a2-a3+a4)
=(2+)4(-2+)4
=1.]
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二、填空题
9.若9的二项展开式的常数项是84,则实数a=________.
【导学号:68334164】
1 [∵9的二项式展开式的通项为Tr+1=Carx9-3r,
令9-3r=0,即r=3,常数项为T4=Ca3=84a3,
依题意,有84a3=84,∴a=1.]
10.如果n的展开式中各项系数之和为128,则展开式中的系数是________.
21 [n的展开式的各项系数之和为n=2n=128,所以n=7,所以n=7,其展开式的通项为
Tr+1=C(3x)7-rr=C·37-r·x7-r·(-x)r=(-1)rC37-rx,由7-r=-3,得r=6,所以的系数是C·(-1)6·3=21.]
11.将A,B,C,D,E,F六个字母排成一排,且A,B均在C的同侧,则不同的排法共有________种(用数字作答).
480 [①当C在第一或第六位时,有A=120(种)排法;
②当C在第二或第五位时,有AA=72(种)排法;
③当C在第三或第四位时,有AA+AA=48(种)排法.
所以共有2×(120+72+48)=480(种)排法.]
12.现有16张不同的卡片,其中红色、黄色、蓝色、绿色卡片各4张,从中任取3张,要求取出的这些卡片不能是同一种颜色,且红色卡片至多1张,不同取法的种数为________.
472 [由题意,不考虑特殊情况,共有C种取法,其中每一种卡片各取三张,有4C种取法,两种红色卡片,共有CC种取法,故所求的取法共有C-4C-CC=560-16-72=472.]
13.已知(1+x)10=a0+a1(1-x)+a2(1-x)2+…+a10(1-x)10,则a8等于________.
180 [因为(1+x)10=(-2+1-x)10,所以a8等于C(-2)2=45×4=180.]
14.甲、乙等5人在9月3号参加了纪念抗日战争胜利72周年阅兵庆典后,在天安门广场排成一排拍照留念,甲和乙必须相邻且都不站在两端的排法有________种.
24 [甲乙相邻,将甲乙捆绑在一起看作一个元素,共有AA种排法,甲乙相邻且在两端有CAA种排法,故甲乙相邻且都不站在两端的排法有AA-CAA=24(种).]
15.已知(2x-1)10=a0+a1x+a2x2+…+a9x9+a10x10,则a2+a3+…+a9+a10的值为________.
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20 [令x=1得a0+a1+a2+…+a9+a10=1,再令x=0,得a0=1,所以a1+a2+…+a9+a10=0,又易知a1=C×21×(-1)9=-20,所以a2+a3+…+a9+a10=20.]
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