排列数、组合数公式及二项式定理的应用
排列组合二项式定理知识点
排列组合二项定理考试内容：分类计数原理与分步计数原理．排列．排列数公式．组合．组合数公式．组合数的两个性质．二项式定理．二项展开式的性质．考试要求：1掌握分类计数原理与分步计数原理,并能用它们分析和解决一些简单的应用问题．2理解排列的意义,掌握排列数计算公式,并能用它解决一些简单的应用问题．3理解组合的意义,掌握组合数计算公式和组合数的性质,并能用它们解决一些简单的应用问题．4掌握二项式定理和二项展开式的性质,并能用它们计算和证明一些简单的问题．排列组合二项定理知识要点一、两个原理.1. 乘法原理、加法原理.2. 可．以有．．的排列.．．重复．．元素从m个不同元素中,每次取出n个元素,元素可以重复出现,按照一定的顺序排成一排,那么第一、第二……第n位上选取元素的方法都是m个,所以从m 个不同元素中,每次取出n个元素可重复排列数m·m·… m = m n.. 例如：n 件物品放入m个抽屉中,不限放法,共有多少种不同放法解：n m种二、排列.1. ⑴对排列定义的理解.定义：从n个不同的元素中任取mm≤n个元素,按照一定顺序．．．．．．排成一列,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列. ⑵相同排列.如果；两个排列相同,不仅这两个排列的元素必须完全相同,而且排列的顺序也必须完全相同. ⑶排列数.从n 个不同元素中取出mm≤n 个元素排成一列,称为从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列. 从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列数,用符号m n A 表示.⑷排列数公式：注意：!)!1(!n n n n -+=⋅ 规定0 = 1111--++=⋅+=m nm n m n m m m n m n mA A C A A A 11--=m n m n nA A 规定10==n n n C C 2. 含有可重元素．．．．．．的排列问题. 对含有相同元素求排列个数的方法是：设重集S 有k 个不同元素a 1,a 2,…...a n 其中限重复数为n 1、n 2……n k ,且n = n 1+n 2+……n k , 则S 的排列个数等于!!...!!21k n n n n n =.例如：已知数字3、2、2,求其排列个数3!2!1)!21(=+=n 又例如：数字5、5、5、求其排列个数其排列个数1!3!3==n .三、组合.1. ⑴组合：从n 个不同的元素中任取mm≤n 个元素并成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合.⑵组合数公式：)!(!!!)1()1(m n m n C m m n n n A A C m nm mm nmn-=+--==⑶两个公式：①;mn nm n C C -= ②m n m n m n C C C 11+-=+ ①从n 个不同元素中取出m 个元素后就剩下n-m 个元素,因此从n 个不同元素中取出 n-m 个元素的方法是一一对应的,因此是一样多的就是说从n 个不同元素中取出n-m 个元素的唯一的一个组合.或者从n+1个编号不同的小球中,n 个白球一个红球,任取m 个不同小球其不同选法,分二类,一类是含红球选法有1m n 111m n C C C --=⋅一类是不含红球的选法有m n C②根据组合定义与加法原理得；在确定n+1个不同元素中取m 个元素方法时,对于某一元素,只存在取与不取两种可能,如果取这一元素,则需从剩下的n个元素中再取m-1个元素,所以有C 1-m n ,如果不取这一元素,则需从剩余n 个元素中取出m 个元素,所以共有C m n 种,依分类原理有mn m n m n C C C 11+-=+.⑷排列与组合的联系与区别.联系：都是从n 个不同元素中取出m 个元素.区别：前者是“排成一排”,后者是“并成一组”,前者有顺序关系,后者无顺序关系.⑸①几个常用组合数公式 ②常用的证明组合等式方法例. i. 裂项求和法. 如：)!1(11)!1(!43!32!21+-=++++n n n利用!1)!1(1!1n n n n --=- ii. 导数法. iii. 数学归纳法. iv. 倒序求和法.v. 递推法即用m n m n m n C C C 11+-=+递推如：413353433+=+++n n C C C C C . vi. 构造二项式. 如：nn n n n n C C C C 222120)()()(=+++证明：这里构造二项式n n n x x x 2)1()1()1(+=++其中n x 的系数,左边为22120022110)()()(n n n n n n n n n n n n n n n n C C C C C C C C C C C +++=⋅++⋅+⋅+⋅-- ,而右边nn C 2=四、排列、组合综合.1. I. 排列、组合问题几大解题方法及题型： ①直接法. ②排除法.③捆绑法：在特定要求的条件下,将几个相关元素当作一个元素来考虑,待整体排好之后再考虑它们“局部”的排列.它主要用于解决“元素相邻问题”,例如,一般地,n 个不同元素排成一列,要求其中某)(n m m ≤个元素必相邻的排列有m m m n m n A A ⋅+-+-11个.其中11+-+-m n m n A 是一个“整体排列”,而m m A 则是“局部排列”.又例如①有n 个不同座位,A 、B 两个不能相邻,则有排列法种数为-2n A 2211A An ⋅-. ②有n 件不同商品,若其中A 、B 排在一起有2211A An n ⋅--.③有n 件不同商品,若其中有二件要排在一起有112--⋅n n nA A. 注：①③区别在于①是确定的座位,有22A 种；而③的商品地位相同,是从n 件不同商品任取的2个,有不确定性.④插空法：先把一般元素排列好,然后把待定元素插排在它们之间或两端的空档中,此法主要解决“元素不相邻问题”.例如：n 个元素全排列,其中m 个元素互不相邻,不同的排法种数为多少mm n m n m n A A 1+---⋅插空法,当n – m+1≥m, 即m≤21+n 时有意义.⑤占位法：从元素的特殊性上讲,对问题中的特殊元素应优先排列,然后再排其他一般元素；从位置的特殊性上讲,对问题中的特殊位置应优先考虑,然后再排其他剩余位置.即采用“先特殊后一般”的解题原则.⑥调序法：当某些元素次序一定时,可用此法.解题方法是：先将n 个元素进行全排列有n n A 种,)(n m m 个元素的全排列有mm A 种,由于要求m 个元素次序一定,因此只能取其中的某一种排法,可以利用除法起到去调序的作用,即若n个元素排成一列,其中m 个元素次序一定,共有m mn n A A 种排列方法.例如：n 个元素全排列,其中m 个元素顺序不变,共有多少种不同的排法解法一：逐步插空法m+1m+2…n = n/ m；解法二：比例分配法mm n n A A /.⑦平均法：若把kn 个不同元素平均分成k 组,每组n 个,共有k knnn n k n kn A C C C )1(-⋅.例如：从1,2,3,4中任取2个元素将其平均分成2组有几种分法有3!224=C 平均分组就用不着管组与组之间的顺序问题了又例如将200名运动员平均分成两组,其中两名种子选手必在一组的概率是多少!2/102022818C C C P =注意：分组与插空综合. 例如：n 个元素全排列,其中某m 个元素互不相邻且顺序不变,共有多少种排法有m m m m n m n m n A A A /1+---⋅,当n – m+1 ≥m, 即m≤21+n 时有意义.⑧隔板法：常用于解正整数解组数的问题.例如：124321=+++x x x x 的正整数解的组数就可建立组合模型将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成11个空隙中任选三个插入3块摸板,把球分成4个组.每一种方法所得球的数目依次为4321,,,x x x x 显然124321=+++x x x x ,故2,x 是方程的一组解.反之,方程的任何一组解),,,(4321y y y y ,对应着惟一的一种在12个球之间插入隔板的方式如图所示故方程的解和插板的方法一一对应. 即方程的解的组数等于插隔板的方法数311C .注意：若为非负数解的x 个数,即用na a a , (21)ia 等于1+i x ,有A a a a A x x x x n n =-+-+-⇒=+++1...11...21321,进而转化为求a 的正整数解的个数为2x 41-+n n A C .⑨定位问题：从n 个不同元素中每次取出k 个不同元素作排列规定某r 个元素都包含在内,并且都排在某r 个指定位置则有rk r n r r A A --.例如：从n 个不同元素中,每次取出m 个元素的排列,其中某个元素必须固定在或不固定在某一位置上,共有多少种排法固定在某一位置上：11--m n A ；不在某一位置上：11---m n m n A A 或11111----⋅+m n m m n A A A 一类是不取出特殊元素a,有mn A 1-,一类是取特殊元素a,有从m-1个位置取一个位置,然后再从n-1个元素中取m-1,这与用插空法解决是一样的 ⑩指定元素排列组合问题.i. 从n 个不同元素中每次取出k 个不同的元素作排列或组合,规定某r 个元素都包含在内 ;先C 后A 策略,排列k k r k r n r r A C C --；组合r k r n r r C C --.ii. 从n 个不同元素中每次取出k 个不同元素作排列或组合,规定某r 个元素都不包含在内;先C 后A 策略,排列k k k r n A C -；组合k r n C -.iii 从n 个不同元素中每次取出k 个不同元素作排列或组合,规定每个排列或组合都只包含某r 个元素中的s 个元素;先C 后A 策略,排列kk sk r n sr A C C --；组合sk r n sr C C --.II. 排列组合常见解题策略：①特殊元素优先安排策略；②合理分类与准确分步策略；③排列、组合混合问题先选后排的策略处理排列组合综合性问题一般是先选元素,后排列；④正难则反,等价转化策略；⑤相邻问题插空处理策略；⑥不相邻问题插空处理策略；⑦定序问题除法处理策略；⑧分排问题直排处理的策略；⑨“小集团”排列问题中先整体后局部的策略；⑩构造模型的策略.2. 组合问题中分组问题和分配问题.①均匀不编号分组：将n 个不同元素分成不编号的m 组,假定其中r 组元素个数相等,不管是否分尽,其分法种数为r r A A /其中A 为非均匀不编号分组中分法数.如果再有K 组均匀分组应再除以k k A .例：10人分成三组,各组元素个数为2、4、4,其分法种数为1575/224448210=A C C C .若分成六组,各组人数分别为1、1、2、2、2、2,其分法种数为44222224262819110/A A C C C C C C ⋅②非均匀编号分组: n 个不同元素分组,各组元素数目均不相等,且考虑各组间的顺序,其分法种数为m mA A ⋅ 例：10人分成三组,各组人数分别为2、3、5,去参加不同的劳动,其安排方法为：335538210A C C C ⋅⋅⋅种.若从10人中选9人分成三组,人数分别为2、3、4,参加不同的劳动,则安排方法有334538210A C C C ⋅种③均匀编号分组：n 个不同元素分成m 组,其中r 组元素个数相同且考虑各组间的顺序,其分法种数为m mr r A A A ⋅/. 例：10人分成三组,人数分别为2、4、4,参加三种不同劳动,分法种数为33224448210A A C C C ⋅ ④非均匀不编号分组：将n 个不同元素分成不编号的m 组,每组元素数目均不相同,且不考虑各组间顺序,不管是否分尽,其分法种数为1m n C A =21m m -n C …k m )m ...m (m -n 1-k 21C +++例：10人分成三组,每组人数分别为2、3、5,其分法种数为25205538210=C C C若从10人中选出6人分成三组,各组人数分别为1、2、3,其分法种数为126003729110=C C C .五、二项式定理.1. ⑴二项式定理：nn n r r n r n n n n nn b a C b a C b a C b a C b a 01100)(+++++=+-- . 展开式具有以下特点： ① 项数：共有1+n 项；② 系数：依次为组合数;,,,,,,210n n rn n n n C C C C C③ 每一项的次数是一样的,即为n 次,展开式依a 的降幕排列,b 的升幕排列展开.⑵二项展开式的通项.n b a )+（展开式中的第1+r 项为：),0(1Z r n r b aC T r rn r n r ∈≤≤=-+.⑶二项式系数的性质.①在二项展开式中与首未两项“等距离”的两项的二项式系数相等； ②二项展开式的中间项二项式系数．．．．．最大. I. 当n 是偶数时,中间项是第12+n 项,它的二项式系数2nn C 最大；II. 当n 是奇数时,中间项为两项,即第21+n 项和第121++n 项,它们的二项式系数2121+-=n nn n C C最大.③系数和：附：一般来说b a by ax n ,()(+为常数在求系数最大的项或最小的项．．．．．．．．．．．时均可直接根据性质二求解. 当11≠≠b a 或时,一般采用解不等式组11111(,+-+-+⎩⎨⎧≤≤⎩⎨⎧≥≥k k k kk k k k k k T A A A A A A A A A 为或的系数或系数的绝对值的办法来求解. ⑷如何来求n c b a )(++展开式中含r q p c b a 的系数呢其中,,,N r q p ∈且n r q p =++把n n c b a c b a ])[()(++=++视为二项式,先找出含有rC 的项r r n rnC b a C -+)(,另一方面在rn b a -+)(中含有q b 的项为q p q r n q q r n q r n b a C b a C ----=,故在n c b a )(++中含r q p c b a 的项为r q p q r n r n c b a C C -.其系数为r r q p n p n q r n r n C C C p q r n q r n q r n r n r n C C --==---⋅-=!!!!)!(!)!()!(!!. 2. 近似计算的处理方法.当a 的绝对值与1相比很小且n 不大时,常用近似公式na a n +≈+1)1(,因为这时展开式的后面部分nn n n n aC a C a C +++ 3322很小,可以忽略不计;类似地,有na a n -≈-1)1(但使用这两个公式时应注意a 的条件,以及对计算精确度的要求.高中数学第十一章-概率考试内容：随机事件的概率．等可能性事件的概率．互斥事件有一个发生的概率．相互独立事件同时发生的概率．独立重复试验．考试要求：1了解随机事件的发生存在着规律性和随机事件概率的意义．2了解等可能性事件的概率的意义,会用排列组合的基本公式计算一些等可能性事件的概率;3了解互斥事件、相互独立事件的意义,会用互斥事件的概率加法公式与相互独立事件的概率乘法公式计算一些事件的概率．4会计算事件在n 次独立重复试验中恰好发生κ次的概率．。
排列组合、二项式定理(附答案)
排列组合、二项式定理(附答案)第六章：排列组合与二项式定理一、考纲要求：1.掌握加法原理和乘法原理，能够用这两个原理解决简单的问题。
2.理解排列和组合的意义，掌握排列数和组合数的计算公式以及组合数的性质，并能够用它们解决简单的问题。
3.掌握二项式定理和二项式系数的性质，并能够用它们计算和论证简单的问题。
二、知识结构：加法原理和乘法原理排列和组合排列数和组合数的公式和应用二项式定理和二项式系数的性质和应用三、知识点、能力点提示：1.加法原理和乘法原理是排列组合的基础，掌握这两个原理为处理排列和组合中的问题提供了理论根据。
2.排列和排列数公式是中学代数中的独特内容，研究对象和研究方法与前面掌握的知识不同，解题方法比较灵活。
历届高考主要考查排列的应用题，通常是选择题或填空题。
3.组合和组合数公式是历届高考中常出现的题型，主要考查排列组合的应用题，通常是选择题或填空题。
组合数有两个性质：对称性和递推关系。
4.二项式定理和二项式系数的性质是高中数学中的重要内容，主要考查计算和论证方面的问题，通常是选择题或证明题。
3a4的值为(。
)A.4B.6C.8D.10解：根据二项式定理，展开(2x+3)的四次方可得：2x+3)4= C412x)4+ C422x)3(3)+ C432x)2(3)2+ C442x)(3)3+ C453)416x4+96x3+216x2+216x+81将(2x+3)表示成a+a1x+a2x+a3x+a4x的形式，可得：a+a1x+a2x+a3x+a4x= C4a4+ C41a3x+ C42a2x2+ C43ax3+ C44x416a4+96a3x+216a2x2+216ax3+81x4 由此可得：a+a2a3a4C4a4+ C42a2+ C43a+ C4416a4+216a2+81又因为(2x+3)的系数为1，所以a=2，代入上式可得：a+a2a3a416(2)4+216(2)2+81=8故选C.例21：有两排座位，第一排有3个座位，第二排有5个座位，8名学生入座(每人一个座位)，则不同座法的总数是多少？解：对于8个人的任意一个排列均可“按先前排从左到右再后排从左到右”的次序入座，所以应有$P_8$种不同的入座法。
高一数学排列组合二项式定理及其应用分析总结归纳
02
二项式定理及其应用
二项式定理的展开式
二项式定理：(a+b)^n = a^n + n*a^(n-1)*b + n*(n-1)/2*a^(n-2)*b^2 + ... + b^n 展开式特点：每一项的系数是n的阶乘除以(n-k)的阶乘 展开式应用：求解组合问题、概率问题、数列问题等 展开式计算：利用公式进行计算，注意系数和指数的变化规律
多项式定理的应用：在数学、 物理、工程等领域有广泛应用
多项式定理的证明：通过数学 归纳法进行证明
多项式定理的推广：将二项式 定理推广到更高阶的多项式
二项式定理的扩展形式
二项式定理的推广：从n次方推广到任意次方 二项式定理的拓展：从整数推广到实数 二项式定理的推广和拓展：从二项式定理推广到多项式定理 二项式定理的推广和拓展：从二项式定理推广到组合定理
用
期望值：二项 式定理在期望 值计算中的应
用
方差：二项式 定理在方差计
算中的应用
在统计学中的应用
概率计算：二项式定理可以用于计算概率，例如计算抛硬币、掷骰子等事件的概率。 统计推断：二项式定理可以用于统计推断，例如进行假设检验、参数估计等。 统计模型：二项式定理可以用于建立统计模型，例如建立线性回归模型、逻辑回归模型等。 数据分析：二项式定理可以用于数据分析，例如进行数据清洗、数据可视化等。
计算期望：二项 式定理可以用来 计算期望，如 E(X) = Σ[k * P(X=k)]
在代数中的应用
求解多项式方 程：利用二项 式定理求解多
项式方程
求函数值：利 用二项式定理
求函数值
求极限：利用 二项式定理求
极限
求导数：利用 二项式定理求
(完整版)排列组合与二项式定理
8、九张卡片分别写着数字0,1，2，…，8，从中取出三张排成一排组成一个三位数，如果6可以当作9使用，问可以组成多少个三位数？ 【参考答案】可以分为两类情况：① 若取出6，则有()211182772P C C C +种方法； ②若不取6，则有1277C P 种方法．根据分类计数原理，一共有()211182772P C C C ++1277C P ＝602种方法． 9、从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取5台,其中至少有原装与组装计算机各两台,则不同的取法有 种.【参考答案】由分析，完成第一类办法还可以分成两步：第一步在原装计算机中任意选取2台，有26C 种方法；第二步是在组装计算机任意选取3台，有35C 种方法，据乘法原理共有3526C C ⋅种方法.同理，完成第二类办法中有2536C C ⋅种方法.据加法原理完成全部的选取过程共有+⋅3526C C 3502536=⋅C C 种方法. 经典例题：例1．四面体的顶点和各棱中点共10个点，在其中取4个不共面的点，不同取法共有（ ）A ．150种B. 147种C. 144种D. 141种【答案】取出的四个点不共面的情况要比取出的四个点共面的情况复杂，可采用间接法，先不加限制任取四点，再减去四面共点的取法．在10个点中任取4点，有410C 种取法，取出的4点共面有三类 第一类：共四面体的某一个面，有446C 种取法；第二类：过四面体的一条棱上的三点及对棱的中点，如图中的平面ABE ，有6种取法； 第三类：过四面体的四条棱的中点，面与另外两条棱平行，如图中的平面EFGM ，共有3个． 故取4个不共面的点的不同取法共有410C －(446C ＋6＋3)＝141，因此选D例2. 一天要排语文、数学、英语、生物、体育、班会六节课（上午四节，下午二节），要求上午第一节不排体育，。
排列组合与概率原理及解题技巧
排列组合与概率原理及解题技巧一、基础知识1．加法原理：做一件事有n 类办法，在第1类办法中有m 1种不同的方法，在第2类办法中有m 2种不同的方法，……，在第n 类办法中有m n 种不同的方法，那么完成这件事一共有N=m 1+m 2+…+m n 种不同的方法。
2．乘法原理：做一件事，完成它需要分n 个步骤，第1步有m 1种不同的方法，第2步有m 2种不同的方法，……，第n 步有m n 种不同的方法，那么完成这件事共有N=m 1×m 2×…×m n 种不同的方法。
3．排列与排列数：从n 个不同元素中，任取m(m ≤n)个元素，按照一定顺序排成一列，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列，从n 个不同元素中取出m 个(m ≤n)元素的所有排列个数，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数，用m n A 表示，mn A =n(n-1)…(n-m+1)=)!(!m n n -,其中m,n ∈N,m ≤n,注：一般地0n A =1，0！=1，nn A =n!。
4．N 个不同元素的圆周排列数为nA n n =(n-1)!。
5．组合与组合数：一般地，从n 个不同元素中，任取m(m ≤n)个元素并成一组，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合，即从n 个不同元素中不计顺序地取出m 个构成原集合的一个子集。
从n 个不同元素中取出m(m ≤n)个元素的所有组合的个数，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数，用mn C 表示：.)!(!!!)1()1(m n m n m m n n n C m n -=+--=6．组合数的基本性质：（1）m n n m n C C -=；（2）11--+=n nm n m n C C C ；（3）kn k n C C kn =--11；（4）n nk k n n nnnC C C C 2010==+++∑= ；（5）111++++-=+++k m k k m k k k k k C C C C ；（6）kn m n m k k n C C C --=。
二项式定理及其应用
二项式定理及其应用二项式定理是数学中非常基础的一个定理，它的重要性不亚于勾股定理和皮克定理。
在高中数学学习中，学生一定会接触到它，它被广泛应用于高中数学乃至进一步的数学学习中。
下面我们就来介绍一下什么是二项式定理以及它的应用。
一、二项式定理的定义二项式定理又称为二项式展开定理，是可以展开(a+b)^n的定理。
其中a、b为任意数，n为正整数。
它的一般形式为：(a+b)^n = C(n,0)·a^n·b^0 + C(n,1)·a^(n-1)·b^1 + … + C(n,k)·a^(n-k)·b^k + … + C(n,n)·a^0·b^n其中C(n,k)表示组合数。
二、组合数的定义组合数是数学中一个非常重要的概念，它的作用非常广泛，不仅仅在二项式定理中使用，还在概率论、统计学、组合数学等多个领域中都有应用。
组合数C(n,k)表示从n个不同元素中取出k个元素的组合数，公式为：C(n,k) = n!/(k!(n-k)!),其中0≤k≤n，n!表示n的阶乘。
三、二项式定理的应用1.幂的展开(a+b)^n = C(n,0)·a^n·b^0 + C(n,1)·a^(n-1)·b^1 + … + C(n,k)·a^(n-k)·b^k + … + C(n,n)·a^0·b^n中，幂的展开就是应用二项式定理的一个实际应用。
例如：(2x+3)^3 = C(3,0)·2^3·3^0 + C(3,1)·2^2·3^1 + C(3,2)·2^1·3^2 + C(3,3)·2^0·3^3 = 8x^3+36x^2+54x+272.排列组合排列组合问题是组合数学中的一个重要分支，可以通过二项式定理来解决。
排列、组合与二项式定理(理)
二项式定理的未来发展方向
理论完善
随着数学的发展，二项式定理的理论体系将不断完善，新的证明方 法和技巧将不断涌现。
应用拓展
随着各学科的发展，二项式定理的应用领域将不断拓展，特别是在 大数据处理、人工智能和量子计算等领域。
排列数的计算
01
二项式定理也可以用来计算排列数，特别是当排列数的上标和
下标较大时，使用二项式定理可以简化计算过程。
排列数的性质
02
通过二项式定理，我们可以推导出排列数的性质，如排列数的
增减性等。
排列数的递推关系
03
利用二项式定理，我们可以得到排列数的递推关系，从而更方
便地计算排列数。
利用二项式定理解决实际问题
互异性
有序性
排列中的元素顺序是确定的，不能随 意调换。
排列中的元素没有重复出现的情况。
组合的定义与性质
组合的定义
从n个不同元素中取出m个元素 （0<m≤n），不考虑顺序，称为 从n个不同元素中取出m个元素的
一个组合。
互异性
组合中的元素没有重复出现的情况。
无序性
组合中的元素顺序不影响其组合结 果。
排列与组合的关系
利用组合数的性质，通过数学推导推导出二项式定理的展开式。
利用多项式乘法推导
将$(a+b)^n$展开成多项式，然后利用多项式乘法的性质推导出二 项式定理的展开式。
利用幂的性质推导
利用幂的性质，将$(a+b)^n$展开成幂的形式，然后通过数学推导 推导出二项式定理的展开式。
04 二项式定理的应用举例
利用二项式定理计算组合数
二项式定理与组合数的计算
二项式定理与组合数的计算二项式定理是高中数学中的一个重要定理，它与组合数的计算密切相关。
在数学中，组合数是一种用于计算选择的方法，它在概率论、统计学和组合数学中都有广泛的应用。
本文将探讨二项式定理与组合数的计算方法，并且通过一些实例来加深理解。
一、二项式定理的基本概念二项式定理是指对于任意实数a和b以及非负整数n，有如下等式成立：(a + b)^n = C(n,0) * a^n * b^0 + C(n,1) * a^(n-1) * b^1 + C(n,2) * a^(n-2) * b^2 + ... + C(n,n-1) * a^1 * b^(n-1) + C(n,n) * a^0 * b^n其中C(n,k)表示从n个元素中选取k个元素的组合数，也可以表示为n个元素中取k个元素的方式数。
二、组合数的计算方法组合数的计算方法有多种，常见的有排列组合法、杨辉三角法和递推法。
1. 排列组合法排列组合法是一种直观的计算组合数的方法。
对于从n个元素中选取k个元素的组合数，可以通过以下公式计算：C(n,k) = n! / (k! * (n-k)!)其中n!表示n的阶乘，即n! = n * (n-1) * (n-2) * ... * 1。
2. 杨辉三角法杨辉三角是一种特殊的数列，它可以用来计算组合数。
杨辉三角的第n行第k 个数等于C(n,k)，可以通过以下规律进行计算：- 第n行有n+1个数；- 第n行的第一个数和最后一个数都是1；- 第n行的第k个数等于第n-1行的第k-1个数和第k个数之和。
通过杨辉三角法，可以方便地计算组合数，尤其适用于大规模的组合数计算。
3. 递推法递推法是一种基于递推关系计算组合数的方法。
对于从n个元素中选取k个元素的组合数，可以通过以下递推关系计算：C(n,k) = C(n-1,k-1) + C(n-1,k)这个递推关系的含义是，从n个元素中选取k个元素的组合数等于从n-1个元素中选取k-1个元素的组合数加上从n-1个元素中选取k个元素的组合数。
二项式定理与组合数学
二项式定理与组合数学在高中数学中，我们学习了很多数学定理和概念，其中二项式定理和组合数学是我们经常接触到的两个重要知识点。
本文将详细介绍二项式定理和组合数学，并探讨它们在数学领域中的应用。
一、二项式定理的表述二项式定理是一种展开表示二项式幂的公式，它通常用于展开(x + y)^n的形式。
根据二项式定理，我们可以得出以下等式：(x + y)^n = C(n,0) * x^n * y^0 + C(n,1) * x^(n-1) * y^1 + C(n,2) * x^(n-2) * y^2 + ... + C(n,n) * x^0 * y^n其中C(n,k)表示选择k个元素的组合数。
组合数的计算方法可以通过下面的公式得出：C(n,k) = n! / (k! * (n-k)!)二、组合数学的概念组合数学是一门研究选择、排列和组合的数学学科。
在组合数学中，我们关注的是从给定集合中选择或排列对象的方式和数量。
组合数学中的基本概念包括排列、组合和二项式系数等。
排列指的是从给定的n个元素中选择k个元素，并按照一定的顺序进行排列的方式。
排列数可以通过下面的公式进行计算：P(n,k) = n! / (n-k)!组合指的是从给定的n个元素中选择k个元素，但不考虑元素的顺序。
组合数可以通过下面的公式进行计算：C(n,k) = n! / (k! * (n-k)!)二项式系数即为二项式定理中的C(n,k)，它表示选择k个元素的组合数。
三、二项式定理与组合数学的应用1. 组合数学在概率论中的应用概率论是研究随机事件发生的可能性的一门学科，而组合数学在计算概率时发挥着重要作用。
例如，在排列组合中，我们可以用组合数计算从一副扑克牌中抽取一手牌的可能性。
2. 二项式定理在代数中的应用二项式定理在代数中常用于展开多项式，研究多项式的性质。
通过二项式定理，我们可以快速计算(x + y)^n的展开式。
这在代数运算中非常有用，特别是在多项式乘法、多项式函数的求导和积分等操作中。
二项式定理的应用
和的性质
对于任意非负整数$n$，有 $sum_{k=0}^n C_n^k = 2^n$。
组合数与二项式系数关系
01
组合数$C_n^k$与二项式系数的关系为：在$(a+b)^n$的展 开式中，第$k+1$项的系数即为$C_n^k$。
计算事件的组合数
通过二项式定理的展开式，可以求出 不同事件发生次数的组合数，进而计 算相应事件的概率。
期望和方差计算中运用二项式定理
计算期望值
在概率统计中，期望值是一个重要的概念。利用二项式定理，可以方便地计算二项分布的期望值。
计算方差
方差用于描述数据的离散程度。通过二项式定理，可以推导出二项分布的方差计算公式。
迭代法求解中运用二项式定理
利用二项式定理加速迭代过程
在迭代法中，通过不断逼近解的方式来求解问题。利用二项 式定理，可以构造出具有更快收敛速度的迭代格式，从而提 高迭代法的求解效率。
迭代法的稳定性与二项式定理
迭代法的稳定性是指迭代过程中误差的传播情况。二项式定 理可以帮助分析迭代法的稳定性，并提供改进稳定性的方法 。
鸽巢原理与二项式定理关系探讨
鸽巢原理的表述
如果n个鸽子要放进m个鸽巢，且n > m，则至少有一个鸽 巢里至少有2只鸽子。这个原理可以通过二项式定理进行证 明。
利用二项式定理证明鸽巢原理
通过构造一个二项式(1+1)^n，并将其展开，可以得到一 个包含n+1项的表达式。由于每一项都对应一个鸽巢的状 态（有鸽子或无鸽子），因此当n > m时，至少有一个鸽 巢对应的状态被多次计算，即至少有一个鸽巢里至少有2只 鸽子。
数学教案-排列、组合、二项式定理-基本原理
数学教案－排列、组合、二项式定理-基本原理一、引言本教案主要介绍数学中的排列、组合和二项式定理的基本原理。
通过学习，学生能够了解到排列、组合和二项式定理的概念、性质和应用，提高数学思维和解决实际问题的能力。
二、排列与组合2.1 排列排列是指从n个不同元素中取出m个元素进行有序排列的方法数。
排列的计算公式为：其中，n为总元素个数，m为需要取出的元素个数，“！”表示阶乘运算。
2.2 组合组合是指从n个不同元素中取出m个元素进行无序组合的方法数。
组合的计算公式为：其中，n为总元素个数，m为需要取出的元素个数，“！”表示阶乘运算。
2.3 示例例如，从数字1、2、3中取出2个数字进行排列，使用排列公式计算有：即有6种排列方法。
再例如，从数字1、2、3中取出2个数字进行组合，使用组合公式计算有：即有3种组合方法。
三、二项式定理3.1 基本概念二项式定理是指任意一个二项式的幂展开后各项系数的规律。
二项式定理的公式表达为：其中，a、b为任意实数，n为非负整数，C为组合的计算公式。
3.2 使用方法二项式定理可以应用于多个方面，如多项式展开、概率计算等。
在多项式展开中，可以通过二项式定理将一个多项式化简为一系列项的和。
3.3 示例例如，将二项式展开为更多项的和：即：通过二项式定理，我们可以快速求解幂次较高的多项式。
四、总结本教案主要介绍了数学中的排列、组合和二项式定理的基本原理。
排列和组合是数学中常见的计数方法，可以用于解决实际问题中的选择和排列情况；二项式定理则是多项式展开中的重要工具，可以化简复杂的多项式表达式。
通过对这些概念和公式的学习和应用，可以提高数学思维能力和解决实际问题的能力。
希望通过本教案的学习，学生能够掌握排列、组合和二项式定理的基本原理，并能够应用于实际问题中，提升自己的数学能力。
二项式定理与排列组合的应用知识点总结
二项式定理与排列组合的应用知识点总结在数学中，二项式定理与排列组合是两个重要的概念。
二项式定理是代数中的一项基本定理，而排列组合是组合数学中的重要概念。
本文将对二项式定理和排列组合的应用进行知识点总结。
一、二项式定理二项式定理是数学中的一个重要定理，它是关于二项式与幂的展开公式。
二项式定理的公式表达如下：(a + b)^n = C(n, 0) * a^n * b^0 + C(n, 1) * a^(n-1) * b^1 + ... + C(n, n) * a^0 * b^n其中，C(n, k)表示组合数，即从n个元素中选择k个元素的组合数。
组合数的计算公式为：C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)二项式定理给出了二项式的展开公式，使我们可以快速求解幂指数较大的二项式。
其应用广泛，包括代数、概率统计等领域。
二、排列组合排列组合是组合数学中的一个分支，研究的是从给定的元素集合中选取出若干元素，按照一定规则进行排列或组合的方法。
排列和组合的计算公式如下：排列：P(n, k) = n! / (n-k)!组合：C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)其中，n表示元素的总个数，k表示选取的元素个数。
排列组合在实际问题中有着广泛的应用。
例如，在概率统计中，排列组合可用于计算事件发生的可能数；在密码学中，排列组合可用于计算密码的破解难度；在传统的魔方游戏中，排列组合可用于计算还原魔方的步骤等。
三、应用举例1. 掷硬币问题：将一枚硬币连续投掷3次，求出正反面出现的不同可能性。
解：根据排列组合的知识，将硬币的正反面看作两个元素，共有2个元素，从中选择3个元素排列，即为排列问题。
根据排列问题的计算公式，可得 P(2, 3) = 2! / (2-3)! = 2。
故，正反面出现的不同可能性为2种。
2. 发牌问题：从一副扑克牌中，随机抽出5张牌，在这5张牌中有几种同花色的可能性？解：根据排列组合的知识，将扑克牌的花色看作4个元素，从4个元素中选取1个元素，即为组合问题。
高中数学中的二项式定理及其应用
高中数学中的二项式定理及其应用在高中数学中，二项式定理是不可避免的一个重要话题。
二项式定理是指将一个二元式(a+b)的n次幂展开后，各项的系数满足一定规律。
这个定理的重要性不仅在于它本身的理论意义，更在于它的广泛应用。
本文将从二项式定理的基本概念开始，探讨它的应用。
一、二项式定理首先，我们来看一下二项式定理的公式：(a+b)ⁿ = C(n,0)aⁿb⁰ + C(n,1)aⁿ⁻¹b¹ + … + C(n,r)aⁿ⁻ʳbr + … +C(n,n)a⁰bⁿ其中，C(n,r)是组合数，它表示从n个元素中取r个元素的方案数，也可以用以下公式表示：C(n,r) = n!/(r!(n-r)!)例如，C(4,2) = 4!/(2!2!) = 6，表示从{1,2,3,4}这4个元素中取出2个元素的所有方案数为6个。
二项式定理告诉我们，将二元式(a+b)的n次幂展开后，每一项的系数都可以用组合数来表示。
这个规律具有很强的普适性，不论a、b是什么数，n是什么值，都能套用这个定理。
二、二项式系数的性质在实际应用中，二项式系数的性质也是我们需要掌握的。
这里列举几个常见的性质：1.对称性：C(n,r) = C(n,n-r)即从n个元素中取出r个元素的方案数等于从n个元素中取出n-r个元素的方案数。
这个性质的证明比较简单，可以通过对组合公式的变形来完成。
2.递推关系：C(n,r) = C(n-1,r-1) + C(n-1,r)即从n个元素中取出r个元素的方案数等于从n-1个元素中取出r-1个元素的方案数加上从n-1个元素中取出r个元素的方案数。
这个递推关系非常有用，可以应用于组合恒等式的证明，也可以结合递归算法来解决一些实际问题。
3.二项式系数的对数性质：∑C(n,r) = 2ⁿ即二项式系数C(n,0) + C(n,1) + … + C(n,n)的和等于2的n次幂。
这个性质的证明也比较简单，可以利用二项式定理将(a+b)ⁿ展开来证明。
二项式定理的推广与应用
二项式定理的推广与应用一、引言二项式定理是数学中的一个重要定理，它在代数和组合数学中有着广泛的应用。
本文将介绍二项式定理的推广和应用，探讨它在不同领域中的具体应用案例。
二、二项式定理的推广二项式定理是将两个项相乘得到一个多项式的定理。
在二次和三次多项式中，它表达为：(x+x)^2=x^2+x^2+2xx(x+x)^3=x^3+x^3+3x^2x+3xx^2然而，二项式定理不仅适用于二次和三次多项式，它可以推广到更高次的多项式。
例如，对于阶数为x的多项式(x+x)^x，我们可以使用二项式定理的推广公式来展开：(x+x)^x=x(x,0)x^xx^0+x(x,1)x^(x−1)x^1+x(x,2)x^(x−2)x^ 2+...+x(x,x−1)x^1x^(x−1)+x(x,x)x^0x^x其中，x(x,x)表示从x个元素中选取x个元素的组合数。
三、二项式定理的应用1. 代数学中的应用二项式定理在代数学中具有广泛的应用，可以用来展开多项式并简化计算。
例如，当我们需要计算一个多项式的高次幂时，可以利用二项式定理的推广公式来展开，从而简化计算过程。
此外，二项式定理还可以用来证明一些重要的代数等式和不等式。
2. 组合数学中的应用组合数学是研究离散结构和组合对象的一个分支，而二项式定理中的组合数x(x,x)恰好是组合数学的基础概念之一。
组合数学在计算概率、计数问题、图论等领域中有着重要的应用。
通过应用二项式定理，我们可以解决一些复杂的组合问题，计算排列和组合的数量等。
3. 概率论中的应用概率论是数学的一个分支，研究随机事件发生的可能性。
二项分布是概率论中的一种常见分布，它描述了在若干次独立重复试验中，成功次数的概率分布。
二项式定理可以用来推导二项分布的概率公式，从而计算随机事件的概率。
4. 统计学中的应用统计学是研究数据收集、分析和解释的一门学科。
在统计学中，我们常常需要计算组合数和排列数，例如用于计算样本空间的大小、计算排列组合的可能性等。
排列组合二项式定理知识点以及典型例题总结排列组合二项式定理知识点
排列组合二项式定理知识点以及典型例题总结考纲要求:1.知道分类计数原理与分步计数原理的区别，会用两个原理分析和解决一些简单的问题2.知道排列和组合的区别和联系，记住排列数和组合数公式，能用它们解决一些简单的应3.知道一些组合数性质的应用.4.了解二项式定理及其展开式5.记住二项式展开式的通项公式，并能够运用它求展开式中指定的项6.了解二项式系数的性质，能够利用二项式展开式的通项公式求出展开式中二项式系数最大的项.7.了解二项式的展开式中二项式系数与项的系数的区别知识点一：计数原理1.分类加法计数原理如果完成一件事，有n类办法，在第1类办法中有m1种不同的方法，在第2类办法中有m2种不同的方法，…，在第n类办法中有m n种不同的方法，那么完成这件事共有N＝m1＋m2＋…＋m n种不同的方法．两个基本计数原理的区别：分类计数原理——每一类办法都能把事单独完成；分步计数原理——缺少任何一个步骤都无法把事完成．2.分步乘法计数原理如果完成一件事，需分成n个步骤，做第1步有m1种不同的方法，做第2步有m2种不同的方法，…，做第n步有m n种不同的方法，那么完成这件事共有N＝m1·m2·…·m n种不同的方法．知识点二：排列1.排列的定义：一般地，从n个不同的元素中，任取m(m≤n)个元素，按照一定顺序排成一列，叫作从n个不同元素中取出m 个元素的一个排列．如果m ＜n ，这样的排列叫作选排列．如果m ＝n ，这样的排列叫作全排列．2. 排列数的定义：从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素的所有排列的个数，叫作从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数，用符号P mn 表示．3. 排列数的公式： (1) P m n ＝n ·(n －1)·(n －2)·…·(n －m ＋1)；(2) P m n ＝()!!n n m -； 规定：0！＝1.知识点三：组合1.组合的定义：一般地，从n 个不同元素中，任取m (m ≤n )个元素并成一组，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合．2.组合数的定义：从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素的所有组合的个数，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数，用符号C mn 表示．3. 组合数公式： (1)()()()121P C P !m mn n m n n n n n m m ---+==(2)()!C !!m n n m n m =-(n ，m ∈N ＋，且m ≤n ) 4. 组合数性质：(1) C =C m n m n n -；(2) 111C +C C mm m n n n +++=知识点四：二项式定理1. 二项式定理(a ＋b )n ＝011222C C C C C n n n m n m nn n n n n n a a b a b a b b ---++++++， n ∈N ＋其中C m n (m ＝0，1，2，…，n )叫做二项式系数；T m ＋1＝C m n m m n a b -叫做二项式展开式的通项公式．2. 二项式系数的性质：(1)每一行的两端都是1，其余每一个数都是它“肩上”两个数的和；(2)在二项展开式中，与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等，即C C r n r n n -=(3)如果二项式的幂指数n 是偶数，那么中间一项即第12n +项的系数最大；如果二项式的幂指数n 是奇数，那么中间两项即第12n +项和第32n +项的二项式系数相等且最大； (4)(a ＋b )n 的二项式系数之和为2n ，即012C C C ++C ++C m n n n n n n ++＝2n ； (5)(a ＋b )n 的二项展开式中，奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和，都等12n -，024C C C +n n n ++135C +C C n n n =++12n -=.题型一 分类加法计数原理例1 一个盒子里有4个不同的红球，3个不同的黄球和5个不同的蓝球．从盒子中任取一个球，有多少种不同的取法？分析：盒子中取出一个球就可以完成任务，所以考察分类加法计数原理.解答：从盒子中任取一个球，共有三类方案：第一类方案，从4个不同的红球中任取一球，有4种方法；第二类方案，从3个不同的黄球中任取一球，有3种方法；第三类方案，从5个不同的蓝球中任取一球，有5种方法．所以，选一个班担任升旗任务的方法共有：12+10+10=32（种）题型二分步乘法计数原理例2 一个盒子里有4个不同的红球，7个不同的黄球和5个不同的蓝球．从盒子中取红球、黄球和蓝球各一个，有多少种不同的取法？分析：盒子中各取出一个球需要分三步，所以考察分步乘法计数原理.解答：完成这件事需要分三步．第一步，从4个不同的红球中任取一球，有4种方法；第二步，从3个不同的黄球中任取一球，有3种方法；第三步，从5个不同的蓝球中任取一球，有5种方法．由分步乘法计数原理，从盒子中取红球、黄球和蓝球各一个共有⨯⨯435=60种不同的取法．例3 邮政大厅有4个邮筒，现将三封信逐一投入邮筒，共有多少种投法？分析：三封信逐一投入邮筒分成三个步骤，每个步骤投一封信，分别均有4种方法．解答：应用分步计数原理，投法共有44464⨯⨯=种．题型三分类分步混合运算例4 一个盒子里有4个不同的红球，7个不同的黄球和5个不同的蓝球．从盒子中任取2个颜色不同的球，有多少种不同的取法？分析分类计数原理与分步计数原理混合使用的问题，一般要“先分类，后分步”.解答：可按所选两球的颜色分为如下3类．第1类：红球、黄球各一个，有4×7＝28种选法；第2类：红球、蓝球各一个，有4×5＝20种选法；第3类：黄球、蓝球各一个，有7×5＝35种选法．根据分类计数原理，不同的选法种数为N ＝28＋20＋35＝83(种)．知识点二 排列题型一 排列数公式的运用例5 已知221P P n n +-＝10，则n 的值为( ). A ．4 B ．5 C ．6 D ．7解答：由221P P n n +-＝10，得(n ＋1)n －n (n －1)＝10，解得n ＝5.故选B .题型二 排列的运用例6 小华准备从7本世界名著中任选3本，分别送给甲、乙、丙3位同学，每人1本，共有多少种选法？分析 选出3本不同的书，分别送给甲乙丙3位同学，书的不同排序，结果是不同的.因此选法的种数是从7个不同元素中取出3个元素的排列数.解答：不同的送法的种数是 37P 765210=⨯⨯=．即共有210种不同送法．题型三 某元素一定在某位置例7 4名男生和3名女生排成一排照相，分别按下列要求，求各有多少种不同的排法．（1）男生甲一定在中间位置；（2）男生甲不在中间位置.分析 本题是有限制条件的排列问题，若有特殊元素优先考虑特殊元素，若有特殊位置，优先考虑特殊位置.（1）分两步完成：第一步，男生站在中间位置，有一种排法；第二步，排其他的元素，共有66P 种排法.所以，男生甲一定在中间位置共有661P 720⨯=种排法.（2）分两步完成：第一步，男生不在中间位置，有5种排法；第二步，排其他的元素，共有66P 种排法.所以，男生甲一定在中间位置共有665P 3600⨯=种排法. 题型四 某几个元素相邻例8 4名男生和3名女生排成一排照相，同学甲、乙相邻有多少种排法？分析：解决“相邻”问题采用的是“捆绑法”解答：第一步，把甲、乙看成一个元素，与其他5人共6个元素进行全排列；第二步，甲、乙二人进行全排列．即6262P P ＝720×2＝1440(种)．题型五 某几个元素不相邻例9 4名男生和3名女生排成一排照相，同学甲、乙不相邻有多少种排法？分析：解决“不相邻”问题采用的是“插空法”.解答：第一步，把甲、乙之外的5名同学进行全排列；第二步，在5名同学之间或两端共6个空中插入甲、乙两名同学．即5256P P ＝120×30＝3600(种)． 例10 4名男生和3名女生排成一排照相，男女同学相间排列，有多少种排法？ 分析：“相间”是特殊的“不相邻”问题解答：第一步，男生全排列，有44P 种排法；第二步，女生全排列，有33P 种排法；第三步，相间插入有2中插入方法．即男女同学相间排列，有4343P P 2576⨯=种种排法．题型六 数字的排列问题例11 用数字0，1，2，3，4组成没有重复数字的三位数，求：(1)组成的三位数的个数；(2)组成的三位数中偶数的个数；分析：对数字进行排列时，如果数字中含有0，应区别对待．因为0作为特殊元素，不能在首位出现．解答：(1)应采用特殊位置优先法．因为0不能为首位(百位)，所以首位的排法有14P 种，其他两位是从剩余的4个数字中选2个的一个排列，有24P 种，所以共有1244P P ＝48(种)．(2)由于0的存在，应分两类：第一类个位是0，有24P 个；第二类，个位不是0，先确定个位，从2，4中选一个，有12P 种，再确定首位，有13P 种，剩余的一位是从3个数中选1个，有13P 种．所以共有21114233P P P P +＝30(种)． 知识点三 组合题型一 组合的应用例12 学校组织一项活动，要从5名男同学，3名女同学中选4名．共有多少种选法？ 分析: 从5名男同学，3名女同学中选4名, 选出的4名同学任务是一样的，因此选法的种数是从8个不同元素中取出4个元素的组合数. 解答：不同的选法种数是488765C 704321⨯⨯⨯==⨯⨯⨯种. 题型二 一定包含或一定不包含某元素例13 学校组织一项活动，要从5名男同学，3名女同学中选4名．（1）若甲同学必须去，有多少种选法？（2）若甲同学一定不去，有多少种选法？分析：若甲同学必须去，再从其他7人中选3人即可．解答：（1）共有37765C 321⨯⨯=⨯⨯＝35种选法． 分析：若甲同学一定不去，从其他7人中选4人即可．解答：（2）共有47C 35=种选法．题型三 至多、至少问题例14 学校组织一项活动，要从5名男同学，3名女同学中选4名．若男生甲、女生乙至少有一个被选中，有多少种选法？分析：至多、至少问题从正面解，一般情况先分类，再求解.当从正面求解困难时，可从对立面求解.解答：方法一 男生甲、女生乙至少有一个被选中，分成两类：第一类 男生甲、女生乙只有一个人被选中，有1326C C 260120=⨯=种选法； 第二类 男生甲、女生乙都被选中，有2226C C 21530=⨯=种选法.所以，男生甲、女生乙至少有一个被选中，共有120+30=150种不同的选法.题型四 组合数性质的的相关计算例15 若44511C C C n n n --=+，求n .分析：考察组合数的性质111C +C C m m m n nn +++=；C =C m n m n n-. 解答：45511C +C =C ,n n n --∴45C =C ,n n∴n ＝4＋5＝9.题型四 排列、组合混合应用例16 从6名男生和5名女生中选出3名男生和2名女生排成一行，有多少种不同排法? 分析:可以首先将男生选出，再将女生选出，然后对选出的5名学生排序．解 不同排法的总数为32565565454C C P 543212400032121⨯⨯⨯⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯（种）． 知识点四 二项式定理题型一 求二项式展开式的指定项例17 求二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中第4项. 分析：.二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式第4项，则n 的值为10，m 的值为3，可直接用二项式的通项T m ＋1＝C m n m m n a b -求解.解答：T 4＝T 3＋1＝337103C x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭＝－3240x 4， ∴第4项是－3240x 4.. 例18 求二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中含x 6的项. 分析：二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中含x 6的项，则n 的值为10，m 的值未知.此类问题应先写出二项式的通项，结合条件“含x 6的项”确定出m 的值.从而求出含x 6的项.解答: ∵T m ＋1＝()1010210103C 3C m m m mm m x x x --⎛⎫-=- ⎪⎝⎭， 令10－2m ＝6，得m ＝2.∴含x 6的项为T 3＝T 2＋1＝(－3)2210C x 6＝405x 6. 例19 在二项式103x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式，求： (1)常数项；(2)二项式系数最大的项．分析：（1）求常数项，因为不知道m 的值，要根据“常数项”之一条件确定m 的值.所以，与例18过程相似；（2）可计算出第10162+=项为二项式系数最大的项，其实就是求第6项，所以与例17过程相似.解答：（1）∵T m ＋1＝()1010210103C 3C m m m mm m x x x --⎛⎫-=- ⎪⎝⎭， 10－2m ＝0，即m ＝5.∴展开式的第6项是常数项，即T 6＝T 5＋1＝5555510103C =(3)C x x ⎛⎫-- ⎪⎝⎭＝－61236. （2）∵n ＝10，∴展开式有11项，中间一项的二项式系数最大，中间一项为第6项． ∴T 6＝T 5＋1＝5555510103C =(3)C x x ⎛⎫-- ⎪⎝⎭＝－61236. 题型二 求二项式展开式的某一项系数与某一项的二项式系数.例20 求92)x -（的二项展开式中6x 的系数和该项的二项式系数． 分析：二项展开式中某项的的系数与这一项二项式系数是两个不同的概念. 某项的系数是除字母外的所有数乘积的结果，某项的二项式系数是该项的组合数，和其他无关. 解答： 92)x -（的展开式的通项公式为99199C (2)C (1)2m m m m m m m m T x x --+=-=-⋅⋅ 由9－m =6,得m ＝3．即二项展开式中含6x 的项为第4项．故这一项的系数是3339987C (1)2(8)672321⨯⨯⨯-⨯=⨯-=-⨯⨯．该项的二项式系数为39987C 84321⨯⨯==⨯⨯. 题型三 二项式各项系数和与二项式系数和例21 在(1－x )5的二项展开式中，各项系数和为____________；所有项的二项式系数之和为____________.分析：在二项式中令式子中的字母为1，可得各项系数和；所有项的二项式系数之和为2n ，即012C C C ++C ++C m n n n n n n ++＝2n ，故所有项的二项式系数之和只和n 有关.解答：在(1－x )5中，令x =1，可得各项系数和为0.(1－x )5的二项式系数之和为25=32.。
高中数学排列组合及概率的基本公式概念及应用
高中数学排列组合及概率的基本公式、概念及应用1 分类计数原理(加法原理):12n N m m m =+++L 、 分步计数原理(乘法原理):12n N m m m =⨯⨯⨯L 、2 排列数公式 :mn A =)1()1(+--m n n n Λ=！！)(m n n -、(n ,m ∈N *,且m n ≤).规定1!0=、3 组合数公式:m n C =m n m mA A =m m n n n ⨯⨯⨯+--ΛΛ21)1()1(=！！！)(m n m n -⋅(n ∈N *,m N ∈,且m n ≤)、组合数的两个性质:(1)mn C =mn nC - ;(2) m n C +1-m nC =m n C 1+、规定10=n C 、4 二项式定理 nn n r r n r n n n n n n n n b C b a C b a C b a C a C b a ++++++=+---ΛΛ222110)( ; 二项展开式的通项公式rr n r n r b a C T -+=1)210(n r ，，，Λ=、2012()()n n n f x ax b a a x a x a x =+=++++L 的展开式的系数关系:012(1)n a a a a f ++++=L ; 012(1)(1)n n a a a a f -+++-=-L ;0(0)a f =。
5 互斥事件A,B 分别发生的概率的与:P(A ＋B)=P(A)＋P(B).n 个互斥事件分别发生的概率的与:P(A 1＋A 2＋…＋A n )=P(A 1)＋P(A 2)＋…＋P(A n ).6 独立事件A,B 同时发生的概率:P(A ·B)= P(A)·P(B)、n 个独立事件同时发生的概率:P(A 1· A 2·…· A n )=P(A 1)· P(A 2)·…· P(A n ).7 n 次独立重复试验中某事件恰好发生k 次的概率:()(1).k k n kn n P k C P P -=-8 数学期望:1122n n E x P x P x P ξ=++++L L数学期望的性质(1)()()E a b aE b ξξ+=+、 (2)若ξ～(,)B n p ,则E np ξ=、 (3) 若ξ服从几何分布,且1()(,)k P k g k p qp ξ-===,则1E pξ=、 9方差:()()()2221122n n D x E p x E p x E p ξξξξ=-⋅+-⋅++-⋅+L L标准差:σξ=ξD 、 方差的性质:(1)()2D a b a D ξξ+=;(2)若ξ～(,)B n p ,则(1)D np p ξ=-、(3) 若ξ服从几何分布,且1()(,)k P k g k p q p ξ-===,则2q D pξ=、 方差与期望的关系:()22D E E ξξξ=-、10正态分布密度函数:()()()2226,,x f x x μ--=∈-∞+∞,式中的实数μ,σ(σ>0)就是参数,分别表示个体的平均数与标准差、 对于2(,)N μσ,取值小于x 的概率:()x F x μσ-⎛⎫=Φ⎪⎝⎭、 ()()()12201x x P x x P x x x P <-<=<<11 )(x f 在0x 处的导数(或变化率):00000()()()limlim x x x x f x x f x yf x y x x=∆→∆→+∆-∆''===∆∆、 瞬时速度:00()()()lim limt t s s t t s t s t t tυ∆→∆→∆+∆-'===∆∆、 瞬时加速度:00()()()lim limt t v v t t v t a v t t t∆→∆→∆+∆-'===∆∆、 12 函数)(x f y =在点0x 处的导数的几何意义:函数)(x f y =在点0x 处的导数就是曲线)(x f y =在))(,(00x f x P 处的切线的斜率)(0x f ',相应的切线方程就是))((000x x x f y y -'=-、13 几种常见函数的导数:(1) 0='C (C 为常数)、(2) 1()()n n x nxn Q -'=∈、(3) x x cos )(sin ='、(4) x x sin )(cos -='、 (5) x x 1)(ln =';1(log )log a a x e x'=、(6) x x e e =')(; a a a xx ln )(='、14 导数的运算法则:(1)'''()u v u v ±=±、(2)'''()uv u v uv =+、(3)'''2()(0)u u v uv v v v-=≠、 15 判别)(0x f 就是极大(小)值的方法:当函数)(x f 在点0x 处连续时,(1)如果在0x 附近的左侧0)(>'x f ,右侧0)(<'x f ,则)(0x f 就是极大值; (2)如果在0x 附近的左侧0)(<'x f ,右侧0)(>'x f ,则)(0x f 就是极小值、 16 复数的相等:,a bi c di a c b d +=+⇔==、(,,,a b c d R ∈) 17 复数z a bi =+的模(或绝对值)||z =||a bi +、 18 复平面上的两点间的距离公式:12||d z z =-=(111z x y i =+,222z x y i =+)、19实系数一元二次方程的解实系数一元二次方程20ax bx c ++=,①若240b ac ∆=->,则1,2x =;②若240b ac ∆=-=,则122bx x a==-;③若240b ac ∆=-<,它在实数集R 内没有实数根;在复数集C 内有且仅有两个共轭复数根240)x b ac =-<、20解排列组合问题的依据就是:分类相加,分步相乘,有序排列,无序组合.21解排列组合问题的规律就是:相邻问题捆绑法;不邻问题插空法;多排问题单排法;定位问题优先法;多元问题分类法;有序分配问题法;选取问题先排后排法;至多至少问题间接法,还记得什么时候用隔板法？22排列数公式就是: 组合数公式就是: 排列数与组合数的关系就是:mnm n C m P ⋅=！组合数性质:mnC=m n nC-m nC+1-m n C=mn C1+ ∑=nr r nC=n21121++++=++++r n r n r r r r r r C C C C C Λ二项式定理:nn n r r n r n n n n nnnnb C b a C b a C b a C a C b a ++++++=+---ΛΛ22211)(二项展开式的通项公式:rrn rnr baC T -+=1)210(n r ，，，Λ= 概率统计23有关某一事件概率的求法:把所求的事件转化为等可能事件的概率(常常采用排列组合的知识),转化为若干个互斥事件中有一个发生的概率,利用对立事件的概率,转化为相互独立事件同时发生的概率,瞧作某一事件在n 次实验中恰有k 次发生的概率,但要注意公式的使用条件。
排列、组合、二项式定理-基本原理
排列、组合、二项式定理-基本原理一、排列排列是组合数学中的一个概念，指的是从一组元素中按照一定的顺序选取若干元素进行排列的方法总数。
在排列中，元素的顺序是重要的，不同的顺序会生成不同的排列。
排列的计算可以采用阶乘来表示。
例如，从3个元素A、B、C中选取2个进行排列，可以有以下6种不同的排列结果： AB、AC、BA、BC、CA、CB排列的计算公式可以表示为： P(n, k) = n! / (n-k)!其中P(n, k)表示从n个元素中选取k个进行排列的方法总数，n!表示n的阶乘。
排列的计算方法可以用于解决很多实际问题，如计算赛事的比赛安排、编码问题等。
二、组合组合是组合数学中的另一个重要概念，指的是从一组元素中选取若干个元素进行组合的方法总数。
在组合中，元素的顺序不重要，相同的元素组合的结果是相同的。
组合的计算可以采用组合数来表示。
例如，从3个元素A、B、C中选取2个进行组合，可以有以下3种不同的组合结果： AB、AC、BC组合的计算公式可以表示为： C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)其中C(n, k)表示从n个元素中选取k个进行组合的方法总数，n!表示n的阶乘。
组合的计算方法可以应用于解决实际问题，如抽奖问题、分组问题等。
三、二项式定理二项式定理是代数学中的一个基本定理，用于展开两项式的幂。
二项式定理的表述如下：(a + b)^n = C(n, 0) * a^n * b^0 + C(n, 1) * a^(n-1) * b^1 + C(n, 2) * a^(n-2) * b^2 + … + C(n, n-1) * a^1 * b^(n-1) + C(n, n) * a^0 * b^n其中(a + b)^n表示一个二项式的幂展开结果，C(n, k)表示从n个元素中选取k 个进行组合的方法总数。
二项式定理的展开结果是一系列组合数的线性组合。
二项式定理的应用非常广泛，例如在概率统计中的二项分布、二项树和二项式堆等。
随机组合计算公式
随机组合计算公式随机组合计算公式是组合数学中的重要内容，它在诸多领域具有广泛的应用。
所谓随机组合，是指从给定的元素中按照一定规则选取若干个元素进行组合。
在实际应用中，随机组合计算可以帮助我们更好地分析和解决各类问题。
常见的随机组合计算方法包括组合公式、二项式定理等。
组合公式是通过组合数来计算随机组合的，公式为：C(n, m) = n! / (m!(n-m)!)，其中n为总元素个数，m为选取的元素个数，n!表示n的阶乘。
而二项式定理则用于计算二项式系数，即组合数C(n, k)，其中n为试验次数，k为成功次数。
下面通过一个实例来演示随机组合计算公式的应用。
假设某公司将举办一场活动，活动中需要从全体员工中抽取10名员工担任评委。
公司共有50名员工，那么抽取10名评委的组合数为：C(50, 10) = 50! / (10!(50-10)!) = 252,528。
这意味着在公司全体员工中，有252,528种不同的方式可以抽取10名评委。
随机组合计算在实际场景中的应用非常广泛，如彩票抽奖、选拔人才、货物组合等。
以彩票抽奖为例，假设一种彩票有6个红球和4个蓝球，那么从中抽取2个红球和1个蓝球的组合数为：C(6, 2) × C(4, 1) = 15 × 4 = 60。
这意味着在所有可能的抽奖结果中，有60种方式可以抽取2个红球和1个蓝球。
为了提高随机组合计算的效率，我们可以采用以下方法：1.利用计算器或编程语言内置的组合函数进行计算，如Python中的`comb()`函数。
2.利用数学公式简化计算过程，如利用阶乘公式将组合数转化为阶乘除以某个整数。
3.分治法，将大问题分解为小问题，依次计算每个小问题的组合数，最后求和得到总组合数。
总之，随机组合计算公式在生活和科学研究中具有重要意义。
通过掌握常见的随机组合计算方法，我们可以更好地分析和解决实际问题。
推广的二项式定理
推广的二项式定理二项式定理是高中数学中的重要定理之一，它在代数学中有着广泛的应用。
它的完整表述是：对于任意实数a和b以及任意非负整数n，有以下等式成立：(a + b)^n = C(n,0) * a^n * b^0 + C(n,1) * a^(n-1) * b^1 + C(n,2) * a^(n-2) * b^2 + ... + C(n,n-1) * a^1 * b^(n-1) + C(n,n) * a^0 * b^n其中C(n,k)表示组合数，即从n个元素中取k个元素的组合数。
这个定理的推广版本可以通过数学归纳法证明，但是在这篇文章中我们不涉及具体的证明过程，而是着重介绍二项式定理的应用。
二项式定理可以用来展开任意幂次的多项式。
例如，当n取2时，二项式定理可以简化为：(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2这个简化后的形式就是我们熟知的平方公式。
它可以用来计算两个数的平方和，也可以用来展开一个二次多项式。
对于更高次的多项式，二项式定理同样适用，只需要不断应用组合数的性质即可。
二项式定理还可以用来计算排列组合问题。
由于组合数C(n,k)表示从n个元素中选取k个元素的组合数，因此二项式定理可以用来计算排列组合问题的解。
例如，如果有10个人参加一场比赛，要选出3个人获奖，那么获奖的可能性就是C(10,3)。
同样地，如果要求获奖的三个人中至少有一个人是男性，可以通过计算C(10,3) - C(5,3)来得到结果。
二项式定理还可以用来计算二项式分布的概率。
二项式分布是一种离散概率分布，描述了在n次独立重复的伯努利试验中成功的次数的概率分布。
在二项式分布中，成功的概率为p，失败的概率为1-p，试验次数为n。
根据二项式定理，成功k次的概率可以表示为C(n,k) * p^k * (1-p)^(n-k)。
二项式定理还可以用来证明其他的数学定理和恒等式。
例如，通过将二项式定理应用到复数上，可以得到著名的欧拉公式：e^(ix) = cos(x) + i*sin(x)。
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排列数、组合数及二项式定理整理慈济中学全椒 刘1、排列数公式m n A =)1()1(+--m n n n =！！)(m n n -.(n ，m ∈N*，且m n ≤)．2、排列恒等式(1)1(1)mm nn A n m A-=-+;(2)1mmn n n A A n m -=-;(3)11m m n n A nA --=; (4)11n n n n n n nA A A ++=-;(5)11m m m n n nA A mA -+=+.(6) 1!22!33!!(1)!1n n n +⋅+⋅++⋅=+-.3、组合数公式m n C =m n m m A A =m m n n n ⨯⨯⨯+-- 21)1()1(=！！！)(m n m n -⋅(n ∈N*，m N ∈，且m n ≤).4、组合数的两个性质 (1)m n C =mn nC - ; (2) m n C +1-m n C =m n C 1+.5、排列数与组合数的关系m mn nA m C =⋅！ .6、二项式定理：011()()n n n r n r rn nn n n n a b C a C a b C a b C b n N --*+=+++++∈【注】：1．基本概念：①二项式展开式：右边的多项式叫做()na b +的二项展开式。
②二项式系数:展开式中各项的系数rn C (0,1,2,,)r n =⋅⋅⋅. ③项数：共(1)r +项，是关于a 与b 的齐次多项式 ④通项：展开式中的第1r +项rn rr n C a b -叫做二项式展开式的通项。
用1r n r rr n T C a b -+=表示。
2．注意关键点：①项数：展开式中总共有(1)n +项。
②顺序：注意正确选择a ,b ,其顺序不能更改。
()na b +与()nb a +是不同的。
③指数：a 的指数从n 逐项减到0，是降幂排列。
b 的指数从0逐项减到n ，是升幂排列。
各项的次数和等于n .④系数：注意正确区分二项式系数与项的系数，二项式系数依次是012,,,,,,.r nn n n n n C C C C C ⋅⋅⋅⋅⋅⋅项的系数是a 与b 的系数（包括二项式系数）。
3．常用的结论：令1,,a b x == 0122(1)()n r r n nn n n n n x C C x C x C x C x n N *+=++++++∈ 令1,,a b x ==- 0122(1)(1)()n r r n n n n n n n n x C C x C x C x C x n N *-=-+-+++-∈4．性质：①二项式系数的对称性：与首末两端“对距离”的两个二项式系数相等，即0n n n C C =，···1k k n n C C -=②二项式系数和：令1a b ==,则二项式系数的和为0122r nn n n n n n C C C C C ++++++=， 变形式1221r n n n n n n C C C C +++++=-。
③奇数项的二项式系数和=偶数项的二项式系数和：在二项式定理中，令1,1a b ==-，则0123(1)(11)0n n n n n n n n C C C C C -+-++-=-=，从而得到：0242132111222r r n n n n n n n n n C C C C C C C +-++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅=++++⋅⋅⋅=⨯=④奇数项的系数和与偶数项的系数和：0011222012012001122202121001230123()()1, (1)1,(1)n n n n n nnn n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n a x C a x C a x C a x C a x a a x a x a x x a C a x C ax C a x C a x a x a x a x a x a a a a a a x a a a a a a ----+=++++=+++++=++++=++++=++++=+---------=--+-++=-----令则①令则024135(1)(1),()2(1)(1),()2n nn n nn a a a a a a a a a a a a ----++-++++=+---+++=②①②得奇数项的系数和①②得偶数项的系数和⑤二项式系数的最大项：如果二项式的幂指数n 是偶数时，则中间一项的二项式系数2n nC 取得最大值。
如果二项式的幂指数n 是奇数时，则中间两项的二项式系数12n nC -,12n nC+同时取得最大值。
⑥系数的最大项：求()na bx +展开式中最大的项，一般采用待定系数法。
设展开式中各项系数分别为121,,,n A A A +⋅⋅⋅，设第1r +项系数最大，应有112r rr r A A A A +++≥⎧⎨≥⎩，从而解出r 来。
7、组合数公式的应用:公式1m mc +m m c 1++m m c 2++……+m k m c +=11+++m k m c 此公式可由下面方法推得 从1++n m 个不同元素中取出m 个不同元素的组合数为11+++m k mc 先将其分为1++n m 个元素中不含其中一个元素1a 的和含元素1a 的两类而这两类的组合数分别为1++m kmc 与m kmc +即得11+++m k mc =1++m kmc +m kmc +，依此再将组合数1++m kmc 分为两类可得1++m km c =11+-+m k m c +m k m c 1-+，不断将组合数上标为1+m 的项进行如此分类即得公式1。
公式20mc .k n c +1m c .1-k n c +2m c .2-k n c +……+m m c m k n c -=kn m c + 此公式可由下面方法推得。
从放在一个盒中的m 个不同黑球与n 个不同白球中任取出k 的球的方法种数为kn m c +，将取出的k 个球按所含白球数分类，分为含白球数为0个，1个，2个….k 个共k+1类，取法种数分别为0m c .kn c ，1m c .1-k n c ，2m c .2-k n c ，……，mmc mk nc -即得公式2。
下面举例说明以上两个公式在数列求和方面的应用。
例1n s =1×2+2×3+3×4+….. +n ×(n+1) 求n s解：1×2+2×3+3×4+….. +n ×(n+1)= 2(22c +23c +24c +…+21+n c ) ∴n s =232+n c =3)1)(2(nn n ++例2 求n s =12+22+32+……+n 2解：∵21+n c =2)1(n n + ∴221+n c =n 2+n ∴2（22c +23c +24c +…+21+n c ）=n s +2)1(n n +∴232+n c =n s +2)1(n n + 得3)1)(2(n n n ++=n s +2)1(n n +整理得n s =6)12)(1(++n n n例3求n s =13+23+33+……+n 3解：∵32+n c =6)1)(2(n n n ++ ∴632+n c =n 3+3n 2+2n6（33c +34c +35c +…+32+n c ）=n s +36)12)(1(++n n n +22)1(n n +∴643+n c =n s +36)12)(1(++n n n +22)1(n n + 解出n s 并整理得n s =4)1(22n n + 用类似的方法可求出a n =n 4，a n =n 5，…的和。
例4 一盒内有大小相同的黑球M 个，白球N 个，从中任取m 个球（m ≤M ，m ≤N ），求含有白球的个数ξ的数学期望。
∴E ξ=mNM c +1（11-m M N c c +222-m M N c c +…+（m-1）11M m N c c -+m 0M m N c c ）E ξ=m NM c N+（N 111-m M N c c +N 222-m M N c c +…+N m 1-11M m N c c -+Nm 0M m N c c ） E ξ=mNM c N+（11--m M N c c +211--m M N c c +…+121M m N c c --+011M m N c c --）(∵Nm m N c =11--m N c ) ∴E ξ=m NM c N+11--+m M N c =mNM c N+M N m +mMN c +=NM Nm +（此为超几何分布的数学期望） 8、二项式定理的应用：题型一：二项式定理的逆用；例：12321666 .n n n n n n C C C C -+⋅+⋅++⋅=解：012233(16)6666n nn n n n n n C C C C C +=+⋅+⋅+⋅++⋅与已知的有一些差距，123211221666(666)6nn n n n n n n n n n C C C C C C C -∴+⋅+⋅++⋅=⋅+⋅++⋅ 0122111(6661)[(16)1](71)666nn n n n n n n C C C C =+⋅+⋅++⋅-=+-=-练：1231393 .n nn n n n C C C C -++++=解：设1231393n nn n n n n S C C C C -=++++，则122330122333333333331(13)1n n n nn n n n n n n n n n n S C C C C C C C C C =++++=+++++-=+-(13)14133n n n S +--∴==题型二：利用通项公式求n x 的系数；例：在二项式n的展开式中倒数第3项的系数为45，求含有3x 的项的系数？ 解：由条件知245n nC -=，即245n C =，2900n n ∴--=，解得9()10n n =-=舍去或，由2102110343411010()()r r rrrr r T C x x C x--+--+==，由题意1023,643r r r --+==解得， 则含有3x 的项是第7项6336110210T C x x +==,系数为210。
练：求291()2x x-展开式中9x 的系数？ 解：291821831999111()()()()222r r r r r r r rr r r T C x C x x C x x ----+=-=-=-，令1839r -=,则3r =故9x 的系数为339121()22C -=-。