高考数学-计数原理-1-二项式定理
高中数学 第1章 计数原理 1.3 二项式定理 1.3.1 二项式定理 新人教B版选修2-3
(2)化简(x-1)5+5(x-1)4+10(x-1)3+10(x-1)2+5(x-1).
解 原式=C05(x-1)5+C15(x-1)4+C25(x-1)3+C35(x-1)2 +C45(x-1)+C55-1
=[(x-1)+1]5-1=x5-1.
规律方法 运用二项式定理展开二项式,要记准展开式的 通项公式,对于较复杂的二项式,有时先化简再展开更简 捷;要搞清楚二项展开式中的项以及该项的系数与二项式 系数的区别.逆用二项式定理可将多项式化简,对于这类问 题的求解,要熟悉公式的特点、项数、各项幂指数的规律 以及各项的系数.
要点二 二项展开式通项的应用 例2 若 ( x+ 1 )n展开式中前三项系数成等差数列,求:
4 2x (1)展开式中含x的一次项; 解 由已知可得 C0n+C2n·212=2C1n·12, 即n2-9n+8=0, 解得n=8,或n=1(舍去).
Tr+1=Cr8(
x)8-r·(
1
4
)r=Cr8·2-r·x 4-34r,
+
C
2 2n+1
×142n
-
1×52
-
…
+
C22nn+1×14×52n-C22nn+ +11×52n+1+52n+1
=
14(142n
-
C
1 2n+1
×142n
-
1×5
+
C
22n+1×142n
-
2×52
-
…
+
C22nn+1×52n).
上式是14的倍数,能被14整除,所以34n+2+52n+1能被14整除 .
10-2r 令 3 =2,得
r=12(10-6)=2.
故 x2 项的系数为 C210(-3)2=405.
计数原理的应用二项式定理
计数原理的应用:二项式定理1. 介绍二项式定理是高中数学中的一个重要定理,也是概率论和组合数学中的基本工具之一。
它在数学和其他领域中有着广泛的应用。
本文将介绍二项式定理的基本概念,并讨论其在计算中的应用。
2. 二项式定理的表达式二项式定理可以表示为:$$(a + b)^n = C_0^n \\cdot a^n \\cdot b^0 + C_1^n \\cdot a^{n-1} \\cdot b^1 + C_2^n \\cdot a^{n-2} \\cdot b^2 + ... + C_n^n \\cdot a^0 \\cdot b^n$$ 其中,C k n表示从n个元素中选取k个元素的组合数,也等于n的阶乘除以k 的阶乘和(n−k)的阶乘的乘积。
3. 二项式定理的应用二项式定理在数学和其他领域中有着广泛的应用,以下是一些常见的应用:3.1. 高阶多项式的展开二项式定理可以用来展开高阶多项式,例如:$$(a + b)^3 = C_0^3 \\cdot a^3 \\cdot b^0 + C_1^3 \\cdot a^2 \\cdot b^1 +C_2^3 \\cdot a^1 \\cdot b^2 + C_3^3 \\cdot a^0 \\cdot b^3$$展开后可以得到:a3+3a2b+3ab2+b3这对于计算复杂表达式的值非常有用。
3.2. 概率计算二项式定理在概率计算中有重要的应用。
例如,在抛硬币的实验中,抛 4 次硬币,出现正面 3 次及以上的概率可以使用二项式定理进行计算。
3.3. 组合数学二项式定理在组合数学中有着重要的地位。
组合数学主要研究从一组对象中选取若干对象构成子集的方法和性质,二项式定理正是其中的核心概念之一。
它可以用来计算组合数,并解决组合数学中的问题。
3.4. 统计学二项式定理也在统计学中有着重要应用。
例如,在二项分布中,可以通过二项式定理计算不同事件发生次数的概率分布。
二项式定理-计数原理
二项式系数
二项式系数是二项式定理中的重要概念,它代表了展开式中每一项的系数。 二项式系数的计算方法是利用组合数学中的排列组合原理。 这些系数有很多有趣的性质,例如对称性、递推关系等。
二项式定理的公式形式
二项式定理的公式形式是: (a + b)^n = C(n,0) * a^n + C(n,1) * a^(n-1) * b + ... + C(n,n) * b^n 其中,C(n,k)表示组合数,它可以利用二项式系数的性质来计算。
二项式定理在实际问题中的应 用
二项式定理在实际问题中有着广泛的应用。 例如,在统计学中,我们可以利用二项式定理来计算二项分布的概率。 在计算机科学中,我们可以利用它来设计高效的算法以解决各种问题。
二项式系数可以用于计算组合数,而二项式定理提供了展开多项式和计算组 合数的方法。
通过学习二项式定理,我们可以定理的证明和推导
数学家们通过数学归纳法等方法对二项式定理进行了证明和推导。 证明过程涉及到数学中的一些基本概念和技巧,例如二项式系数的递推关系和组合数的性质。 通过深入研究二项式定理的证明和推导过程,我们可以增强对数学的理解和掌握。
二项式定理-计数原理
二项式定理是一种重要的数学定理,它与计数原理密切相关,可以帮助我们 解决各种计数问题。
二项式定理的概念和定义
二项式定理是一个关于展开幂次多项式的公式,它可以用于计算任意次幂的 展开式。 通过二项式定理,我们可以将任意次幂的展开式中的每一项系数都计算出来。
这个定理是数学中的基础定理之一,在代数、概率论等领域有广泛的应用。
二项式定理的应用举例
二项式定理具有广泛的应用,例如在概率论中,我们可以利用它来计算不同结果出现的概率。 在代数中,它可以用于展开多项式、简化运算等。 在实际问题中,我们可以利用二项式定理来解决计数和排列组合等问题。
剖析高考全国卷中计数原理的几个核心问题
剖析高考全国卷中计数原理的几个核心问题ʏ湖南省郴州市第二中学 陈 伟计数原理㊁排列组合与二项式定理常出现在高考数学试卷的选择题与填空题中㊂该类问题强调数学在生活和生产中的应用价值,是培养同学们数据分析㊁数学建模㊁逻辑推理㊁数学运算等数学核心素养的重要工具㊂下面笔者根据教材内容和近几年高考题型,对本章内容的几个核心问题进行分析,希望能帮助同学们更好地进行高考备考复习㊂一㊁两个计数原理1.分类计数问题例1 设集合A ={(x 1,x 2,x 3,x 4,x 5)|x i ɪ{-1,0,1},i =1,2,3,4,5},那么集合A 中满足条件 1ɤ|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|ɤ3 的元素个数为( )㊂A .60 B .90 C .120 D .130解析:分以下三种情况讨论㊂(1)|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|=1,则上述五个数中有一个为1或-1,其余四个数为零,此时集合A 中的元素有C 15C 12=10(个);(2)|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|=2,则上述五个数中有两个数为1或-1,其余三个数为零,其中这两个数的所有可能搭配有22=4(种),此时集合A 中的元素有4C 25=40(个);(3)|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|=3,则上述五个数中有三个数为1或-1,其余两个数为零,其中这两个数的所有可能搭配有23=8(种),此时集合A 中的元素有8C 35=80(个)㊂综上所述,集合A 中的元素共有10+40+80=130(个)㊂故选D ㊂点评:分类计数是计数原理中非常重要的方法之一,理解问题的要求和限制条件非常关键㊂将问题中的对象分成不同的类别,然后分别计算每个类别的计数㊂解决分类计数问题需要多多练习,通过解决各种类型的问题,以提高解题能力㊂2.分配问题例2 有2男2女共4名大学毕业生被分配到A ,B ,C 三个工厂实习,每人必须去一个工厂且每个工厂至少去1人,且A 工厂只接收女生,则不同的分配方法种数为( )㊂A.12 B .14 C .36 D .72解析:按A 工厂分类,第一类:A 工厂仅接收1人的分配方法有C 12C 23A 22=12(种);第二类:A 工厂接收2人的分配方法有C 22A 22=2(种)㊂综上可知,不同的分配方法共有12+2=14(种)㊂故选B ㊂点评:在分组分配问题中,首先要明确问题要求和限制条件,包括对象数量㊁组的个数㊁是否允许重复分配等㊂根据问题性质选择排列或组合方法,有时候还要考虑对象顺序和组的顺序要求,使用乘法或加法原理处理独立或多样的分配方式㊂同时,还要特别注意任何额外的约束条件,如组大小的限制㊂二㊁排列组合问题1.捆绑法㊁插空法的应用例3 (多选题)现有2名男生和3名女生,在下列不同条件下进行排列,则其中说法正确的是( )㊂A.排成前后两排,前排3人后排2人的排法共有120种B .全体排成一排,女生必须站在一起的排法共有36种C .全体排成一排,男生互不相邻的排法共有72种D .全体排成一排,甲不站排头,乙不站排尾的排法共有72种解析:对于选项A :从5人里面抽出3人站在前排且全排列,有C 35A 33种,剩余2人在后排全排列,有A 22种,则满足条件的排法共有C 35A 33A 22=120(种),故A 正确;对于选项B :因为女生必须站在一起,所以先将女生捆绑一起且全排列,有A 33种,再3知识篇 科学备考新指向 高考数学 2023年12月将捆绑的女生与男生一起全排列,有A33种,则满足条件的排法共有A33A33=36(种),故B 正确;对于选项C:先将女生全排列,有A33种,此时共产生4个空,由于男生互不相邻,则2个男生插空即可,有A24种,则满足条件的排法共有A33A24=72(种),故C正确;对于选项D:甲不站排头,乙不站排尾,考虑反面,甲站排头的排法有A44种,乙站排尾的排法有A44种,甲站排头,乙站排尾的排法有A33种,从而甲不站排头,乙不站排尾的排法共有A55-2A44+A33=78(种),故D错误㊂故选A B C㊂点评:在解决有限制条件的排队问题时,常用捆绑法㊁插空法㊁隔板法㊁特殊元素优先法等㊂要理解问题的要求和限制,快速地确定对象的性质和数量㊂因此,我们要对不同的条件进行总结和归类,这样有助于解决各种有限制条件的排列组合问题㊂2.几何要素的分组分类计数问题例4以长方体A B C D-A1B1C1D1的任意三个顶点为顶点作三角形,从中随机取出2个三角形,则这2个三角形不共面的情况共有()㊂A.1480种B.1468种C.1516种D.1492种解析:因为长方体A B C D-A1B1C1D1的8个顶点中任意3个均不共线,所以从8个顶点中任取3个均可构成1个三角形,共有C38=56(个),从中任选2个,共有C256= 1540(种)㊂因为长方体有6个面,6个对角面,所以8个顶点中有4个点共面的情况有12种,每个面的4个顶点共确定4个不同的三角形,从这4个三角形中选出2个共有6种选法,所以随机取出2个三角形,且这2个三角形不共面的情况共有1540-12ˑ6= 1468(种)㊂故选B㊂点评:立体几何中的排列组合问题是一个有趣且具有挑战性的问题㊂主要是有关点㊁线㊁面的问题,要考虑几何体的结构特征及对称性㊂在对特定的几何要素进行分类研究时,需注意既不重复,也不遗漏㊂三、二项式定理1.求特定项例51+1x2(x-2)6的展开式中x3的系数为()㊂A.-512B.-172C.-160D.192解析:已知1+1x2(x-2)6=(x-2)6 +1x2(x-2)6,因为(x-2)6的展开式的通项T k+1=C k6x6-k(-2)k,所以(x-2)6的展开式中含x3的项为C36x3(-2)3=-160x3,其系数为-160,又1x2(x-2)6的展开式中含x3的项为1x2㊃C16x5(-2)1=-12x3,其系数为-12,所以1+1x2(x-2)6的展开式中x3的系数为-172㊂故选B㊂点评:求展开式中的特定项是高考中考查二项式定理最重要的一类问题㊂一定要牢记通项公式T k+1=C k n a n-k b k,同时也要注意利用排列组合的知识对所求项的次数进行分类㊂2.整除类问题例6若642024+m能被13整除,则m 的最小正整数取值为㊂解析:因为642024+m=(65-1)2024+ m=652024+C12024㊃652023㊃(-1)+ + C20232024㊃65㊃(-1)2023+C20242024(-1)2024+m= 652024+C12024㊃652023㊃(-1)+ +C20232024㊃65㊃(-1)2023+1+m能被13整除,又因为65=13ˑ5,即65能被13整除,则1+m能被13整除,所以m的最小正整数取值为12㊂故填12㊂点评:在利用二项式定理解决整除问题时,需要对底数进行分解,然后对展开式的余项进行讨论㊂总之,高考数学着重考查同学们灵活运用知识解决问题的能力㊂因此,复习时需要不断强化对知识的理解和记忆,不只是死记硬背基本概念㊁公式和定理,而是要了解它们的推导过程和实际应用,要通过理解和记忆来替代单纯的背诵㊂(责任编辑王福华)4知识篇科学备考新指向高考数学2023年12月。
高考数学二项式定理总结
高考数学二项式定理总结作者:佚名【考纲要求】1.能用计数原理证明二项式定理;2.掌握二项展开式系数的性质及计算的问题;3.会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题. 【知识网络】【考点梳理】要点一、二项式定理公式叫做二项式定理。
其中叫做二项式系数。
叫做二项展开式的通项,它表示第项。
其中:①公式右边的多项式叫做的二项展开式;②展开式中各项的系数叫做二项式系数;③式中的第r+1项叫做二项展开式的通项,用表示;二项展开式的通项公式为.要点诠释:二项展开式的通项公式集中体现了二项展开式中的指数、项数、系数的变化,它在求展开式的某些特定项(如含指定幂的项、常数项、中间项、有理项、系数最大的项等)及其系数以及数、式的整除等方面有着广泛的应用。
使用时要注意:(1)通项公式表示的是第“r+1”项,而不是第“r”项;(2)通项公式中a和b的位置不能颠倒;(3)展开式中第r+1项的二项式系数与第r+1项的系数,在一般情况下是不相同的,在具体求各项的系数时,一般先处理符号,对根式和指数的运算要细心以防出差错;(4)在通项公式中共含有a,b,n,r,这5个元素,在有关二项式定理的问题中,常常会遇到:知道5个元素中的若干个(或它们之间的关系),求另外几个元素的问题。
这类问题一般是利用通项公式,把问题归结为解方程(组)或不等式(组),这里要注意n为正整数,r为非负数,且r≤n。
要点二、二项展开式的特性①项数:有n+1项;②次数:每一项的次数都是n次,即二项展开式为齐次式;③各项组成:从左到右,字母a降幂排列,从n到0;字母b升幂排列,从0到n;④系数:依次为.要点三、二项式系数的性质…………点击查看完整内容。
计数原理:第3讲二项式定理
二项式定理1.二项式定理n*(a + b) = _______________________________ (k , n € N ),这个公式所表示的规律叫做二项式定理.(a + b)n 的二项展开式共有 _______________ 项,其中各项的系数 ______________ (k € {0 , 1, 2,…,n})叫 做二项式系数,式中的 _____________ 叫做二项展开式的通项,用 T k +1表示,即 ____________________ •通项为展开式的第 ___________ 项.2.二项式系数的性质 (1) 对称性在二项展开式中,与首末两端等距离”的两个二项式系数相等,即 C n = C n , C n = C n , C n =,…,C n = C 0.(2) 增减性与最大值二项式系数c n ,当 _______________ 时,二项式系数是递增的;当 ______________ 时,二项式系数是递减 的.当n 是偶数时,中间的一项 _____________ 取得最大值.当n 是奇数时,中间的两项 _____________ 和 _____________ 相等,且同时取得最大值. ⑶各二项式系数的和(a + b)n 的展开式的各个二项式系数的和等于 ____________ ,即C 0 + C 1+ U+…+ ◎+••• + C ;; = _________ 二项展开式中,偶数项的二项式系数的和等于奇数项的二项式系数的和,即 c 1+ C 3+ ◎+•••=氏+ U+C 4+ …= __________ .【答案】1.++...+...+w+iCj C 制Ti 二C 紗乍护七+12.【基础自测】1在2x 2— 1 5的二项展开式中,x 的系数为( )A . 10B . — 10C . 40D .— 40解:二项展开式的通项为 T r +1= C 5(2x 2)5 'J — X / = C 525 r x 10 3r (一 1)r ,令 10— 3r = 1,解得 r = 3,所以w+_l 7T 4= C;22X (— 1)3=— 40x ,所以 x 的系数为一40•故选 D.2n *2 (1 + X ) (n € N )的展开式中,系数最大的项是 ( )A •第n + 1项B •第n 项C .第n + 1项D .第n 项与第n + 1项解:展开式共有2n + 1项,且各项系数与相应的二项式系数相同•故选 C.3使?x + 总](n € N *)的展开式中含有常数项的最小的 n 为( )A . 4B . 5C . 6D . 74 设(X — 1)21 = a °+ a 1x + a 2X 2+…+ 玄2低21,贝V a® + a^= ________________ .解:T r + 1 = C 21X^ r (一 1),,…a 10= C 21(一 1)" , a 11= C 21 ( 一 1)勺° •- a 10 + a 11 = 0.故填 0. 5 设「2+ X )10= a °+a 1x + a 2X 2+…+ a 10x 10,贝V (a °+ a 2 + a 4+…+ ag)2—⑻十 a 3 + a 5+…+ a g )2的值为解:设 f(x)=(”』2 + X )10,则(a °+ a ?+ a °+…+ ag)2—⑻十 a 3 + a §+…+ a g )2= [(a °+ a ?+ a °+…+ aw)+ ⑻ + a 3 + a 5+ …+ a 9)][( a o + a 2 + a 4 + …+ ag)—(a 1 + a 3 + a 5 + …+ a ?)] = f(1)f( — 1)=(岑2 + 1)10(p2 — 1)10 = 1.故填 1.【典例】 类型一求特定项例一 (1) x + a 2X — 1 5的展开式中各项系数的和为 2,则该展开式中的常数项为 ( )A . — 40B . — 20C . 20D . 40解:令"1,可得卄1=2, 口f的展幵式中+项的系数为C 辺(―卩工项的系数为€?2\.■.«+典肚一打的展开式中常数顷为C?2:. - 1 ]十匚工:=40一故选D.【评析】①令工=1可得所有项的系数和,②在求出口的值后,再分析常数项的构成,便可解得常数 项.广 1 帯(2)已知在 饭一 丁 '的展开式中,第6项为常数项,求含 X 2项的系数及展开式中所有的有理项.< 2钱丿 n —5 1 丨 r / 1 r n —2r解:通项 T r +1= C fi x 3 一 2 X 3= C n 一 2 X 3,•••第6项为常数项,••• r = 5时,有上器=0,得n = 10.令芝芦=2,得r = 2,二含x 2项的系数为C ?。
高考数学一轮复习 第十章 计数原理 第3讲 二项式定理
因为第 6 项为常数项,所以 k=5 时,n-23×5=0,即 n=10.
(2)令10-3 2k=2,得 k=2,故含 x2 的项的系数是 C210-122=445. (3)根据通项公式,由题意100≤-3k≤2k∈ 10,Z,
k∈N, 令10-3 2k=r (r∈Z),则 10-2k=3r,k=5-32r, ∵k∈N,∴r 应为偶数.∴r 可取 2,0,-2,即 k 可取 2,5,8, ∴第 3 项,第 6 项与第 9 项为有理项,
2.(人教A版选修2-3P37A5改编)在x(1+x)6的展开式中,含 x3项的系数为( )
A.30
B.20
C.15
D.10
解析 因为(1+x)6 的展开式的第(r+1)项为 Tr+1=C6rxr, x(1+x)6 的展开式中含 x3 的项为 C26x3=15x3,所以系数为 15. 答案 C
3.(2015·陕西卷)二项式(x+1)n(n∈N*)的展开式中x2的系数为 15,则n等于( )
它们分别为445x2,683,24556x-2.
规律方法 (1)二项式定理的核心是通项公式,求解此类问 题可以分两步完成:第一步根据所给出的条件(特定项)和通 项公式,建立方程来确定指数(求解时要注意二项式系数中n 和r的隐含条件,即n,r均为非负整数,且n≥r,如常数项 指数为零、有理项指数为整数等);第二步是根据所求的指 数,再求所求的项. (2)求两个多项式的积的特定项,可先化简或利用分类加法 计数原理讨论求解.
诊断自测
1.判断正误(在括号内打“√”或“×”) (1)Cknan-kbk 是二项展开式的第 k 项.(×) (2)二项展开式中,系数最大的项为中间一项或中间两项.(a+ b)2n 中系数最大的项是第 n 项.(× ) (3)(a+b)n 的展开式中某一项的二项式系数与 a,b 无关.( √ ) (4)(a+b)n 某项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等, 与该项的二项式系数不同.(√ )
2020年高考数学二轮复习讲义: 计数原理与二项式定理
第三讲 计数原理与二项式定理高考考点 考点解读本部分内容在备考时应注意以下几个方面: (1)准确把握两个计数原理的区别及应用条件.(2)明确解决排列、组合应用题应遵守的原则及常用方法. (3)牢记排列数公式和组合数公式.(4)掌握二项式定理及相关概念;掌握由通项公式求常数项、指定项系数的方法;会根据赋值法求二项式特定系数和.预测2020年命题热点为:(1)以实际生活为背景的排列、组合问题.(2)求二项展开式的指定项(系数)、二项展开式的各项的系数和问题.Z 知识整合hi shi zheng he1.必记公式 (1)排列数公式:A m n =n (n -1)(n -2)…(n -m +1) =n !(n -m )!(这里,m ,n ∈N *,且m ≤n ).(2)组合数公式:①C m n =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !=n !m !(n -m )!(这里,m ,n ∈N *,且m ≤n );②C 0n =1. (3)二项式定理:①定理内容:(a +b )n =C 0n a n +C 1n a n -1b 1+…+C k n an -k b k +…+C n n b n (n ∈N *); ②通项公式:T k +1=C k n an -k b k . 2.重要性质及结论 (1)组合数的性质:①C m n =C n -mn;②C m n +1=C m n +C m -1n ; ③C 0n +C 1n +…+C n n =2n ; ④C m n +C m n -1+…+C m m =C m +1n +1.(2)二项式系数的有关性质:①二项展开式中,偶数项的二项式系数的和等于奇数项的二项式系数的和,即C 1n +C 3n +C 5n +…=C 0n +C 2n +C 4n +…=2n -1;②若f (x )=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n , 则f (x )展开式中的各项系数和为f (1),奇数项系数和为a 0+a 2+a 4+…=f (1)+f (-1)2,偶数项系数之和为a 1+a 3+a 5+…=f (1)-f (-1)2.Y 易错警示i cuo jing shi1.分类标准不明确,有重复或遗漏,平均分组与平均分配问题. 2.混淆排列问题与组合问题的差异.3.混淆二项展开式中某项的系数与二项式系数. 4.在求展开式的各项系数之和时,忽略了赋值法的应用.1.(2018·全国卷Ⅲ,5)⎝⎛⎭⎫x 2+2x 5的展开式中x 4的系数为( C ) A .10 B .20 C .40D .80[解析] 展开式的通项公式为T r +1=C r 5(x 2)5-r ⎝⎛⎭⎫2x r=2r C r 5x 10-3r ,令10-3r =4可得r =2,则x 4的系数为22C 25=40.2.(2017·全国卷Ⅱ,6)安排3名志愿者完成4项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,则不同的安排方式共有( D )A .12种B .18种C .24种D .36种[解析] 由题意可得其中1人必须完成2项工作,其他2人各完成1项工作,可得安排方式为C 13·C 24·A 22=36(种),或列式为C 13·C 24·C 12=3×4×32×2=36(种). 故选D .3.(2016·全国卷Ⅱ,5)如图,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( B )A .24B .18C .12D .9[解析] E →F 有6种走法,F →G 有3种走法,由分步乘法计数原理知,共6×3=18种走法.4.(2018·天津卷,10)在⎝⎛⎭⎫x -12x 5的展开式中,x 2的系数为52.[解析] 因为⎝⎛⎭⎫x -12x 5的第r +1项T r +1=C r 5x 5-r ⎝⎛⎭⎫-12x r =(-1)r 2-rC r 5x 10-3r 2,令10-3r2=2, 解得r =2,即T 3=T 2+1=(-1)22-2C25x 2=52x 2.所以在⎝⎛⎭⎫x -12x 5的展开式中,x 2的系数为52.5.(2018·浙江卷,14)二项式⎝⎛⎭⎪⎫3x +12x 8的展开式的常数项是7.[解析] 通项公式为T r +1=C r 8(3x )8-r ⎝⎛⎭⎫12x r =C r 82-rx 8-4r 3,由8-4r =0得r =2,所以常数项为C 282-2=7.6.(2018·全国卷Ⅰ,15)从2位女生,4位男生中选3人参加科技比赛,且至少有1位女生入选,则不同的选法共有16种.(用数字填写答案)[解析]方法一:根据题意,没有女生入选有C34=4种选法,从6名学生中任意选3人有C36=20种选法,故至少有1位女生入选的选法共有20-4=16种.方法二:恰有1位女生,有C12C24=12种,恰有2位女生,有C22C14=4种,所以不同的选法共有12+4=16种.命题方向1两个计数原理例1 (1)将1,2,3,…,9这九个数字填在如图所示的9个空格中,要求每一行从左到右,每一列从上到下增大,当3,4固定在图中的位置时,填写空格的方法有( A )A.6种B.12种C.18种D.24种[解析]分三个步骤:第一步,数字1,2,9必须放在如图的位置,只有1种方法.第二步,数字5可以放在左下角或右上角两个位置,故数字5有2种方法.第三步,数字6如果和数字5相邻,则7,8只有1种方法;数字6如果不和数字5相邻,则7,8有2种方法,故数字6,7,8共有3种方法.根据分步乘法计数原,有1×2×3=6种填写空格的方法.(2)如果一个三位正整数“a1a2a3”满足a1<a2且a3<a2,则称这样的三位数为凸数(如120,343,275),那么所有凸数的个数为( A )A.240B.204C.729D.920[解析]分8类,当中间数为2时,有1×2=2(个);当中间数为3时,有2×3=6(个);当中间数为4时,有3×4=12(个);当中间数为5时,有4×5=20(个);当中间数为6时,有5×6=30(个);当中间数为7时,有6×7=42(个);当中间数为8时,有7×8=56(个);当中间数为9时,有8×9=72(个).故共有2+6+12+20+30+42+56+72=240(个).『规律总结』两个计数原理的应用技巧(1)在应用分类加法计数原理和分步乘法计数原理时,一般先分类再分步,每一步当中又可能用到分类加法计数原理.(2)对于复杂的两个计数原理综合应用的问题,可恰当列出示意图或表格,使问题形象化、直观化.G 跟踪训练en zong xun lian1.如图所示,用4种不同的颜色涂入图中的矩形A,B,C,D中,要求相邻的矩形涂色不同,则不同的涂法有( A )A.72种B.48种C.24种D.12种[解析]解法一:首先涂A有C14=4(种)涂法,则涂B有C13=3(种)涂法,C与A,B相邻,则C有C12=2(种)涂法,D只与C相邻,则D有C13=3(种)涂法,所以共有4×3×2×3=72(种)涂法.解法二:按要求涂色至少需要3种颜色,故分两类:一是4种颜色都用,这时A有4种涂法,共有4×3×2×1=24(种)涂法;二是用3种颜色,这时A、B、C的涂法有4×3×2=24(种),D只要不与C同色即可,故D有2种涂法.所以不同的涂法共有24+24×2=72(种).2.(2018·长沙一模)设集合A={(t1,t2,t3)|t i∈{-2,0,2},i=1,2,3},则集合A中满足条件:“1<|t1|+|t2|+|t3|<6”的元素个数为18.[解析]对于1<|t1|+|t2|+|t3|<6,可分以下几种情况:①|t1|+|t2|+|t3|=2,即此时集合A的元素含有一个2或-2,两个0.2或-2从三个位置选一个有3种选法,剩下的位置都填0,这种情况有6种;②|t1|+|t2|+|t3|=4,即此时集合A含有两个2或-2,一个0;或者一个2,一个-2,一个0.当是两个2或-2,一个0时,从这三个位置任选一个填0,剩下的两个位置都填2或-2,这种情况有3×2=6种;当是一个2,一个-2,一个0时,对这三个的全排列即得到3×2×1=6种.由分类加法计数原理可知:集合A中满足条件:“1<|t1|+|t2|+|t3|<6”的元素个数为6+6+6=18.命题方向2排列与组合的简单应用例2 (1)(2018·郑州一模)某次联欢会要安排3个歌舞类节,2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是( B )A.72种B.120种C.144种D.168种[解析]先安排小品节目和相声节目,然后让歌舞节目去插空.安排小品节目和相声节目的顺序有三种:“小品1,小品2,相声”“小品1,相声,小品2”和“相声,小品1,小品2”.对于第一种情况,形式为“□小品1歌舞1小品2□相声□”,有A22C13A23=36(种)安排方法;同理,第三种情况也有36种安排方法,对于第二种情况,三个节目形成4个空,其形式为“□小品1□相声□小品2□”,有A22A34=48(种)安排方法,故共有36+36+48=120(种)安排方法.(2)(2018·衡水模拟)数列{a n}共有12项,其中a1=0,a5=2,a12=5,且|a k+1-a k|=1,k =1,2,3,…,11,则满足这种条件的不同数列的个数为( A )A.84 B.168C.76 D.152[解析]∵|a k+1-a k|=1,k=1,2,3,…,11,∴前一项总比后一项大1或小1,a1到a5中4个变化必然有3升1减,a5到a12中必然有5升2减,是组合的问题,∴C14×C27=84.『规律总结』解答排列组合问题的常用方法排列组合问题从解法上看,大致有以下几种:(1)有附加条件的排列组合问题,大多需要用分类讨论的方法,注意分类时应不重不漏;(2)排列与组合的混合型问题,用分类加法或分步乘法计数原理解决;(3)元素相邻,可以看作是一个整体的方法;(4)元素不相邻,可以利用插空法;(5)间接法,把不符合条件的排列与组合剔除掉;(6)穷举法,把符合条件的所有排列或组合一一写出来;(7)定序问题缩倍法;(8)“小集团”问题先整体后局部法.G 跟踪训练en zong xun lian1.六个人从左至右排成一行,最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有( B )A .192种B .216种C .240种D .288种[解析] 分两类:最左端排甲有A 55=120种不同的排法,最左端排乙,由于乙不能排在最右端,所以有C 14A 44=96种不同的排法,由加法原理可得满足条件的排法共有120+96=216种.2.将序号分别为1、2、3、4、5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是96.[解析] 5张参观券分为4堆,有2个连号的有4种分法,每一种分法中的不同排列有A 44种,因此共有不同分法4A 44=96种.命题方向3 二项式定理的应用(一)与特定项有关的问题例3 (1)二项式(x -13x)n 的展开式中第4项为常数项,则常数项为( B )A .10B .-10C .20D .-20[解析] 由题意得:(x -13x )n 的展开式的常数为T 4=(-1)3C 3n (x )n -3(13x)3=(-1)3C 3nx n -52,令n -5=0,得n =5,故所求的常数项为T 4=(-1)3C 35=-10. (2)在(2x +1x 2)(x 2-1x)4的展开式中,含x 3的项的系数是8.[解析] (x 2-1x )4的展开式的通项公式为T r +1=C r 4(x 2)4-r (-1x )r =(-1)r C r 4x 8-3r,则含x 2的项的系数为(-1)2C 24=6,含x 5的项的系数为(-1)1C 14=-4,所以(2x +1x 2)(x 2-1x )4的展开式中,含x 3的项的系数为2×6+1×(-4)=8.(二)与二项式系数有关的问题例4 (1)若(x 2+1)(x -2)11=a 0+a 1(x -1)+a 2(x -1)2+…+a 13(x -1)13,a 1+a 2+…+a 13的值为( C )A .0B .-2C .2D .213[解析] 记f (x )=(x 2+1)(x -2)11=a 0+a 1(x -1)+a 2(x -1)2+…+a 13(x -1)13,则f (1)=a 0=(12+1)(1-2)11=-2,而f (2)=(22+1)(2-2)11=a 0+a 1+a 2+…+a 13,即a 0+a 1+a 2+…+a 13=0,所以a 1+a 2+…+a 13=f (2)-f (1)=2.(2)在(x -ax )5的展开式中x 3的系数等于-5,则该展开式各项的系数中最大值为( B )A .5B .10C .15D .20[解析] 由T r +1=C r 5x 5-r (-a x)r =(-a )r C r 5x 5-2r,r =0,1,2,…,5,由5-2r =3得r =1,所以(-a )C 15=-5a =-5,即a =1,所以T r +1=(-1)r C r 5x 5-2r,r =0,1,2,…,5,当r =0时,(-1)0C 05=1;当r =2时,(-1)2C 25=10;当r =4时,(-1)4C 45=5.所以该展开式各项的系数中最大值为10.(3)(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.[解析] 由已知得(1+x )4=1+4x +6x 2+4x 3+x 4,故(a +x )(1+x )4的展开式中x 的奇数次幂项分别为4ax,4ax 3,x,6x 3,x 5,其系数之和为4a +4a +1+6+1=32,解得a =3.『规律总结』1.与二项式定理有关的题型及解法2.(1)T r +1表示二项展开式中的任意项,只要n 与r 确定,该项就随之确定. (2)T r +1是展开式中的第r +1项,而不是第r 项. (3)公式中a ,b 的指数和为n ,a ,b 不能颠倒位置. (4)二项展开式中某一项的系数与某一项的二项式系数易混.(5)二项式系数最大项与展开式系数最大项不同. G 跟踪训练en zong xun lian1.(2018·辽宁鞍山一模)若(x 2+m )(x -2x )6的展开式中x 4的系数为30,则m 的值为( B )A .-52B .52C .-152D .152[解析] (x -2x )6展开式的通项为T r +1=C r 6x 6-r (-2x )r =(-2)r C r 6x 6-2r,令6-2r =2,得r =2,所以x 2项的系数为(-2)2C 26=60.令6-2r =4,得r =1,所以x 4项的系数为(-2)1C 16=-12,所以(x 2+m )(x -2x )6的展开式中x 4的系数为60-12m =30,解得m =52,故选B .2.(x 2+x +y )5的展开式中,x 5y 2的系数为( C ) A .10 B .20 C .30D .60[解析] 由于(x 2+x +y )5=[(x 2+x )+y ]5,其展开式的通项为T r +1=C r 5(x 2+x )5-r y r(r =0,1,2,…,5),因此只有当r =2,即T 3=C 25 (x 2+x )3y 2中才能含有x 5y 2项.设(x 2+x )3的展开式的通项为S i +1=C i 3(x 2)3-i ·x i =C i 3x 6-i (i =0,1,2,3),令6-i =5,得i =1,则(x 2+x )3的展开式中x 5项的系数是C 13=3,故(x 2+x +y )5的展开式中,x 5y 2的系数是C 25·3=10×3=30.A 组1.将6名男生,4名女生分成两组,每组5人,参加两项不同的活动,每组3名男生和2名女生,则不同的分配方法有( B )A .240种B .120种C .60种D . 180种[解析] 不同的分配方法有C 36C 24=120.2.若二项式(2x +a x )7的展开式中1x 3的系数是84,则实数a =( C )A .2B .54C .1D .24[解析] 二项式(2x +a x )7的通项公式为T r +1=C r 7(2x )7-r (a x )r =C r 727-r a r x 7-2r,令7-2r =-3,得r =5.故展开式中1x3的系数是C 5722a 5=84,解得a =1. 3.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( D ) A .24 B .48 C .60D .72[解析] 由题意,可知个位可以从1,3,5中任选一个,有A 13种方法,其他数位上的数可以从剩下的4个数字中任选,进行全排列,有A 44种方法,所以奇数的个数为A 13A 44=3×4×3×2×1=72,故选D .4.(2018·濮阳二模)将数字“124467”重新排列后得到不同的偶数个数为( D ) A .72 B .120 C .192D .240[解析] 由题意,末尾是2或6,不同的偶数个数为C 12A 35=120;末尾是4,不同的偶数个数为A 55=120.故共有120+120=240(个),故选D .5.(3x -2x )8二项展开式中的常数项为( B )A .56B .112C .-56D .-112[解析]T r +1=C r 8(3x )8-r(-2x )r =(-1)r 2r C r8·x 8-4r 3,令8-4r =0,∴r =2,∴常数项为(-1)2×22×C 28=112.6.在(x 2-12x )6的展开式中,常数项等于( D )A .-54B .54C .-1516D .1516[解析] 本题考查二项式定理,二项式(x 2-12x )6的展开式的通项公式为C r 6(x 2)6-r(-12x )2=(-12)r C r 6x 12-3r,令12-3r =0得r =4,则二项式(x 2-12x )6的展开式中的常数项为(-12)4C 46=1516.故选D .7.有5名同学参加唱歌、跳舞、下棋三项比赛,每项比赛至少有一人参加,其中甲同学不能参加跳舞比赛,则参赛方案的种数为( B )A .112B .100C .92D .76[解析] 甲同学有2种参赛方案,其余四名同学,若只参加甲参赛后剩余的两项比赛,则将四名同学先分为两组,分组方案有C 14·C 33+C 24C 22A 22=7,再将其分到两项比赛中去,共有分配方案数为7×A 22=14;若剩下的四名同学参加三项比赛,则将其分成三组,分组方法数是C 24,分到三项比赛上去的分配方法数是A 33,故共有方案数C 24A 33=36.根据两个基本原理共有方法数2×(14+36)=100(种).8.(x 2-x +1)5的展开式中x 3的系数为( A ) A .-30 B .-24 C .-20D .20[解析] 本题考查二项式定理.[1+(x 2-x )]5展开式的第r +1项T r +1=C r 5(x 2-x )r,r =0,1,2,3,4,5,T r +1展开式的第k +1项为C r 5C k r ·(x 2)r -k (-x )k =C r 5C k r (-1)k ·x 2r -k,r =0,1,2,3,4,5,k =0,1,…,r ,当2r -k =3,即⎩⎪⎨⎪⎧ r =2,k =1或⎩⎪⎨⎪⎧r =3,k =3时是含x 3的项,所以含x 3项的系数为C 25C 12(-1)+C 35C 33(-1)3=-20-10=-30.故选A .9.有大小、形状完全相同的3个红色小球和5个白色小球,排成一排,共有56种不同的排列方法?[解析] 从8个位置中选3个放红球,有C 38=56种不同方法. 10.(2018·昆明二模)(x -2)6的展开式中x 2的系数为240.[解析] (x -2)6的展开式的通项公式为T r +1=C r 6·(-2)r ·x 6-r ,令6-r =2,求得r =4,可得(x -2)6的展开式中x 2的系数为C 46·(-2)4=240. 11.设a ,b ,c ∈{1,2,3,4,5,6},若以a ,b ,c 为三条边的长可以构成一个等腰(含等边)三角形,则这样的三角形有27个.[解析] 由题意知以a ,b ,c 为三条边的长可以构成一个等腰(含等边)三角形, (1)先考虑等边三角形情况则a =b =c =1,2,3,4,5,6,此时有6个.(2)再考虑等腰三角形情况,若a,b是腰,则a=b,当a=b=1时,c<a+b=2,则c=1,与等边三角形情况重复;当a=b=2时,c<4,则c=1,3(c=2的情况等边三角形已经讨论了),此时有2个;当a=b=3时,c<6,则c=1,2,4,5,此时有4个;当a=b=4时,c<8,则c=1,2,3,5,6,此时有5个;当a=b=5时,c<10,有c=1,2,3,4,6,此时有5个;当a=b=6时,c<12,有c=1,2,3,4,5,此时有5个;由分类加法计数原理知有2+4+5+5+5+6=27个.12.设有5幅不同的国画,2幅不同的油画,7幅不同的水彩画.(1)从中任选一幅画布置房间,有几种不同的选法?(2)从这些国画、油画、水彩画中各选一幅画布置房间,有几种不同的选法?(3)从这些画中任选出两幅不同画种的画布置房间,有几种不同的选法?[解析](1)利用分类加法计数原理:5+2+7=14(种)不同的选法.(2)国画有5种不同选法,油画有2种不同的选法,水彩画有7种不同的选法,利用分步乘法计数原理得到5×2×7=70(种)不同的选法.(3)选法分三类,分别为选国画与油画、油画与水彩画、国画与水彩画,由分类加法计数原理和分步乘法计数原理知共有5×2+2×7+5×7=59(种)不同的选法.B组1.安排6名歌手演出顺序时,要求歌手乙、丙均排在歌手甲的前面或者后面,则不同排法的种数是( D )A.180 B.240C.360 D.480[解析]将6个位置依次编号为1、2、3、…、6号,当甲排在1号或6号位时,不同排法种数为2A55种;当甲排在2号或5号位时,不同排法种数为2A13·A44种;当甲排在3号或4号位置时,不同排法种数有2(A22A33+A23A33)种,∴共有不同排法种数,2A55+2A13A44+2(A22A33+A23A33)=480种,故选D.2.如图,M、N、P、Q为海上四个小岛,现要建造三座桥,将这四个小岛连接起来,则不同的建桥方法有( C )A .8种B .12种C .16种D .20种[解析] 把四个小岛看作四个点,可以两两之间连成6条线段,任选3条,共有C 36种情形,但有4种情形不满足题意,∴不同的建桥方法有C 36-4=16种,故选C .3.设(1+x +x 2)n =a 0+a 1x +…+a 2n x 2n ,则a 2+a 4+…+a 2n 的值为( B ) A .3n +12B .3n -12C .3n -2D .3n[解析] (赋值法)令x =1,得a 0+a 1+a 2+…+a 2n -1+a 2n =3n .① 再令x =-1得,a 0-a 1+a 2+…-a 2n -1+a 2n =1.② 令x =0得a 0=1.则①+②得2(a 0+a 2+…+a 2n )=3n +1, ∴a 0+a 2+…+a 2n =3n +12,∴a 2+a 4+…+a 2n =3n +12-a 0=3n +12-1=3n -12.4.用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比40 000大的偶数共有( B ) A .144个 B .120个 C .96个D .72个 [解析] 据题意,万位上只能排4,5.若万位上排4,则有2×A 34个;若万位上排5,则有3×A 34个.所以共有2×A 34+3×A 34=5×24=120(个).故选B .5.若(x 2+12x)n的展开式中前三项的系数成等差数列,则展开式中一次项的系数为( B )A .32B .74C .6D .7[解析] 因为(x 2+12x )n 的展开式通项为T r +1=C r n (x 2)n -r (12x )r =(12)r C r n x 2n -3r ,其系数为(12)r C r n .故展开式中前三项的系数为C 0n ,12C 1n ,14C 2n ,由已知可得这三个数成等差数列,所以C 0n +14C 2n =2×12C 1n ,即n 2-9n +8=0,解得n =8或n =1(舍去). 令2n -3r =16-3r =1,可得r =5,所以一次项的系数为(12)5C 58=74. 6.(2018·太原模拟)用5,6,7,8,9组成没有重复数字的五位数,其中有且仅有一个奇数夹在两个偶数之间的五位数的个数为( A )A .36B .48C .72D .120[解析] 第一步,将3个奇数全排列有A 33种方法;第二步,将2个偶数插入,使它们之间只有一个奇数,共3种方法;第三步,将2个偶数全排列有A 22种方法,所以,所有的方法数是3A 33A 22=36.7.(2018·漳州二模)已知(2x -1)10=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 9x 9+a 10x 10,则a 2+a 3+…+a 9+a 10的值为( D )A .-20B .0C .1D .20[解析] 令x =1得a 0+a 1+a 2+…+a 9+a 10=1,再令x =0,得a 0=1,所以a 1+a 2+…+a 9+a 10=0,又易知a 1=C 910×21×(-1)9=-20,所以a 2+a 3+…+a 9+a 10=20.8.(2018·江西宜春二模)若(x 3+1x )n的展开式中含有常数项,且n 的最小值为a ,则⎠⎛-aa a 2-x 2d x =( C ) A .0 B .6863C .49π2D .49π[解析] 由展开式的通项,由展开式中含有常数项,得3n -72r =0有整数解,故n 的最小值为7,⎠⎛-7772-x 2d x =49π2.9.将编号1,2,3,4的四个小球放入3个不同的盒子中,每个盒子里至少放1个,则恰有1个盒子放有2个连号小球的所有不同放法有18种.(用数字作答)[解析] 先把4个小球分为(2,1,1)一组,其中2个连号小球的种类有(1,2,),(2,3),(3,4)为一组,分组后分配到三个不同的盒子里,共有C 13A 33=18种.10.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.[解析] 由题意,不考虑特殊情况,共有C 316种取法,其中每一种卡片各取三张,有4C 34种取法,两种红色卡片,共有C 24C 112种取法,故所求的取法共有C 316-4C 34-C 24C 112=560-16-72=472.11.若对于任意实数x ,有x 5=a 0+a 1(x -2)+…+a 5(x -2)5,则a 1+a 3+a 5-a 0=89. [解析] 令x =3得a 0+a 1+…+a 5=35,令x =1得a 0-a 1+…-a 5=1,两式相减得a 1+a 3+a 5=35-12=121,令x =2得a 0=25=32,故a 1+a 3+a 5-a 0=121-32=89.12.如果(3x -13x 2)n 的展开式中各项系数之和为128,则展开式中1x3的系数是21.[解析] (3x -13x 2)n 的展开式的各项系数之和为(3×1-1312)n =2n =128,所以n =7,所以(3x -13x 2)n =(3x -13x 2)7,其展开式的通项为T r +1=C r 7(3x )7-r(-13x 2)r =C r 7·37-r ·x 7-r ·(-x -23)r =(-1)r C r 737-rx 7-53r ,由7-53r =-3,得r =6,所以1x3的系数是C r 7·(-1)6·3=21. 13.某医科大学的学生中,有男生12名、女生8名在某市人民医院实习,现从中选派5名学生参加青年志愿者医疗队.(1)某男生甲与某女生乙必须参加,共有多少种不同的选法? (2)甲、乙均不能参加,有多少种选法? (3)甲、乙二人至少有一人参加,有多少种选法? (4)医疗队中男生和女生都至少有一名,有多少种选法? [解析] (1)只需从其他18人中选3人即可,共有C 318=816(种). (2)只需从其他18人中选5人即可,共有C 518=8568(种).(3)分两类:甲、乙中只有一人参加,则有C 12·C 418种选法;甲、乙两人都参加,则有C 318种选法.故共有C 12·C 418+C 318=6936(种).(4)方法一(直接法):男生和女生都至少有一名的选法可分为四类:1男4女;2男3女;3男2女;4男1女,所以共有C112·C48+C212·C38+C312·C28+C412·C18=14656(种).方法二(间接法):由总数中减去5名都是男生和5名都是女生的选法种数,得C520-(C58+C512)=14656(种).14.设f(n)=(a+b)n(n∈N*,n≥2),若f(n)的展开式中,存在某连续3项,其二项式系数依次成等差数列,则称f(n)具有性质P.(1)求证:f(7)具有性质P.(2)若存在n≤2016,使f(n)具有性质P,求n的最大值.[解析](1)f(7)的展开式中第二、三、四项的二项式系数分别为C17=7,C27=21,C37=35,因为C17+C37=2C27,即C17,C27,C37成等差数列,所以f(7)具有性质P.(2)设f(n)具有性质P,则存在k∈N*,1≤k≤n-1,使C k-1n ,C k n,C k+1n成等差数列,所以C k-1 n +C k+1n=2C k n,整理得:4k2-4nk+(n2-n-2)=0,即(2k-n)2=n+2,所以n+2为完全平方数,又n≤2016,由于442<2016+2<452,所以n的最大值为442-2=1934,此时k=989或945.。
第1讲计数原理二项式定理
第1讲计数原理二项式定理计数原理是组合数学中的一个重要分支,它研究的是对一些数量进行计数的方法和原理。
而二项式定理是计数原理的一个经典定理,它在数学和实际生活中都有着广泛的应用。
二项式定理是由法国数学家帕斯卡在17世纪提出的,他是计数原理的奠基人之一、二项式定理的具体内容是指出了如何求一个二项式的n次方。
一个n次方的二项式可以表示为(a+b)^n,其中a和b是任意常数。
二项式定理告诉我们可以通过展开这个二项式,得到它的展开式。
(a+b)^n的展开式的一般形式是:(a+b)^n=C(n,0)a^n+C(n,1)a^(n-1)b+C(n,2)a^(n-2)b^2+...+C(n,n)b^n其中C(n,0),C(n,1),C(n,2),...,C(n,n)被称为组合数,它表示从n 个元素中取k个元素的组合数。
组合数的计算可以借助计数原理中的排列组合问题来解决。
组合数C(n,k)的计算公式为:C(n,k)=n!/(k!(n-k)!)其中n!表示n的阶乘,k!表示k的阶乘。
阶乘是一个非常重要的数学概念,它表示从1到一些正整数的连乘积。
阶乘的计算可以通过递归或迭代的方式进行。
二项式定理通过组合数的计算,将一个n次方的二项式展开为多个项的和,其中每个项都包含了a和b的不同次数的幂。
这个展开式的应用非常广泛,几乎涉及到了所有领域的数学问题。
在代数中,二项式定理可以求解多项式的展开式,简化复杂表达式的计算。
在概率论中,二项式定理可以用来计算事件的可能性,求解二项分布等概率分布。
在组合数学中,二项式定理可以用来计算组合数,求解排列组合问题。
总之,二项式定理是计数原理中的一个重要定理,它通过组合数的计算,将一个n次方的二项式展开为多个项的和。
二项式定理的应用涉及到了代数、概率论、组合数学等多个领域。
深入理解和掌握二项式定理,对于推导和解决各种数学问题都具有重要意义。
高考数学一轮复习专题十计数原理2二项式定理综合篇课件新人教A版
考法二 求二项式系数和与展开式中各项系数和 例2 (1)(2019陕西师大附中模拟)在二项式(1-2x)n的展开式中,偶数项的 二项式系数之和为128,则展开式的中间项的系数为 ( )
A.-960 B.960
C.1 120 D.1 680
(2)若
x2
1 x
n
的展开式中含x的项为第6项,设(1-3x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn,
第
n 2
1项 的二项式系数最大,即最
n
大的二项式系数为④
C
2 n
.
当n是奇数时,二项展开式的中间两项
第
n
2
1项和第
n
2
3
项
的二项式系
n1
n1
数相等且最大,即最大的二项式系数为⑤ Cn2 和⑥ Cn2 .
(3)二项式系数的和
(a+b)n的展开式的各个二项式系数的和等于2n,即⑦
C0n
+
C1n
解析 设(2x-3y)9=a0x9+a1x8y+a2x7y2+…+a9y9. (1)二项式系数之和为 C90+ C19+ C92+…+ C99=29. (2)令x=1,y=1得各项系数之和为a0+a1+a2+…+a9=(2-3)9=-1. (3)令x=1,y=-1得a0-a1+a2-a3+…+a8-a9=59,
(a+bx)n的展开式中奇数项的系数和为 1 [g(1)+g(-1)],
2
(a+bx)n的展开式中偶数项的系数和为 1 [g(1)-g(-1)].
计数原理与二项式定理
3.(2018·全国卷Ⅰ)从 2 位女生,4 位男生中选 3 人参加 科技比赛,且至少有 1 位女生入选,则不同的选法共有 ___1_6____种.(用数字作答)
解析 解法一:3 人中至少 1 位女生的情况有 1 女 2 男,2 女 1 男两种情况,则不同的选择方法有 C12C24+C22C14= 16 种.
3.(2015·全国卷Ⅱ)(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_____.
解析 解法一:由已知得(1+x)4=1+4x+6x2+4x3+ x4,故(a+x)(1+x)4 的展开式中 x 的奇数次幂项分别为 4ax,4ax3,x,6x3,x5,其系数之和为 4a+4a+1+6+1=32, 解得 a=3.
解法二:3 人中至少 1 位女生的情况可由随机选取 3 人减去全是男生的情况求解,故本题不同的选择方法共有 C36-C34=16 种.
【误区警示】 排列组合的实际应用题中限制条件较多,如何处理这些 限制条件是解决问题的关键. (1)一般来说要遵循排列组合的基本策略:先组后排, 特殊优先.如第 3 题,经常错解为先挑 1 位女生参赛 C12, 再从其余的 5 人中选出两人参加,由乘法原理有 C12C25=20 种.此种解法的错因为出现了重复现象.因此解决此种问题 应将选择的男女生情况进行分类或者是排除不满足条件的 方法进行求解.
计数原理与二项式定理
[考情分析] 本部分内容在高考中常以选择、填空题的 形式出现.对计数原理的考查主要是实际应用问题;对二项 式定理的考查主要是定理的运用或求二项式系数、常数项、 二项式指定项等.
热点题型分析
热点1 计数问题 【方法结论】 求解排列、组合问题的思路:排列分清,加乘明确;有 序排列,无序组合;分类相加,分步相乘.解答通常的途径 有: (1)以元素为主体,即选满足特殊元素的要求,再考虑其 余元素;
计数原理-二项式定理
二项式定理知识点1•二项式定理:(a b)n C :a n C ;a n 1b LC :a n r b r L C ;b n (n N ),2. 基本概念:① 二项式展开式:右边的多项式叫做(a b)n 的二项展开式。
② 二项式系数:展开式中各项的系数 C n r (r 0,1,2, ,n). ③ 项数:共(r 1)项,是关于a 与b 的齐次多项式④ 通项:展开式中的第 r 1项C :a n r b r 叫做二项式展开式的通项。
用 T r 1 C ;a n r b r 表示。
3. 注意关键点:①项数:展开式中总共有 (n 1)项。
② 顺序:注意正确选择 a ,b ,其顺序不能更改。
(a b)n 与(b a)n 是不同的。
③ 指数:a 的指数从n 逐项减到0,是降幕排列。
b 的指数从0逐项减到n ,是升幕排列。
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4. 常用的结论:④ 奇数项的系数和与偶数项的系数和:b 的系数 (包括二项式系数)。
C n , C n , C n ,, C n ,, C n-项的系数是a与令 a 1,b x, (1 x)n C 0 C :x C :x 2 L C ;x r L C ;x n (n N 令 a 1,b x, (1 x)n C 0 C ;x CnX 2 Lc ;x rLn n n(1) C nX (n5. 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 kk 1• • • C n②二项式系数和:令 a b 1,则二项式系数的和为Cn c nCn c n LC : 2n,1变形式c n cL C ; LC : 2n③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 a 1,b 1,则 C° C 1 Cn C 31)n C ; (1 1)n从而得到:C0 CC :Cn rc n c ; L2r 1C n大值。
第一讲 计数原理、二项式定理
专题七概率与统计、推理与证明、算法初步、框图、复数第一讲计数原理、二项式定理1.分类加法计数原理.完成一件事有n类不同方案,在第1类方案中有m1种不同的方法,在第2类方案中有m2种不同的方法,…,在第n类方案中有m n种不同的方法;那么完成这件事共有N=m1+m2+m3+…+m n 种不同的方法.2.分步乘法计数原理.完成一件事需要分成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× m3× …×m n种不同的方法.1.排列数公式:A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=n!(n-m)!(阶乘形式).2.组合数公式:C m n=A m nA m m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)m!=n!m!(n-m)!(阶乘形式).1.二项式定理.(1)定理:(a+b)n C0n a n+C1n a n-1b1+…+C k n a n-k b k+…+C n nb n(n∈N*,k=0,1,…,n).(2)通项与二项式系数.二项展开式的通项为T k+1=C k n a n-k b k,其中C k n(k=0,1,2,…,n)叫做二项式系数.2.二项式系数的性质.(1)对称性: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C0n=C n n,C1n=C n-1n ,C2n=C n-2n,…,C r n=C n-rn.判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).(1)在分类加法计数原理中,两类不同方案中的方法可以相同.(×)(2)在分类加法计数原理中,每类方案中的方法都能直接完成这件事.(√)(3)C k n a n-k b k是二项展开式的第k项.(×)(4)二项展开式中,系数最大的项为中间一项或中间两项.(×)(5)(a+b)n的展开式中某一项的二项式系数与a,b无关.(√)1.(2014·全国大纲卷)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有(C) A.60种B.70种C.75种D.150种解析:由已知可得不同的选法共有C26C15=75.故选C.2.对于小于55的自然数n,积(55-n)(56-n)·…·(68-n)·(69-n)等于(B)A.A55-n69-nB.A1569-n C.A1555-n D.A1469-n3.(2015·广东卷)某高三毕业班有40人,同学之间两两彼此给对方仅写一条毕业留言,那么全班共写了1_560条毕业留言.(用数字作答)解析:A240=40×39=1 560.4.(2015·广东卷)在(x-1)4的展开式中,x的系数为6.解析:T r+1=C r4·(x)4-r·(-1)r.令r=2,则C24(-1)2=6.一、选择题1.把6名学生分配到3个校门值日,其中前门3人,侧门2人,后门1人,则不同的分配方案共有(A)A.C36C23种B.3C36C23种C.C36C23A33种 D.C36C23 A33种解析:分三步完成分配方案:第一步,从6人中选3人到前门值日,有C36种方法;第二步,从剩下的3人中选2人到侧门值日,有C23种方法;第三步,把剩下的1人派到后门值日,有1种方法.由乘法计数原理,不同的分配方案有C36C23种.2.(2014·辽宁卷)6把椅子摆成一排,3 人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为(D)A.144 B.120 C.72 D .24解析:将6把椅子依次编号为1,2,3,4,5,6,故任何两人不相邻的坐法,可安排:“1,3,5”;“1,3,6”;“1,4,6”;“2,4,6”号位置坐人,故总数由4A33=24.故选D.3.(2015·陕西卷)二项式(x+1)n(n∈N+)的展开式中x2的系数为15,则n=(C)A.4 B.5 C.6 D.7解析:(x+1)n=(1+x)n,(1+x)n的通项为T r+1=C r n x r,令r=2,则C2n=15,即n(n-1)=30.又n>0,得n=6.4.在(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)(x-5)的展开式中,含x4的项的系数是(A)A.-15 B.85C.-120 D.274解析:从四个括号中取x,剩下的括号里取常数项,得到x4的系数,故x4的系数是(-1)+(-2)+(-3)+(-4)+(-5)=-15.5.若多项式x2+x10=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a10(x+1)10,则a9等于(D)A.9 B.10C.-9 D.-10解析:根据等式左边x10的系数为1,易知a10=1,等式右边x9的系数为a9+a10C110=10+a9,等式左边x9的系数为0,故10+a9=0,所以a9=-10.6.设集合I={1,2,3,4,5},选择I的两个非空子集A和B,要使B中最小的数大于A中最大的数,则不同的选择方法共有(B) A.50种B.49种C.48种D.47种解析:对A中最大的数进行分类讨论:①若集合A中最大的数为1,则B的选择方法有C14+C24+C34+C44=15种;②若集合A中最大数为2,则B的选择方法有C13+C23+C33=7种;而A有2种选法,故共有14种;③若集合A中最大数为3,则B的选择方法有C12+C22=3种,而A有4种选法,故共有12种;④若集合A中最大数为4,则B的选择方法有1种,而A有8种选法,如下:4;1,4;2,4;3,4;1,2,4;1,3,4;2,3,4;1,2,3,4.故共有8种.所以一共有15+14+12+8=49种不同的选法.二、填空题7.(2015·新课标Ⅱ卷)(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.解析: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-a5.②①-②,得16(a+1)=2(a1+a3+a5)=2×32,∴a=3.8.(2014·浙江卷)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60种(用数字作答).三、解答题9.有4个不同的球,4个不同的盒子,现在要把球全部放入盒内.(1)共有几种放法?(2)恰有一个盒不放球,共有几种放法?(3)恰有一个盒放两个球,共有几种放法?(4)恰有两个盒不放球,共有几种放法?解析:(1)一个球一个球地放到盒子里,每个球都可有4种独立的放法.由分步计数原理,放法共有44=256种.(2)为保证“恰有一个盒子不放球”,先从4个盒子中任意拿出去1个;将4个球分为2,1,1三组,有C 24种分法;然后再从三个盒子中选一个放两个球,其余两个各放一个球,两个盒子全排列即可.由分步计数原理,共有C 14·C 24·C 13·A 22=144种放法.(3)“恰有一个盒内有2个球”,即另外的三个盒子共放2个球,每个盒子至多放1个球,即另外三个盒子中恰有一个空盒,因此,“恰有一个盒内有2个球”与“恰有一个盒子不放球”是一回事,故也有144种放法.(4)先从四个盒子中任意拿走两个,问题转化为:“4个球,两个盒子,每个盒子必放球,有几种放法?”从放球数目看,可分为3,1和2,2两类.第一类:可从4个球中先选3个,然后放入指定的一个盒子中即可,有C 34C 12种放法;第二类:有C 24种放法.因此共有C 34C 12+C 24=14种.由分步计数原理得“恰有两个盒内不放球”的放法有:14C 24=84种.10.已知(a +1)n展开式中的各项系数之和等于⎝⎛⎭⎪⎫165x 2+1x 5展开式的常数项,而(a +1)n 展开式中的二项式系数最大的项等于54,求a 的值.解析:⎝ ⎛⎭⎪⎫165x 2+1x 5的展开式的通项为T r +1=C r 5⎝ ⎛⎭⎪⎫165x 25-r ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x r =⎝ ⎛⎭⎪⎫1655-r C r5x 20-5r 2,令20-5r 2=0,得r =4,∴常数项为T 5=C 45·165=16.又∵(a+1)n的展开式的各项系数之和等于2n.∴2n=16,∴n=4.由二项式系数的性质知,(a+1)4展开式中二项式系数最大的项是中间项即第3项,T3=C24a2=54,解得a=±3.。
计数原理及二项式定理概念公式总结
计数原理及二项式定理概念公式总结计数原理和二项式定理是组合数学中的基本概念之一,被广泛应用于概率统计、离散数学、组合数学等领域。
下面将对这两个概念进行详细的解释和总结。
一、计数原理计数原理是组合数学中的一种基本原理,用于求解离散数学中的计数问题。
计数原理包括基本计数原理、乘法原理、加法原理和排列组合原理。
1.基本计数原理:基本计数原理是运用数学归纳法来解决计数问题的基本方法。
它的核心思想是将一个计数问题分解为若干个互相独立的子问题,再对子问题求解,最后将子问题的解累加得到原问题的解。
2.乘法原理:乘法原理是计数原理的一种特殊形式,用于解决多阶段决策类计数问题。
乘法原理的关键是将决策问题分解为多个阶段的决策子问题,然后通过求解每个子问题在相应阶段的可选项个数,再将各阶段的可选项个数相乘得到问题的解。
3.加法原理:加法原理是计数原理的另一种特殊形式,适用于解决分情况计数问题。
加法原理的核心思想是将计数问题分解为若干个情况,然后分别计算每种情况下的计数结果,最后将各种情况下计数结果相加得到问题的解。
4.排列组合原理:排列组合原理是计数原理的核心概念,描述了从给定元素集合中选取若干元素进行排列或组合的方法。
排列组合分为无重复元素的排列组合和有重复元素的排列组合两种情况。
-无重复元素的排列组合:若从n个不同元素中选取r个元素进行排列,称为排列数,用符号P(n,r)表示,排列数的计算公式为P(n,r)=n*(n-1)*...*(n-r+1)=n!/(n-r)。
若从n个不同元素中选取r个元素进行组合,称为组合数,用符号C(n,r)表示,组合数的计算公式为C(n,r)=P(n,r)/r!=n!/(r!*(n-r)。
-有重复元素的排列组合:若从n个相同元素中选取r个元素进行排列,称为重复排列,用符号P(n;r₁,r₂,...,r_k)表示,重复排列的计算公式为P(n;r₁,r₂,...,r_k)=n!/(r₁!*r₂!*...*r_k!),其中r₁,r₂,...,r_k分别表示重复元素的个数。
新高考 核心考点与题型 计数原理 第2讲 二项式定理 - 解析
第2讲二项式定理【考情考向分析】以理解和应用二项式定理为主,常考查二项展开式,通项公式以及二项式系数的性质,赋值法求系数的和也是考查的热点;本节内容在高考中以选择题、填空题的形式进行考查,难度中档.1.二项式定理(1)二项式定理:(a+b)n=C0n a n+C1n a n-1b+…+C r n a n-r b r+…+C n n b n(n∈N*);(2)通项公式:T r+1=C r n a n-r b r,它表示第r+1项;(3)二项式系数:二项展开式中各项的系数C0n,C1n,…,C n n.2.二项式系数的性质性质性质描述对称性与首末等距离的两个二项式系数相等,即C k n=C n-kn增减性二项式系数C k n 当k<n+12(n∈N*)时,是递增的当k>n+12(n∈N*)时,是递减的二项式系数最大值当n为偶数时,中间的一项2Cnn取得最大值当n为奇数时,中间的两项12Cnn-与12Cnn+取得最大值3.各二项式系数和(1)(a+b)n展开式的各二项式系数和:C0n+C1n+C2n+…+C n n=2n.(2)偶数项的二项式系数的和等于奇数项的二项式系数的和,即C0n+C2n+C4n+…=C1n+C3n+C5n+…=2n-1.[微点提醒] (a+b)n的展开式形式上的特点(1)项数为n+1.(2)各项的次数都等于二项式的幂指数n,即a与b的指数的和为n.(3)字母a按降幂排列,从第一项开始,次数由n逐项减1直到零;字母b按升幂排列,从第一项起,次数由零逐项增1直到n.(4)二项式的系数从C0n,C1n,一直到C n-1n,C n n.题型一 二项展开式考法(一) 求解形如(a +b )n (n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量 [例1]⎝⎛⎭⎫x 2+2x 5的展开式中x 4的系数为( ) A.10 B.20 C.40 D.80解 ⎝⎛⎭⎫x 2+2x 5的展开式的通项公式为T r +1=C r 5·(x 2)5-r ·⎝⎛⎭⎫2x r =C r 5·2r ·x 10-3r ,令10-3r =4, 得r =2.故展开式中x 4的系数为C 25·22=40. 规律方法 求形如(a +b )n (n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量的步骤第一步,利用二项式定理写出二项展开式的通项公式T r +1=C r n an -r b r,常把字母和系数分离开来(注意符号不要出错);第二步,根据题目中的相关条件(如常数项要求指数为零,有理项要求指数为整数)先列出相应方程(组)或不等式(组),解出r ;第三步,把r 代入通项公式中,即可求出T r +1,有时还需要先求n ,再求r ,才能求出T r +1或者其他量.【变式1】若(2x -a )5的二项展开式中x 3的系数为720,则a =________.解 (2x -a )5的展开式的通项公式为T r +1=(-1)r ·C r 5·(2x )5-r ·a r =(-1)r ·C r 5·25-r ·a r ·x 5-r , 令5-r =3,解得r =2,由(-1)2·C 25·25-2·a 2=720,解得a =±3. 【变式2】已知⎝⎛⎭⎫x -a x 5的展开式中x 5的系数为A ,x 2的系数为B ,若A +B =11, 则a =________.解 ⎝⎛⎭⎫x -a x 5的展开式的通项公式为T r +1=C r 5x 5-r ·⎝⎛⎭⎫-a x r =C r 5(-a )r x 5-32r .由5-32r =5, 得r =0,由5-32r =2,得r =2,所以A =C 05×(-a )0=1,B =C 25×(-a )2=10a 2, 则由1+10a 2=11,解得a =±1.考法(二) 求解形如(a +b )m (c +d )n (m ,n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量 [例2] (1-x )6(1+x )4的展开式中x 的系数是( )A.-4B.-3C.3D.4解 (1)法一:(1-x )6的展开式的通项为C m 6·(-x )m =C m 6(-1)m x m 2,(1+x )4的展开式的通项为C n 4·(x )n =C n 4x n 2,其中m =0,1,2,…,6,n =0,1,2,3,4,令m 2+n 2=1,得m +n =2, 于是(1-x )6(1+x )4的展开式中x 的系数为C 06·(-1)0·C 24+C 16·(-1)1·C 14+C 26·(-1)2·C 04=-3.法二:(1-x )6(1+x )4=[(1-x )(1+x )]4(1-x )2=(1-x )4(1-2x +x ).于是(1-x )6(1+x )4的展开式中x 的系数为C 04·1+C 14·(-1)1·1=-3. 规律方法 求形如(a +b )m (c +d )n (m ,n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量的步骤 第一步,根据二项式定理把(a +b )m 与(c +d )n 分别展开,并写出其通项公式;第二步,根据特定项的次数,分析特定项可由(a +b )m 与(c +d )n 的展开式中的哪些项相乘得到;第三步,把相乘后的项合并即可得到所求特定项或相关量.【变式1】已知(x -1)(ax +1)6的展开式中含x 2项的系数为0,则正实数a =________.解 (ax +1)6的展开式中含x 2项的系数为C 46a 2,含x 项的系数为C 56a ,由(x -1)(ax +1)6的展开式中含x 2项的系数为0,得-C 46a 2+C 56a =0,因为a 为正实数,所以15a =6,所以a =25. 【变式2】在(1-x 3)(2+x )6的展开式中,x 5的系数是________.(用数字作答)解:二项展开式中,含x 5的项是C 562x 5-x 3C 2624x 2=-228x 5,所以x 5的系数是-228.考法(三) 求形如(a +b +c )n (n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量 [例3] (x 2+x +y )5的展开式中x 5y 2的系数为( )A.10B.20C.30D.60解 (x 2+x +y )5的展开式的通项为T r +1=C r 5(x 2+x )5-r ·y r ,令r =2,则T 3=C 25(x 2+x )3y 2, 又(x 2+x )3的展开式的通项为T k +1=C k 3(x 2)3-k ·x k =C k 3x 6-k ,令6-k =5,则k =1, 所以(x 2+x +y )5的展开式中,x 5y 2的系数为C 25C 13=30.规律方法 求形如(a +b +c )n (n ∈N *)的展开式中与特定项相关的量的步骤 第一步,把三项的和a +b +c 看成是(a +b )与c 两项的和; 第二步,根据二项式定理写出[(a +b )+c ]n 的展开式的通项; 第三步,对特定项的次数进行分析,弄清特定项是由(a +b )n -r的展开式中的哪些项和c r 相乘得到的;第四步,把相乘后的项合并即可得到所求特定项或相关量. 【变式1】将⎝⎛⎭⎫x +4x -43展开后,常数项是________. 解 ⎝⎛⎭⎫x +4x -43=⎝⎛⎭⎫x -2x 6展开式的通项是C k 6(x )6-k ·⎝⎛⎭⎫-2x k =(-2)k ·C k 6x 3-k . 令3-k =0,得k =3.所以常数项是C 36(-2)3=-160.【变式2】⎝⎛⎭⎫x 2+1x +25(x >0)的展开式中的常数项为________.解 ⎝⎛⎭⎫x 2+1x +25(x >0)可化为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 10,因而T r +1=C r 10⎝⎛⎭⎫1210-r (x )10-2r ,令10-2r =0,得r =5,故展开式中的常数项为C 510·⎝⎛⎭⎫125=6322.题型二 二项式系数的和与各项的系数和问题典例1 设2002002210200)14(x a x a x a a x ++++=- ,求: ①展开式中各二项式系数的和;②展开式中各项系数的和;③19931a a a +++ 的值④20042a a a +++ 的值⑤20021a a a +++ 的值【思路解析】本题级出二项式及其二项展开式求各系数和或部分系数和,可用赋值法,即令x 取特殊值来解决。
【高中数学】计数原理(2)-- 二项式定理
【高中数学】计数原理(2)---二项式定理注意:后面有一份高中数学选修2-2的综合测试题及参考答案一、基本知识点1、二项式定理:)()(1110*--∈+++++=+N n b C b a C b a C a C b a nn n r r n r n n n n n n2、几个基本概念(1)二项展开式:右边的多项式叫做nb a )(+的二项展开式 (2)项数:二项展开式中共有1+n 项(3)二项式系数:),,2,1,0(n r C r n =叫做二项展开式中第1+r 项的二项式系数 (4)通项:展开式的第1+r 项,即),,1,0(1n r b a C T r r n r n r ==-+3、展开式的特点(1)系数:都是组合数,依次为C 0n 、C 1n 、C 2n 、C n n 、…、C nn (2)指数的特点:①a 的指数 由n0(降幂) ②b 的指数由0n (升幂)③a 和b 的指数和为n.(3)展开式是一个恒等式,a ,b 可取任意的复数,n 为任意的自然数。
4、二项式系数的性质:(1)对称性:在二项展开式中,与首末两端等距离的任意两项的二项式系数相等。
即 (2)增减性与最值:二项式系数先增后减且在中间取得最大值当n 是偶数时,中间一项取得最大值2nn C当n 是奇数时,中间两项相等且同时取得最大值21-n nC =21+n n C(3)二项式系数的和: 奇数项的二项式系数的和等于偶数项的二项式系数和。
即二项式定理常见题型: 一、求二项展开式 1.“nb a )(+”型的展开式 例1.求4)13(xx +的展开式;mn n mn C C -=nnn k n n n n C C C C C 2210=+⋅⋅⋅++⋅⋅⋅+++∴ 0213n-1nn n nC +C +=C +C +=22.“nb a )(-”型的展开式 例2.求4)13(xx -的展开式;3.二项式展开式的“逆用”例3.计算c C C C nn nn n n n 3)1( (279313)21-++-+-;二、通项公式的应用 1.确定二项式中的有关元素 例4.已知9)2(x xa -的展开式中3x 的系数为49,常数a 的值为 .2.确定二项展开式的常数项 例5.103)1(xx -展开式中的常数项是 .3.求单一二项式指定幂的系数 例6. 92)21(xx -展开式中9x 的系数是 .三、求几个二项式的和(积)的展开式中的条件项的系数例7.5432)1()1()1()1()1(-+---+---x x x x x 的展开式中,2x 的系数等于 .例8.72)2)(1-+x x (的展开式中,3x 项的系数是 . 四、利用二项式定理的性质解题 1. 求中间项 例9.求(103)1xx -的展开式的中间项;2. 求有理项 例10.求103)1(xx -的展开式中有理项共有 项;3. 求系数最大或最小项(1)特殊的系数最大或最小问题例11.在二项式11)1(-x 的展开式中,系数最小的项的系数是 . (2)一般的系数最大或最小问题 例12.求84)21(xx +展开式中系数最大的项.(3)系数绝对值最大的项例13.在(7)y x -的展开式中,系数绝对值最大项是 .五、利用“赋值法”求部分项系数,二项式系数和 例14.若443322104)32(x a x a x a x a a x ++++=+,则2312420)()(a a a a a +-++的值为 .例15.设0155666...)12(a x a x a x a x ++++=-,则=++++6210...a a a a . 六、利用二项式定理求近似值例16.求6998.0的近似值,使误差小于001.0.七、利用二项式定理证明整除问题 例17.求证:15151-能被7整除。
计数原理与二项式定理
计数原理与二项式定理一、计数原理计数原理是数学中的一种基本方法,用于计算事件发生的可能性和计数问题。
这一原理主要包括排列、组合和分配原理。
1.排列原理排列是指在一组元素中取出若干个元素按照一定顺序排列的方法。
排列原理是指,对于一个有n个元素的集合,从中取出m个元素进行排列时,可以得到的不同排列数为:P(n,m)=n!/(n-m)!其中n!表示n的阶乘,即n!=n*(n-1)*(n-2)*…*3*2*12.组合原理组合是指在一组元素中取出若干个元素,不考虑顺序的方法。
组合原理是指,对于一个有n个元素的集合,从中取出m个元素进行组合时,可以得到的不同组合数为:C(n,m)=n!/(m!(n-m)!)3.分配原理分配原理是指,将n个物体分配给r个不同的盒子中去,每个盒子中可以有0个或多个物体,要求所有物体都要分完的方法。
分配原理可以用斯特林数或简单的计算方法得到。
二项式定理是数学中的一个重要定理,描述了一个二项式的乘积的展开式。
具体表述如下:对于任意实数a和b,以及正整数n,有以下的等式成立:(a+b)^n=C(n,0)a^nb^0+C(n,1)a^(n-1)b^1+C(n,2)a^(n-2)b^2+…+C(n,n-1)a^1b^(n-1)+C(n,n)a^0b^n其中C(n,m)表示从n个元素中取出m个元素的组合数。
二项式定理的展开式被称为二项式展开式,展开后的每一项被称为二项式系数,可以由组合数的形式表示。
二项式定理的表述非常简洁,但具有广泛的应用。
它可以用于计算多项式的幂、二项式系数的求解、概率论等多个领域。
总结:计数原理是一种重要的数学方法,用于解决计数问题。
它包括排列原理、组合原理和分配原理。
排列原理用于计算在有限集合中从中取出若干元素进行排列的不同可能性。
组合原理用于计算在有限集合中从中取出若干元素进行组合的不同可能性。
分配原理用于将若干物体分配给一组盒子中,每个盒子可以为空或包含多个物体。
第六章 计数原理(公式、定理、结论图表)--2023年高考数学必背知识手册(新教材)
第六章计数原理(公式、定理、结论图表)一、计数原理1.分类加法计数原理概念:完成一件事有n 类不同方案,在第1类方案中有1m 种不同的方法,在第2类方案中有2m 种不同的方法,…,在第n 类方案中有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有12n N m m m =++⋅⋅⋅+种不同的方法(也称加法原理)特征:(1)任何一类方案都能完成这件事;(2)各类方案之间相互独立;(3)分类要做到“不重不漏”2.分步乘法计数原理概念:完成一件事需要n 个步骤,做第1步有1m 种不同的方法,做第2步有2m 种不同的方法,…,做第n 步有n m 种不同的方法,那么,完成这件事共有12n N m m m =⨯⨯⋅⋅⋅⨯种不同的方法(也称乘法原理)特征:(1)任何一步都不能单独完成这件事;(2)各步之间相互依存;(3)分步要做到“步骤完整”3.两个原理的联系与区别⑴.联系:分类加法计数原理和分步乘法计数原理都是解决计数问题最基本、最重要的方法.⑵区别分类加法计数原理分步乘法计数原理区别一完成一件事共有n 类办法,关键词是“分类”完成一件事共有n 个步骤,关键词是“分步”区别二每类办法中的每种方法都能独立地完成这件事,它是独立的、一次的且每种方法得到的都是最后结果,只需一种方法就可完成这件事除最后一步外,其他每步得到的只是中间结果,任何一步都不能独立完成这件事,缺少任何一步也不能完成这件事,只有各个步骤都完成了,才能完成这件事区别三各类办法之间是互斥的、并列的、独立的各步之间是关联的、独立的,“关联”确保不遗漏,“独立”确保不重复4、计数原理的解题步骤(1)指明要完成一件什么事,并依事件特点确定是“分n 类”还是“分n 步”;(2)求每“类”或每“步”中不同方法的种数;(3)利用“相加”或“相乘”得到完成事件的方法总数;(4)作答。
5、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n m m m m =⋅⋅⋅⋅。
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专项-二项式定理
知识点
1.二项式定理:
011()()n n n r n r r n n
n n n n a b C a C a b C a b C b n N --*+=+++++∈L L ,
2.基本概念:
①二项式展开式:右边的多项式叫做()n
a b +的二项展开式。
②二项式系数:展开式中各项的系数r
n 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r n r
r n C a b -叫做二项式展开式的通项。
用1r n r r
r n
T C a b -+=表示。
3.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。
()n a b +与()n
b 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 n
n 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)。
4.常用的结论:
令1,,a b x == 0122(1)()n r r n n n n n n n x C C x C x C x C x n N *+=++++++∈L L 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 *
-=-+-+++-∈L L
5.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 =, (1)
k 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 n n
n n n n n C C C C C ++++++=L L , 变形式1221r n n
n n n n C C C C +++++=-L L 。
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 -+-++-=-=L ,
从而得到:02421321
11222
r r n
n n n n n n n n C C C C C C C +-++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅=++++⋅⋅⋅=
⨯=L ④奇数项的系数和与偶数项的系数和:
00112220120120011222021210
01230123()()1, (1)1,(1)n n n n n n
n n 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 ----+=++++=+++++=++++=++++=++++=+---------=--+-++=-----L L L L L L 令则①令则024135(1)(1),()
2
(1)(1),()
2
n n n n n
n a a a a a a a a a a a a ----++-++++=+---+++=L L 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 n
C 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 n
C
-,12n n
C
+同时取得最
大值。
⑥系数的最大项:求()n
a 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112
r r
r r A A A A +++≥⎧⎨≥⎩,从而解出r 来。
题型一 二项式定理的逆用;
【例1】12321
666 .n n n n n n C C C C -+⋅+⋅++⋅=L
【过关练习】
1231393 .n n n n n n C C C C -++++=L
题型二 利用通项公式求x n 的系数;
【例1】
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?
【过关练习】 求29
1()2x x
-
展开式中9x 的系数?
题型三 利用通项公式求常数项;
【例1】求二项式210(
x +的展开式中的常数项?
【过关练习】 求二项式6
1(2)2x x
-的展开式中的常数项?
题型四 利用通项公式,再讨论而确定有理数项;
【例1】求二项式9
展开式中的有理项?
题型五 奇数项的二项式系数和=偶数项的二项式系数和;
【例1】若
n 展开式中偶数项系数和为256-,求n .
【过关练习】
若n 的展开式中,所有的奇数项的系数和为1024,求它的中间项。
题型六 最大系数,最大项;
【例1】已知1(2)2
n x +,若展开式中第5项,第6项与第7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大项的系数是多少?
【过关练习】
在2()n
a b +的展开式中,二项式系数最大的项是多少?
题型七 含有三项变两项;
【例1】求当25
(32)x x ++的展开式中x 的一次项的系数?
【过关练习】 求式子31
(2)x x
+-的常数项?
题型八 两个二项式相乘;
【例1】3
4
2
(12)(1)x x x +-求展开式中的系数.
【过关练习】
610
(1(1+
求展开式中的常数项.
题型九 赋值法;
【例1】
设二项式1)n x
的展开式的各项系数的和为p ,所有二项式系数的和为s ,若
272p s +=,则n 等于多少?
【过关练习】
1.若的展开式中各项系数之和为64,则展开式的常数项为多少?
n
x x ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-13
题型十 奇数项的系数和与偶数项的系数和;
【例1】2006
(,,,_____.x x S x S -=
=在的二项展开式中含的奇次幂的项之和为当
题型十一 整除性;
【例1】证明:22
*3
89()n n n N +--∈能被64整除
课后练习
【补救练习】
1.554321
54321012345(2),____.x a x a x a x a x a x a a a a a a -=+++++++++=若则
2.若21()n x x
+的二项展开式中第5项为常数项,则____.n = 3.写出在7
()a b -的展开式中,系数最大的项?系数最小的项?
4.若展开式前三项的二项式系数和等于79,求1(2)2
n x +的展开式中系数最大的项? 5.在10
(12)x +的展开式中系数最大的项是多少? 6.2*31(1)(),28,______.n x x x n N n n x
+++∈≤≤=已知的展开式中没有常数项且则 7.在
(
2n x 的展开式中,只有第5项的二项式最大,则展开式中的常数项是多少? 8.2009
1232009200912
0123200922009(12)
(),222
a a a x a a x a x a x a x x R -=+++++∈++⋅⋅⋅+L 若则
的值为 【巩固练习】
1.二项式n
4x 1x 2⎪⎭⎫ ⎝
⎛+ (n ∈N)的展开式中,前三项的系数依次成等差数列,则此展开式有理项的项数是
( )
A .1
B .2
C .3
D .4
2.写出11
)(y x -的展开式中:
(1)二项式系数最大的项;
(2)项的系数绝对值最大的项;
(3)项的系数最大的项和系数最小的项; (4)二项式系数的和; (5)各项系数的和
【拔高练习】 1.若n x
x )1
(6
6+
展开式中第二、三、四项的二项式系数成等差数列.
(1) 求n 的值;
(2)此展开式中是否有常数项,为什么? 2.已知(
1
24
x +)n 的展开式中前三项的二项式系数的和等于37,求展式中二项式系数最大的项的系数.
3.是否存在等差数列{}n a ,使n
n n 1n 2n 31n 20n 12
n C a C a C a C a ⋅=+⋅⋅⋅++++对任意*N n ∈都成立?若存在,求出数列{}n a 的通项公式;若不存在,请说明理由.
4.某地现有耕地100000亩,规划10年后粮食单产比现在增加22%,人均粮食占有量比现在提高10%。
如
果人口年增加率为1%,那么耕地平均每年至多只能减少多少亩(精确到1亩)?
5. 设f(x)=(1+x)m +(1+x)n (m 、n N ∈),若其展开式中,关于x 的一次项系数为11,试问:m 、n 取何值时,f(x)
的展开式中含x 2项的系数取最小值,并求出这个最小值.。