(最新经营)排列组合二项式定理与概率及统计

主讲人：黄冈中学高级教师汤彩仙

一、复习策略

排列与组合是高中数学中从内容到方法均比较独特的一个组成部分，是进一步学习概率论的基础知识，该部分内容，不论其思想方法和解题均有特殊性，概念性强，抽象性强，思维方法新颖，解题过程极易犯“重复”或“遗漏”的错误，且且结果数目较大，无法一一检验，因此给考生带来一定困难．解决问题的关键是加深对概念的理解，掌握知识的内于联系和区别，科学周全的思考、分析问题．

二项式定理是进一步学习概率论和数理统计的基础知识，把握二项展开式及其通项公式的相互联系和应用是重点．

概率则是概率论入门，目前的概率知识只是为进一步学习概率和统计打好基础，做好铺垫．学习中要注意基本概念的理解，要注意与其他数学知识的联系，要通过一些典型问题的分析，总结运用知识解决问题的思维规律．

纵观近几年高考，排列、组合、二项式定理几乎每年必考，考题多以选择题、填空题出现，题小而灵活，涉及知识点均于两三个左右，综合运用排列组合知识，分类计数和分步计数原理；二项式定理及二项式系数的性质计算或论证一些较简单而有趣的小题也于高考题中常见，概率及概率统计的内容，从近几年新课程卷高考来看，每年均有一道解答题，占12分左右．

排列与组合的应用题，是高考常见题型，其中主要考查有附加条件的应用问题.解决这类问题通常有三种途径:(1)以元素为主，应先满足特殊元素的要求，再考虑其他元素.(2)

以位置为主考虑，即先满足特殊位置的要求，再考虑其他位置.(3)先不考虑附加条件，计算出排列或组合数，再减去不符合要求的排列数或组合数.（4）某些元素要求必须相邻时，可以先将这些元素看作一个元素，与其他元素排列后，再考虑相邻元素的内部排列，这种方法称为“捆绑法”；（5）某些元素不相邻排列时，可以先排其他元素，再将这些不相邻元素插入空挡，这种方法称为“插空法”；

于求解排列与组合应用问题时，应注意：

(1)把具体问题转化或归结为排列或组合问题；

(2)通过分析确定运用分类计数原理还是分步计数原理；

(3)分析题目条件，避免“选取”时重复和遗漏；

(4)列出式子计算和作答．

二、典例剖析

题型一：排列组合应用题

解决此类问题的方法是：直接法，先考虑特殊元素（或特殊位置），再考虑其他元素（或位置）；间接法，所有排法中减去不合要求的排法数；对于复杂的应用题，要合理设计解题步骤，一般是先分组，后分步，要求不重不漏，符合条件．

例1、（08安徽理12）12名同学合影，站成了前排4人后排8人．现摄影师要从后排8人中抽2人调整到前排，若其他人的相对顺序不变，则不同调整方法的种数是（）A．B．C．D．

解：

从后排8人中选2人共种选法，这2人插入前排4人中且保证前排人的顺序不变，则先从4人中的5个空挡插入一人，有5种插法；余下的一人则要插入前排5人的空挡，有6种插法，故为；综上知选C．

例2、（08湖北理6）将5名志愿者分配到3个不同的奥运场馆参加接待工作，每个场馆至少分配一名志愿者的方案种数为（）

A．540B．300C．180D．150

解：

将5分成满足题意的3份有1，1，3与2，2，1两种，所以共有

种方案，故D正确．

例3、四棱锥的8条棱代表8种不同的化工产品，有公共点的两条棱代表的化工产品放于同一仓库是危险的，没有公共顶点的两条棱代表的化工产品放于同一仓库是安全的，现打算用编号为①、②、③、④的4个仓库存放这8种化工产品，那么安全存放的不同方法种数为（）

A．96B．48C．24D．0

解：

由题意分析，如图，先把标号为1，2，3，4号化工产品分别放入①②③④4个仓库内共有种放法；再把标号为5，6，7，8号化工产品对应按要求安全存放：7放入①，8放入②，5放入③，6放入④；或者6放入①，7放入②，8放入③，5放入④；两种放法．综上所述：共有种放法．故选B．

例4、于正方体中，过任意两个顶点的直线中成异面直线的有____________对．

解法一：

连成两条异面直线需要4个点，因此于正方体8个顶点中任取4个点有种取法．每4个点可分共面和不共面两种情况，共面的不符合条件得去掉.因为于6个表面和6个体对角面中均有四点共面，故有种．但不共面的4点可构成四面体，而每个四面体有3对异面直线，故共有对．

解法二：

一个正方体共有12条棱、12条面对角线、4条体对角线，计28条，任取两条有种情况，除去其中共面的情况：（1）6个表面，每个面上有6条线共面，共有条；（2）6个体对角面，每个面上也有6条线共面，共有条；（3）从同一顶点出发有3条面对角线，任意两条线均共面，共有，故共有异面直线－－－

=174对．

题型二：求展开式中的系数

例5、（08广东理10）已知（是正整数）的展开式中，的系数小于120，则__________．

解：

按二项式定理展开的通项为，我们知道的系数为，即，也即，而是正整数，故只能取1．

例6、若多项式，则a9等于（）A．9B．10C．－9D．－10

解：

=

∴．

例7、展开式中第6项与第7项的系数的绝对值相等，求展开式中系数最大的项和系数绝对值最大的项．

解：

，依题意有，∴n=8．则展开式中二项式系数最大的项为．

设第r＋1项系数的绝对值最大，则有

．

则系数绝对值最大项为．

例8、求证：．

证：（法一）倒序相加：设①

又∵②

∵，∴，

由①＋②得：，∴，

即．

（法二）：左边各组合数的通项为，∴．

（法三）：

题型三：求复杂事件的概率

例9、（08福建理5）某一批花生种子，如果每1粒发芽的概率为，那么播下4粒种子恰有2粒发芽的概率是（）

A．B．C．D．

解：由．

例10、甲、乙两个围棋队各5名队员按事先排好的顺序进行擂台赛，双方1号队员先赛，负者被淘汰，然后负方的队员2号再与对方的获胜队员再赛，负者又被淘汰，一直这样进行下去，直到有一方队员全被淘汰时，另一方获胜，假设每个队员的实力相当，则甲方有4名队员被淘汰，且最后战胜乙方的概率是多少？

解：

根据比赛规则可知，一共比赛了9场，且且最后一场是甲方的5号队员战胜乙方的5号队员，而甲方的前4名队员于前8场比赛中被淘汰，也就是于8次独立重复试验中该事件恰好发生4次的概率，可得，又第9场甲方的5号队员战胜乙方的5号队员的概率为，所以所求的概率为．

题型四：求离散型随机变量的分布列、期望和方差

例11、某先生居住于城镇的A处，准备开车到单位B处上班.若该地各路段发生堵车事件均是相互独立的，且于同一路段发生堵车事件最多只有一次，发生堵车事件的概率如