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新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题19 计数原理与二项式定理(2份打包,原卷版+解析版)
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这是一份新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题19 计数原理与二项式定理(2份打包,原卷版+解析版),文件包含新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题19计数原理与二项式定理原卷版doc、新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题19计数原理与二项式定理解析版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共32页, 欢迎下载使用。
一、知识速览
二、考点速览
知识点1 两个计数原理
1、分类加法计数原理:完成一件事有两类不同方案.在第1类方案中有m种不同的方法,在第2类方案中有n种不同的方法,完成这件事共有N=m+n种不同的方法。
2、分步乘法计数原理:完成一件事需要两个步骤.做第1步有m种不同的方法,做第2步有n种不同的方法,完成这件事共有N=m·n种不同的方法。
3、两个计数原理的综合应用
如果完成一件事的各种方法是相互独立的,那么计算完成这件事的方法数时,使用分类计数原理.如果完成一件事的各个步骤是相互联系的,即各个步骤都必须完成,这件事才告完成,那么计算完成这件事的方法数时,使用分步计数原理.
知识点2 排列与组合
1、排列与排列数
(1)定义:从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素排成一列,叫做从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的一个排列.从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的所有排列的个数,叫做从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的排列数,用符号 SKIPIF 1 < 0 表示.
(2)排列数的公式: SKIPIF 1 < 0 .
特例:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;规定: SKIPIF 1 < 0 .
(3)排列数的性质:① SKIPIF 1 < 0 ;② SKIPIF 1 < 0 ;③ SKIPIF 1 < 0 .
2、组合与组合数
(1)定义:从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素并成一组,叫做从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的一个组合.从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的所有组合的个数,叫做从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的组合数,用符号 SKIPIF 1 < 0 表示.
(2)组合数公式及其推导
求从 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的排列数 SKIPIF 1 < 0 ,可以按以下两步来考虑:
第一步,先求出从这 SKIPIF 1 < 0 个不同元素中取出 SKIPIF 1 < 0 个元素的组合数 SKIPIF 1 < 0 ;
第二步,求每一个组合中 SKIPIF 1 < 0 个元素的全排列数 SKIPIF 1 < 0 ;
根据分步计数原理,得到 SKIPIF 1 < 0 ;
因此 SKIPIF 1 < 0 .
这里 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,这个公式叫做组合数公式.因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以组合数公式还可表示为: SKIPIF 1 < 0 .特例: SKIPIF 1 < 0 .
注意:组合数公式的推导方法是一种重要的解题方法!在以后学习排列组合的混合问题时,一般都是按先取后排(先组合后排列)的顺序解决问题.公式 SKIPIF 1 < 0 常用于具体数字计算, SKIPIF 1 < 0 常用于含字母算式的化简或证明.
(3)组合数的主要性质:① SKIPIF 1 < 0 ;② SKIPIF 1 < 0 .
3、排列和组合的区别
(1)组合:取出的元素地位平等,没有不同去向和分工.
(2)排列:取出的元素地位不同,去向、分工或职位不同.
【注意】排列、组合都是研究事物在某种给定的模式下所有可能的配置数目问题,它们之间的主要区别在于是否要考虑选出元素的先后顺序,不需要考虑顺序的是组合问题,需要考虑顺序的是排列问题.排列是在组合的基础上对入选的元素进行排队,因此,分析解决排列组合综合问题的基本思维是“先组合,后排列”.
知识点3 二项式定理
1、二项式定理
(1)二项式定理: SKIPIF 1 < 0 ,
(2)通项公式: SKIPIF 1 < 0 ,表示展开式的第 SKIPIF 1 < 0 项:,
(3)二项式系数:系数 SKIPIF 1 < 0 (r=0,1,2,…,n)叫做二项式系数,
(4)两个常用的二项展开式:
①()
②
2、二项式展开式中的最值问题
(1)二项式系数的性质:
= 1 \* GB3 ①每一行两端都是 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ;其余每个数都等于它“肩上”两个数的和,即 SKIPIF 1 < 0 .
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②对称性每一行中,与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)二项式系数先增后减中间项最大
= 1 \* GB3 ①如果二项式的幂指数 SKIPIF 1 < 0 是偶数,则中间一项 SKIPIF 1 < 0 的二项式系数 SKIPIF 1 < 0 最大;
= 2 \* GB3 ②如果二项式的幂指数 SKIPIF 1 < 0 是奇数,则中间两项 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的二项式系数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 相等且最大.
(3)系数的最大项
求 SKIPIF 1 < 0 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 SKIPIF 1 < 0 ,
设第 SKIPIF 1 < 0 项系数最大,应有 SKIPIF 1 < 0 ,从而解出 SKIPIF 1 < 0 来.
3、二项展开式中的系数和问题
(1)二项式系数和令 SKIPIF 1 < 0 ,则二项式系数的和为 SKIPIF 1 < 0 ,
变形式 SKIPIF 1 < 0 .
(2)奇数项的二项式系数和等于偶数项的二项式系数和在二项式定理中,令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
从而得到: SKIPIF 1 < 0 .
(3)若 SKIPIF 1 < 0 ,则
①常数项:令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 .
②各项系数和:令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 .
一、求解排列应用问题的六种常用方法
1、直接法:把符合条件的排列数直接列式计算;
2、优先法:优先安排特殊元素或特殊位置;
3、捆绑法:相隔问题把相邻元素看作一个整体与其他元素一起排列,同时注意捆绑元素的内部排列;
4、插空法:不相邻问题,先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻的元素插在前面元素排列的空当中;
5、定序问题除法处理:对于定序问题,可先不考虑顺序限制,排列后再除以定序元素的全排列
6、间接法:正难则反、等价转化的方法
【典例1】(2023上·贵州贵阳·高三校联考阶段练习)贵州省首届“美丽乡村”篮球联赛总决赛在黔东南苗族侗族自治州台江县台盘村开赛.该联赛由台盘村“六月六”吃新节篮球赛发展演变而来,被网友称为“村BA”.村BA给全国人民展现的不仅是贵州人热爱生活的精神,更展现了如今欣欣向荣的贵州山水人文,同时给贵州的旅游带来巨大的收益.2023年8月20日晚上村BA西南大区赛总决赛落下帷幕,为庆祝比赛顺利结束,主办方设置一场扣篮表演,分别由重庆、贵州、四川、云南代表队每队各选出2名球员参加扣篮表演,贵州队作为东道主,扣篮表演必须在第一位及最后一位,那么一共有( )种表演顺序.
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】由题意易知,一共有8个人需要排列.
先确定贵州两名球员的顺序为 SKIPIF 1 < 0 ,在确定其余6人顺序为 SKIPIF 1 < 0 ,
由分步乘法原理可得一共有 SKIPIF 1 < 0 种顺序.故选:C.
【典例2】(2023上·重庆·高三重庆一中校考阶段练习)现有4男3女共7个人排成一排照相,其中三个女生不全相邻的排法种数为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】7个人全排列诚去3个女生全部相邻的情形,即 SKIPIF 1 < 0 ,故选:B.
【典例3】(2022上·贵州贵阳·高三贵阳一中校考阶段练习)高三年级某班组织元旦晚会,共准备了甲、乙、丙、丁、戊五个节目,出场时要求甲、乙、丙三个节目顺序为“甲、乙、丙”或“丙、乙、甲”(可以不相邻),则这样的出场排序有( )
A.24种 B.40种 C.60种 D.84种
【答案】B
【解析】五个元素的全排列数为 SKIPIF 1 < 0 ,
由于要求甲、乙、丙在排列中顺序为“甲、乙、丙”或“丙、乙、甲” 2种排法,
所以满足条件的排法有 SKIPIF 1 < 0 .故选:B.
【典例4】(2023·湖南永州·统考一模)为全面推进乡村振兴,永州市举办了“村晚兴乡村”活动,晚会有《走,去永州》《扬鞭催马运粮忙》《数幸福》《乡村振兴唱起来》四个节目,若要对这四个节目进行排序,要求《数幸福》与《乡村振兴唱起来》相邻,则不同的排列种数为 (用数字作答).
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由于《数幸福》与《乡村振兴唱起来》相邻,所以两者“捆绑”,
则不同的排列种数为 SKIPIF 1 < 0 种.
【典例5】(2023上·上海·高三延安中学校考期中)从甲、乙等5人中任选3人参加三个不同项目的比赛,要求每个项目都有人参加,则甲、乙中至少有1人入选的不同参赛方案共有 种.
【答案】54
【解析】若甲、乙等5人中任选3人参加三个不同项目的比赛,共有 SKIPIF 1 < 0 种不同参赛方案,
若没有甲、乙入选的不同参赛方案共有 SKIPIF 1 < 0 种,
所以甲、乙中至少有1人入选的不同参赛方案共有 SKIPIF 1 < 0 种.
二、组合问题的常见类型与处理方法
(1)“含有”或“不含有”某些元素的组合题型:“含”,则先将这些元素取出,再由另外元素补足;“不含”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中选取.
(2)“至少”或“至多”含有几个元素的题型:若直接法分类复杂时,逆向思维,间接求解.
【典例1】(2023上·河北邢台·高三校联考期中)现有红色、黄色、蓝色的小球各4个,每个小球上都标有不同的编号.从中任取3个小球,若这3个小球颜色不全相同,且至少有一个红色小球,不同取法有( )
A.160种 B.220种 C.256种 D.472种
【答案】A
【解析】若取出的球中有1个红球,不同的取法有 SKIPIF 1 < 0 种;
若取出的球中有2个红球,不同的取法有 SKIPIF 1 < 0 种.
故不同取法有 SKIPIF 1 < 0 种.故选:A.
【典例2】(2023·云南·高三校联考模拟预测)2023年的五一劳动节是疫情后的第一个小长假,公司筹备优秀员工假期免费旅游.除常见的五个旅游热门地北京、上海、广州、深圳、成都外,淄博烧烤火爆全国,则甲、乙、丙、丁四个部门至少有三个部门所选旅游地全不相同的方法种数共有( )
A.1800 B.1080 C.720 D.360
【答案】B
【解析】①恰有2个部门所选的旅游地相同,
第一步,先将选相同的2个部门取出,有 SKIPIF 1 < 0 种;
第二步,从6个旅游地中选出3个排序,有 SKIPIF 1 < 0 种,
根据分步计数原理可得,方法有 SKIPIF 1 < 0 种;
②4个部门所选的旅游地都不相同的方法有 SKIPIF 1 < 0 种,
根据分类加法计数原理得,甲、乙、丙、丁四个部门至少有三个部门所选旅游地全不相同的
方法种数共有 SKIPIF 1 < 0 种.故选:B
三、分组分配问题的解题思路
分组、分配问题是排列组合的综合问题,解题思想是先分组后分配
(1)分组问题属于“组合”问题,常见的分组方法有三种:
①完全均匀分组,每组元素的个数都相等;
②部分均匀分组,应注意不要重复;
③完全非均匀分组,这种分组不考虑重复现象.
(2)分配问题属于“排列”问题,常见的分配方法有三种:
①相同元素的分配问题,常用“挡板法”;
②不同元素的分配问题,利用分步乘法计数原理,先分组,后分配;
③有限制条件的分配问题,采用分类求解.
【典例1】(2023上·江苏常州·高三统考期中)将5本不同的书分发给4位同学,其中甲、乙两本书不能同时发给某一位同学,每位同学都发到书,每本书只能给一位同学,则不同的分配方案数为 (用数字作答)
【答案】216
【解析】5本书送4人,每位同学都发到书,每本书只能给一位同学,共有 SKIPIF 1 < 0 种方案,
甲乙两本书同时发给某一个同学,每位同学都发到书,每本书只能给一位同学,
则剩余3本书分别给3位同学,有 SKIPIF 1 < 0 种方案,
综上,不同的分配方案数为 SKIPIF 1 < 0 种.
【典例2】(2023上·广东广州·高三空港实验中学校考期中)将甲、乙、丙、丁四人安排到篮球与演讲比赛现场进行任务工作,每个比赛现场需要两人,则甲、乙安排在一起的概率为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】将四人分成两人两组共有 SKIPIF 1 < 0 种,
再安排四人到篮球与演讲比赛现场进行服务工作有 SKIPIF 1 < 0 种,
又甲、乙安排在一起共有 SKIPIF 1 < 0 种,
所以甲、乙安排在一起的概率为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023上·安徽·高三宿城一中校联考阶段练习)某高校开设了乒乓球,羽毛球,篮球,小提琴,书法五门选修课程可供学习,要求每位同学每学年至多选2门,该校学生小明想用前3学年将五门选修课程选完,则小明的不同选修方式有 种.(用数字作答)
【答案】90
【解析】由题意,前三年修完5门选修课程,每学年至多选2门,
则小明同学每年所修课程数为1,2,2,
先将5门学科按1,2,2分成三组,有 SKIPIF 1 < 0 种方法,
再分到这三个学年,有 SKIPIF 1 < 0 种不同方法,
由分步乘法计数原理得,不同选修方式共有 SKIPIF 1 < 0 种.
【典例4】(2023上·重庆·高三统考期中)为落实立德树人的根本任务,践行五育并举,某学校开设 SKIPIF 1 < 0 三门劳动教育校本课程,现有甲、乙、丙、丁、戊五位同学报名参加该校劳动教育校本课程的学习,每位同学仅报一门,每门至少有一位同学参加,则不同的报名方法有( )
A.60种 B.150种 C.180种 D.300种
【答案】B
【解析】根据题意,甲、乙、丙、丁、戊五位同学选 SKIPIF 1 < 0 三门德育校本课程,
每位同学仅报一门,每门至少有一位同学参加,需要分三组,有两类情况,
①三组人数为1、1、3,此时有 SKIPIF 1 < 0 种;
②三组人数为2、2、1,此时有 SKIPIF 1 < 0 种.
所以不同的报名方法共有60+90=150种.故选:B.
四、二项展开式中的特定项求解
二项展开式中的特定项,是指展开式中的某一项,如第n项、常数项、有理项等,求解二项展开式中的特定项的关键点如下:
(1)求通项,利用(a+b)n的展开式的通项公式Tr+1=Ceq \\al(r,n)an-rbr(r=0,1,2,…,n)求通项.
(2)列方程(组)或不等式(组),利用二项展开式的通项及特定项的特征,列出方程(组)或不等式(组).
(3)求特定项,先由方程(组)或不等式(组)求得相关参数,再根据要求写出特定项.
【典例1】(2023上·天津·高三南开中学校考阶段练习)二项式 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的常数项为 .
【答案】240
【解析】二项式 SKIPIF 1 < 0 的展开式通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以所求常数项为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023上·重庆·高三八中校考阶段练习) SKIPIF 1 < 0 的展开式的第4项是 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题设,二项式展开式通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
第4项为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023下·河北邯郸·高三校联考开学考试) SKIPIF 1 < 0 的展开式中,有理项是 .(用关于x的式子表示)
【答案】 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题知,记 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 或8,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故有理项是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 .
五、三项展开式中某些特定项的系数的求法
(1)通过变形先把三项式转化为二项式,再用二项式定理求解.
(2)两次利用二项式定理的通项公式求解.
(3)由二项式定理的推证方法知,可用排列、组合的基本原理去求,即把三项式看作几个因式之积,要得到特定项看有多少种方法从这几个因式中取因式中的量.
【典例1】(2019下·贵州贵阳·高三贵阳一中校考阶段练习) SKIPIF 1 < 0 的展开式中常数项为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】 SKIPIF 1 < 0 中的常数项为 SKIPIF 1 < 0 ,故答案为:88
【典例2】(2020下·山东枣庄·高二枣庄第三中学校考阶段练习)在 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,x2项的系数为( )
A.30 B.45 C.60 D.90
【答案】B
【解析】在 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,通项公式为Tr+1 SKIPIF 1 < 0 • SKIPIF 1 < 0 .
对于 SKIPIF 1 < 0 ,通项公式为Tk+1 SKIPIF 1 < 0 •xr﹣2021k,k≤r,r、k∈N,r≤10.
令r﹣2021k=2,可得r=2+2021k,故k=0,r=2,
故x2项的系数为 SKIPIF 1 < 0 • SKIPIF 1 < 0 45,故选:B.
【典例3】(2022上·广东深圳·高三校联考阶段练习)下列各式中,不是 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的项是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】 SKIPIF 1 < 0 表示4个因式 SKIPIF 1 < 0 的乘积,
在这4个因式中,有一个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,其余的3个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,所得的项为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的项,
在这4个因式中,有2个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,其余的2个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,所得的项为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的项,
在这4个因式中,有1个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,剩下的3个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,所得的项为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的项,
在这4个因式中,有2个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,其余的2个因式中有一个选 SKIPIF 1 < 0 ,剩下的一个因式选 SKIPIF 1 < 0 ,
所得的项为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 不是 SKIPIF 1 < 0 的展开式中的项.故选:D.
六、求解形如(a+b)n(c+d)m的展开式问题的思路
(1)若n,m中一个比较小,可考虑把它展开得到多个,如(a+b)2(c+d)m=(a2+2ab+b2)(c+d)m,然后展开分别求解.
(2)观察(a+b)(c+d)是否可以合并,如(1+x)5(1-x)7=[(1+x)(1-x)]5(1-x)2=(1-x2)5(1-x)2.
(3)分别得到(a+b)n,(c+d)m的通项公式,综合考虑.
【典例1】(2023上·河南·高三实验中学校考期中) SKIPIF 1 < 0 的展开式中, SKIPIF 1 < 0 的系数为( )
A.200 B.40 C.120 D.80
【答案】B
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的系数为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的系数为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 的系数为 SKIPIF 1 < 0 ,故选:B
【典例2】(2023·全国·模拟预测) SKIPIF 1 < 0 的展开式中,常数项为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C.180 D.300
【答案】B
【解析】 SKIPIF 1 < 0 的展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 为常数时, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ;
SKIPIF 1 < 0 为常数时, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 的展开式中常数项为 SKIPIF 1 < 0 .故选:B.
【典例3】(2023·河南·高三校联考模拟预测)在 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,按 SKIPIF 1 < 0 的升幂排列的第三项为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】易知,展开式中有常数项、一次项、二次项等,故所求的项为 SKIPIF 1 < 0 项.
整个式子中 SKIPIF 1 < 0 项可由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的展开式中的常数项
与二次项、一次项与一次项、二次项与常数项相乘得到,
其中 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),
SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 );
故所求为 SKIPIF 1 < 0 .
七、二项式系数的和与各项的系数和问题
(1)系数和问题常用“赋值法”求解
赋值法是指对二项式中的未知元素赋值,从而求得二项展开式的各项系数和的方法.求解有关系数和题的关键点如下:
①赋值,观察已知等式与所求式子的结构特征,确定所赋的值,常赋的值有:-1,0,1等.
②求参数,通过赋值,建立参数的相关方程,解方程,可得参数值.
③求值,根据题意,得出指定项的系数和.
(2)二项式系数和:(a+b)n的展开式中二项式系数的和为Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n)+…+Ceq \\al(n,n)=2n.
【典例1】(2023·浙江·模拟预测)若 SKIPIF 1 < 0 ,且奇数项二项式系数之和为512,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题意, SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中,两边同时求导得,
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
∵奇数项二项式系数之和为512,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023·福建宁德·校考模拟预测)(多选)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【解析】令 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,所以选项A正确;
令 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以选项B错误;
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 选项C正确;
SKIPIF 1 < 0 ,
两边对 SKIPIF 1 < 0 求导得: SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,选项D错误;故选:AC.
【典例3】(2023上·山西大同·高三统考阶段练习)若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 ,
其中二项式 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项公式为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,可得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
八、二项式系数最大与最小
二项式系数先增后减中间项最大
(1)如果二项式的幂指数 SKIPIF 1 < 0 是偶数,则中间一项 SKIPIF 1 < 0 的二项式系数 SKIPIF 1 < 0 最大;
(2)如果二项式的幂指数 SKIPIF 1 < 0 是奇数,则中间两项 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的二项式系数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 相等且最大.
【典例1】(2023下·云南·高三师大附中校考阶段练习) SKIPIF 1 < 0 的展开式中二项式系数最大的项是( )
A.160 B.240 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的展开式中二项式系数最大为 SKIPIF 1 < 0 ,
即展开式的第4项,即 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
【典例2】(2023上·海南·高三洋浦中学校考阶段练习)若 SKIPIF 1 < 0 的展开式中只有第5项的二项式系数最大,则展开式中的 SKIPIF 1 < 0 项为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题意,只有第5项的二项式系数最大知,展开式中有共 SKIPIF 1 < 0 项,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 的展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
故展开式中的 SKIPIF 1 < 0 项为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023·山东·高三省实验中学校考二模) SKIPIF 1 < 0 展开式中二项式系数最大的项的系数为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由二项式系数的基本性质可知,
SKIPIF 1 < 0 展开式中二项式系数最大的项为 SKIPIF 1 < 0 .
因此,展开式中二项式系数最大的项的系数为 SKIPIF 1 < 0 .
九、二项展开式系数最大项的求法
如求(a+bx)n(a,b∈R)的展开式系数最大的项,一般是采用待定系数法,设展开式各项系数分别为A1,A2,…,An+1,且第k项系数最大,应用eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Ak≥Ak-1,,Ak≥Ak+1,)) 从而解出k来,即得.
【典例1】(2023上·全国·高三阶段练习)已知 SKIPIF 1 < 0 的展开式中唯有第5项的系数最大,则a的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】 SKIPIF 1 < 0 的展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
由题可知 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .故选:A
【典例2】(2023·湖北襄阳·高三襄阳四中校考模拟预测)已知 SKIPIF 1 < 0 的展开式中前三项的二项式系数和为 SKIPIF 1 < 0 ,则展开式中系数最大的项为第( )
A. SKIPIF 1 < 0 项 B. SKIPIF 1 < 0 项 C. SKIPIF 1 < 0 项 D. SKIPIF 1 < 0 项
【答案】D
【解析】 SKIPIF 1 < 0 的展开式中前三项的二项式系数和为 SKIPIF 1 < 0 ,
整理可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 的展开式通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
设展开式中第 SKIPIF 1 < 0 项的系数最大,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,因此,展开式中系数最大的项为第 SKIPIF 1 < 0 项.故选:D.
易错点1 利用分步乘法原理计数,分步标准错误
点拨:仔细区分是“分类”还是“分步”是运用两个原理的关键.两个原理的区别在于一个与分类有关,一个与分步有关.如果完成一件事有n类办法,这n类办法彼此之间是相互独立的,无论哪一类办法中的哪一种方法都能单独完成这件事,求完成这件事的方法种数,就用分类加法计数原理;如果完成一件事需要分成n个步骤,缺一不可,即需要依次完成n个步骤,才能完成这件事,而完成每一个步骤各有若干种不同的方法,求完成这件事的方法种数,就用分步乘法计数原理.
【典例1】(2023上·广东佛山·高三统考阶段练习)5名同学去听同时举行的3个课外知识讲座,每名同学可自由选择听其中的1个讲座,且甲乙听同一个讲座,则不同选择的种数是 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】根据题意,把甲乙看成一个同学,由分步计数原理,可得不同选择的种类是 SKIPIF 1 < 0 .
5.(2023·全国·高三专题练习)如图,一个地区分为5个行政区域,现给该地区的5个区域涂色,要求相邻区域不得使用同一种颜色,现有4种颜色可供选择,则不同的涂色方法共有 种.
【答案】72
【解析】观察图形知,2区与4区不相邻,3区与5区不相邻,且不相邻的区域可用同1种颜色涂色,
因此计算涂色方法可用3色和4色,
使用3种颜色,则2区与4区同色,3区与5区必同色,涂2区与4区有4种方法,
涂3区与5区有3种方法,涂1区有2种方法,则涂色方法有 SKIPIF 1 < 0 (种);
使用4种颜色,选取同色的方案有2种,涂同色的两块有4种方法,
涂另外3块依次有3,2,1种方法,则涂色方法有 SKIPIF 1 < 0 (种),
所以不同的涂色方法共有 SKIPIF 1 < 0 (种).
【典例2】(2023上·陕西西安·高三阶段练习)五岳是中国汉文化中五大名山的总称,分别为东岳泰山、西岳华山、中岳嵩山、北岳恒山、南岳衡山.某旅游博主为领略五岳之美,决定用两个月的时间游览完五岳,且每个月只游览五岳中的两大名山或三大名山(五岳只游览一次),则恰好在同一个月游览华山和恒山的概率为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】由题意,确定一个月的游览方案,则另一个月游览其余名山即可.
该旅游博主游览五岳可分两类方法:
第一类,第一个月游览两大名山,从五大名山中任选两大名山,有 SKIPIF 1 < 0 种方法;
第二类,第一个月游览三大名山,从五大名山中任选三大名山,有 SKIPIF 1 < 0 种方法;
由分类计数原理可得,共有 SKIPIF 1 < 0 种方法.
设 SKIPIF 1 < 0 “该旅游博主恰好在同一个月游览华山和恒山”,可分两步完成这件事:
第一步,从两个月中选一个月游览华山和恒山,有 SKIPIF 1 < 0 种方法;
第二步,确定游览华山和恒山的这个月的游览方案,分为两类:
若该月只游览两大名山,则只有 SKIPIF 1 < 0 种方法;
若该月浏览三大名山,则再从其余三大山中任取一大山游览,有 SKIPIF 1 < 0 种方法,
则第二步共有 SKIPIF 1 < 0 种方法;
由分步计数原理,则完成事件 SKIPIF 1 < 0 共有 SKIPIF 1 < 0 种方法.
由古典概型概率公式得 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
易错点2 数字排列中“0”的位置不明
点拨:对于数字排列问题,0是特殊的数字,在解题过程中往往会忽视0不在首位的特殊要求。
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)从0,1,…,9中选出三个不同数字组成四位数(其中的一个数字可以出现两次),如5224.则这样的四位数共有 个.
【答案】3888
【解析】分三种情形讨论.
四位数中不含0的有 SKIPIF 1 < 0 (个);
四位数中含0且0只出现一次的有 SKIPIF 1 < 0 (个).
从而,共有 SKIPIF 1 < 0 个.
【典例2】(2023·福建泉州·高三统考模拟预测)将 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 任意排成一行,可以组成 个不同的6位数.(用数字作答)
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】将 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 任意排成一行,且数字 SKIPIF 1 < 0 不在首位,则有 SKIPIF 1 < 0 种,
数字 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 相邻且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 之前的排法有 SKIPIF 1 < 0 种,
故所求满足题意的 SKIPIF 1 < 0 位数有 SKIPIF 1 < 0 个.
【典例3】(2023·广东·高三深圳中学校联考模拟预测)用0,1,2,3,4,5这六个数字组成无重复数字的六位数,要求任意两个偶数数字之间至少有一个奇数数字,则符合要求的六位数的个数有 个.
【答案】108
【解析】满足要求的六位数按照偶数数字所在的位置可以分宜以下几类:
第一类:0,2,4排在从左至右的第一位,第三位,第五位,
先排第一位有两种排法,再排第三位和第五位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,
再将奇数排在第二,四,六位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,所以第一类包含的六位数的个数为 SKIPIF 1 < 0 ,
第二类:0,2,4排在从左至右的第一位,第三位,第六位,
先排第一位有两种排法,再排第三位和第六位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,
再将奇数排在第二,四,五位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,所以第二类包含的六位数的个数为 SKIPIF 1 < 0 ,
第三类:0,2,4排在从左至右的第一位,第四位,第六位,
先排第一位有两种排法,再排第四位和第六位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,
再将奇数排在第二,三,五位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,所以第三类包含的六位数的个数为 SKIPIF 1 < 0 ,
第四类:0,2,4排在从左至右的第二位,第四位,第六位,
先排偶数数字有 SKIPIF 1 < 0 种排法,再将奇数排在第一,三,五位有 SKIPIF 1 < 0 种排法,
所以第四类包含的六位数的个数为 SKIPIF 1 < 0 ,
由分类加法计数原理可得满足条件的六位共有 SKIPIF 1 < 0 个.故答案为:108.
易错点3 忽略二项式中的负号
点拨:在二项式定理(a-b)n的问题要注意b的系数为-1,展开求解释不要忽略。
【典例1】(2023上·北京·高三三十五中学校考期中)二项式 SKIPIF 1 < 0 展开式的常数项为 .
【答案】60
【解析】 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
取 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,常数项为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023·浙江·高三统考一模) SKIPIF 1 < 0 展开式中 SKIPIF 1 < 0 的系数为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】设 SKIPIF 1 < 0 的通项为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
易错点4 混淆二项式系数与系数
点拨: 要注意二项展开式中二项式系数与某一项系数的区别. (a+b)n的展开式中第r+1项的系数是 SKIPIF 1 < 0 ,其值只与 SKIPIF 1 < 0 有关,与 SKIPIF 1 < 0 无个,系数是该项中的常数,在(a+b)n的展开式中,系数最大的项是中间项;但当a,b的系数不是1时,系数最大的项的位置就不一定在中间,需要利用通项公式,根据系数的增减性具体讨论而定.
【典例1】(2023上·重庆·高三巴蜀中学校考阶段练习)(多选)在二项式 SKIPIF 1 < 0 的展开式中,下列说法正确的是( )
A.第6项的二项式系数最大 B.第6项的系数最大
C.所有项的二项式系数之和为 SKIPIF 1 < 0 D.所有项的系数之和为1
【答案】ACD
【解析】通项公式为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
其二项式系数为 SKIPIF 1 < 0 ,二项式 SKIPIF 1 < 0 的展开式共 SKIPIF 1 < 0 项,中间项的二项式系数最大,
故第6项的二项式系数 SKIPIF 1 < 0 是最大的,故A正确;
二项式系数和为 SKIPIF 1 < 0 ,所以C正确;
令 SKIPIF 1 < 0 得所有项的系数和为1,故D正确;
因为展开式中第六项的系数为负数,所以第六项的系数不可能为最大,故B选项错误,故选:ACD.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)(多选)下列关于 SKIPIF 1 < 0 的展开式的说法中正确的是( )
A.常数项为-160 B.第4项的系数最大
C.第4项的二项式系数最大 D.所有项的系数和为1
【答案】ACD
【解析】 SKIPIF 1 < 0 展开式的通项为 SKIPIF 1 < 0 .
对于A,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,∴常数项为 SKIPIF 1 < 0 ,A正确;
对于B,由通项公式知,若要系数最大,k所有可能的取值为0,2,4,6,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴展开式第5项的系数最大,B错误;
对于C,展开式共有7项,得第4项的二项式系数最大,C正确;
对于D,令x=1,则所有项的系数和为 SKIPIF 1 < 0 ,D正确.故选:ACD.
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