内容正文:
专题六 概率与统计
第1讲 排列、组合、二项式定理
「考情研析」 1.高考中主要考查两个计数原理、排列、组合的简单应用,有时会与概率相结合,以选择题、填空题为主. 2.二项式定理主要考查通项公式、二项式系数等知识,近几年也与函数、不等式、数列交汇,值得关注.
核心知识回顾
1.排列
排列数公式:A(m≤n,m,n∈N*).
=n(n-1)…(n-m+1)=
2.组合
(1)组合数公式:C=1.
(m≤n,m,n∈N*),由于0!=1,所以C===
(2)组合数的性质
3.二项式定理
(1)二项展开式
(a+b)n=Cbn(n∈N*).
an-kbk+…+CCan-1b1+…+an+C
通项:Tk+1=an-kbk(k=0,1,2,…,n).
C
(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C2n-1;
+…=+C+C+…=C+C+C
②若f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,
则f(x)展开式中的各项系数和为f(1),
奇数项系数和为a0+a2+a4+…=,
偶数项系数之和为a1+a3+a5+…=.
热点考向探究
考向1 两个计数原理
例1 (1)(2019·哈尔滨市第六中学高三第二次模拟)2020年东京夏季奥运会将设置4×100米男女混合泳接力这一新的比赛项目,比赛的规则是:每个参赛国家派出2男2女共计4名运动员参加比赛,按照仰泳→蛙泳→蝶泳→自由泳的接力顺序,每种泳姿100米且由1名运动员完成,且每名运动员都要出场,若中国队确定了备战该项目的4名运动员名单,其中女运动员甲只能承担仰泳或者自由泳,男运动员乙只能承担蝶泳或者自由泳,剩下的2名运动员四种泳姿都可以承担,则中国队的排兵布阵的方式共有( )
A.144种
B.24种
C.12种
D.6种
答案 D
解析 由题意,若甲承担仰泳,则乙运动员有2种安排方法,其他两名运动员有2种安排方法,共计2×2=4种方法,若甲承担自由泳,则乙运动员只能安排蝶泳,其他两名运动员有A=2种安排方法,共计2种方法,所以中国队共有4+2=6种不同的安排方法.故选D.
(2)某地实行高考改革,考生除参加语文,数学,外语统一考试外,还需从物理,化学,生物,政治,历史,地理六科中选考三科,要求物理,化学,生物三科至少选一科,政治,历史,地理三科至少选一科,则考生共有______种选考方法( )
A.6
B.12
C.18
D.24
答案 C
解析 ①从物化生中选一科,从史地政中选两科,有:C=9,所以共有9+9=18种.故选C.C=9,②从物化生中选两科,从史地政中选一科,有CC
(3)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.72种
B.48种
C.24种
D.12种
答案 A
解析 解法一:首先涂A有C=3种涂法,所以共有4×3×2×3=72种涂法.
=2种涂法,D只与C相邻,则D有C=3种涂法,C与A,B相邻,则C有C=4种涂法,则涂B有C
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,B有3种涂法,C有2种涂法,D有1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.
应用两个计数原理解题的方法
(1)在应用分类计数原理和分步计数原理时,一般先分类再分步,每一步当中又可能用到分类计数原理.
(2)对于复杂的两个原理综合使用的问题,可恰当列出示意图或表格,使问题形象化、直观化.
1.(2019·大兴区高三4月一模)中国古代将物质属性分为“金、木、土、水、火”五种,其相互关系是“金克木,木克土,土克水,水克火,火克金.”将五种不同属性的物质任意排成一列,则属性相克的两种物质不相邻的排法种数为( )
A.8
B.10
C.15
D.20
答案 B
解析 由题意知,可看作五个位置排列五个元素,第一位置有五种排列方法,不妨假设是金,则第二步只能从土与水两者中选一种排放,有两种选择,不妨假设排上的是水,第三步只能排上木,第四步只能排上火,第五步只能排上土,故总的排列方法种数有5×2×1×1×1=10.故选B.
2.从6个盒子中选出3个来装东西,且甲、乙两个盒子至少有一个被选中的情况有( )
A.16种
B.18种
C.22种
D.37种
答案 A
解析 可分为两类,第一类:甲、乙两个盒子恰有一个被选中,有C=4种,所以共有12+4=16种不同的情况.故选A.C=12种;第二类:甲、乙两个盒子都被选中,有CC
3.将一个四棱锥的每个顶点染上1种颜色,并使同一条棱的两个端点异色,若只