内容正文:
第五章 单元质量测评
答案
解析
时间:120分钟 满分:150分
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
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2.已知集合A={1,2,3,4},B={5,6,7},C={8,9}.现从这三个集合中取出两个集合,再从这两个集合中各取出一个元素,组成一个含有两个元素的集合,则组成集合的总个数为( )
A.24 B.36
C.26 D.27
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5.某景区内有如图所示的一个花坛,此花坛有9个区域需栽种植物,要求同一区域中种同一种植物,相邻的两个区域种不同的植物,且圆环的3个区域种植绿色植物,中间的6个扇形区域种植鲜花.现有3种不同的绿色植物和3种不同的鲜花可供选择,则不同的栽种方案共有( )
A.400种 B.396种
C.380种 D.324种
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6.在(1+x)+(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)11的展开式中,x2的系数是( )
A.55 B.66
C.165 D.220
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7.已知直线ax+by-1=0(a,b不全为0)与圆x2+y2=50有交点,且交点的横、纵坐标均为整数,那么这样的直线有( )
A.66条 B.72条
C.74条 D.78条
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8.由1,2,3,4,5,6组成没有重复数字且1,3都不与5相邻的六位偶数的个数是( )
A.72 B.96
C.108 D.144
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二、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.将4个编号分别为1,2,3,4的小球放入4个编号分别为1,2,3,4的盒子中,下列说法正确的是( )
答案
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10.若(x+2+m)9=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a9(x+1)9,且(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2=39,则实数m的值可以是( )
A.-5 B.-3
C.1 D.5
答案
解析 在(x+2+m)9=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a9(x+1)9中,令x=-2,可得a0-a1+a2-a3+…+a8-a9=m9,即(a0+a2+…+a8)-(a1+a3+…+a9)=m9.令x=0,可得(a0+a2+…+a8)+(a1+a3+…+a9)=(2+m)9.∵(a0+a2+…+a8)2-(a1+a3+…+a9)2=39,∴[(a0+a2+…+a8)+(a1+a3+…+a9)][(a0+a2+…+a8)-(a1+a3+…+a9)]=39,∴(2+m)9m9=(2m+m2)9=39,可得2m+m2=3,解得m=1或m=-3.
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答案
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-28
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
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答案
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300
13.25名志愿者组成5行5列的方阵,现从中选出2人,则不同的选法种数为_____;若选出的2人既不在同一行又不在同一列,则不同的选法种数为________.
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答案
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312
14.如图,在排成4×4方阵的16个点中,中心4个点在某一圆内,其余12个点在圆外,在16个点中任取3个点构成三角形,其中至少有1个顶点在圆内的三角形共有________个.
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四、解答题(本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分13分)某校高中部,高一有6个班,高二有7个班,高三有8个班,学校利用星期六组织学生到某厂进行社会实践活动.
(1)任选1个班的学生参加社会实践,有多少种不同的选法?
(2)三个年级各选1个班的学生参加社会实践,有多少种不同的选法?
(3)选2个班的学生参加社会实践,要求这2个班不同年级,有多少种不同的选法?
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解
解 (1)分三类:第1类,从高一年级选1个班,有6种不同选法;第2类,从高二年级选1个班,有7种不同选法;第3类,从高三年级选1个班,有8种不同选法.由分类加法计数原理可得,共有6+7+8=21种不同的选法.
(2)分三步:第1步,从高一年级选1个班,有6种不同选法;第2步,从高二年级选1个班,有7种不同选法;第3步,从高三年级选1个班,有8种不同选法.由分步乘法计数原理可得,共有6×7×8=336种不同的选法.
(3)分三类,每类又分两步:第1类,从高一、高二两个年级各选1个班,有6×7种不同选法;第2类,从高一、高三两个年级各选1个班,有6×8种不同选法;第3类,从高二、高三年级各选1个班,有7×8种不同选法.故共有6×7+6×8+7×8=146种不同的选法.
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解
17.(本小题满分15分)某二项展开式中,相邻a(a≥3,a∈N+)项的二项式系数之比为1∶2∶3∶…∶a,求二项式的次数n及a的值.
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18.(本小题满分17分)有5个男生和3个女生,从中选出5人担任5门不同学科的课代表,求分别符合下列条件的选法数.
(1)有男生、有女生且男生人数必须多于女生人数;
(2)某男生一定担任语文课代表;
(3)某女生必须包括在内,但不担任数学课代表;
(4)某女生一定要担任语文课代表,某男生必须担任课代表,但不担任数学课代表.
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19.(本小题满分17分)已知f(x)=(1+x)m,g(x)=(1+5x)n(m,n∈N+).
(1)若m=4,n=5,求f(x)g(x)的展开式中含x2的项;
(2)若h(x)=f(x)+g(x),且h(x)的展开式中x的系数为24,那么当m,n为何值时,h(x)的展开式中x2的系数取得最小值?
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R
1.计算2Ceq \o\al(5,7)+3Aeq \o\al(2,5)的值是( )
A.72
B.102
C.507
D.510
解析 2Ceq \o\al(5,7)+3Aeq \o\al(2,5)=2Ceq \o\al(2,7)+3Aeq \o\al(2,5)=2×21+3×20=102.故选B.
解析 从三个集合中取出两个集合,有Ceq \o\al(2,3)=3种取法.分别是集合A,B,集合A,C,集合B,C.当取出集合A,B时,从这两个集合中各取出一个元素组成集合,有Ceq \o\al(1,4)×Ceq \o\al(1,3)=12个;当取出集合A,C时,从这两个集合中各取出一个元素组成集合,有Ceq \o\al(1,4)×Ceq \o\al(1,2)=8个;当取出集合B,C时,从这两个集合中各取出一个元素组成集合,有Ceq \o\al(1,3)×Ceq \o\al(1,2)=6个.一共可以组成12+8+6=26个集合.
3.若实数a=2-eq \r(2),则a10-2Ceq \o\al(1,10)a9+22Ceq \o\al(2,10)a8-…+210=( )
A.32
B.-32
C.1024
D.512
解析 由二项式定理,得a10-2Ceq \o\al(1,10)a9+22Ceq \o\al(2,10)a8-…+210=Ceq \o\al(0,10)a10(-2)0+Ceq \o\al(1,10)a9(-2)1+Ceq \o\al(2,10)a8(-2)2+…+Ceq \o\al(10,10)(-2)10=(a-2)10=(-eq \r(2))10=25=32.
4.已知在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3,x)-\f(1,2\r(3,x))))
eq \s\up12(n)的展开式中,第6项为常数项,则展开式中的有理项共有( )
A.5项
B.4项
C.3项
D.2项
解析 Tk+1=Ceq \o\al(k,n)xeq \s\up12(\f(n-k,3))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2\r(3,x))))
eq \s\up12(k)=Ceq \o\al(k,n)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))
eq \s\up12(k)xeq \s\up12(\f(n-2k,3)),由第6项为常数项,得当k=5时,eq \f(n-2k,3)=0,得n=10.令eq \f(10-2k,3)∈Z,又0≤k≤10,k∈N,所以k可取2,5,8.故第3项,第6项与第9项为有理项,有理项共有3项.故选C.
解析 圆环的3个区域种植绿色植物,共有Aeq \o\al(3,3)=6种种法.如图,中间的6个扇形区域种植鲜花可分为三类:第1类,A,C,E均种相同植物,有3×2×2×2=24种种法;第2类,A,C,E种2种不同植物,有Ceq \o\al(2,3)×Aeq \o\al(2,3)×2×1×1=36种种法;第3类,A,C,E种的植物各不相同,有Aeq \o\al(3,3)×1×1×1=6种种法.故由分步乘法计数原理和分类加法计数原理得,不同的栽种方案共有6×(24+36+6)=396种.故选B.
解析 展开式中x2项的系数是Ceq \o\al(2,2)+Ceq \o\al(2,3)+Ceq \o\al(2,4)+…+Ceq \o\al(2,11)=Ceq \o\al(3,3)+Ceq \o\al(2,3)+Ceq \o\al(2,4)+…+Ceq \o\al(2,11)=Ceq \o\al(3,4)+Ceq \o\al(2,4)+…+Ceq \o\al(2,11)=…=Ceq \o\al(3,12),所以x2的系数是Ceq \o\al(3,12)=220.故选D.
解析 先考虑x≥0,y≥0时,圆上横、纵坐标均为整数的点有(1,7),(5,5),(7,1),依圆的对称性知,圆上共有3×4=12个点的横、纵坐标均为整数,经过其中任意两点的割线有Ceq \o\al(2,12)=66条,过每一点的切线共有12条,又考虑到直线ax+by-1=0不经过原点,而上述直线中经过原点的有6条,所以满足题意的直线共有66+12-6=72条.
解析 从2,4,6三个偶数中选一个数放在个位,有Ceq \o\al(1,3)种方法,将其余两个偶数排列,有Aeq \o\al(2,2)种排法,当1,3不相邻且不与5相邻时有Aeq \o\al(3,3)种方法,当1,3相邻且不与5相邻时有Aeq \o\al(2,2)Aeq \o\al(2,3)种方法,故满足题意的偶数有Ceq \o\al(1,3)Aeq \o\al(2,2)(Aeq \o\al(3,3)+Aeq \o\al(2,2)Aeq \o\al(2,3))=108个.
A.共有Aeq \o\al(4,4)=24种放法
B.恰好有一个空盒,有Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3)=144种放法
C.每个盒内放1个球,并且恰好有1个球的编号与盒子的编号相同,有Ceq \o\al(1,4)Aeq \o\al(3,3)=24种放法
D.把4个不同的小球换成4个相同的小球,恰有一个空盒,有Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(1,3)=12种放法
解析 将4个编号分别为1,2,3,4的小球放入4个编号分别为1,2,3,4的盒子中,共有44=256种放法,A错误.恰好有一个空盒,分三步进行:第1步,选择一个空盒,有Ceq \o\al(1,4)=4种方法;第2步,从4个小球中选择两个小球进行捆绑,有Ceq \o\al(2,4)=6种方法;第3步,将球放入3个盒子中,有Aeq \o\al(3,3)=6种放法.则共有Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3)=144种放法,B正确.每个盒内放1个球,并且恰好有1个球的编号与盒子的编号相同,分两步进行:第1步,先选出1个小球,放到对应序号的盒子里,有Ceq \o\al(1,4)=4种情况;第2步,假设4号球放在4号盒子里,其余3个球的放法为(2,3,1),(3,1,2),共2种.则恰好有1个球的编号与盒子的编号相同的放法有4×2=8种,C错误.把4个不同的小球换成4个相同的小球,恰有一个空盒,分两步进行:第1步,从4个盒子中选出一个盒子当作空盒,有Ceq \o\al(1,4)=4种选法;第2步,将其余3个盒子装球,3个盒子分别装2,1,1个球,只要选一个盒子装2个球,另外2个盒子一定是每个装1个球,有Ceq \o\al(1,3)=3种选法.所以放法总数为Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(1,3)=12种,D正确.故选BD.
11.某学生想在物理、化学、生物、政治、历史、地理、技术这七门课程中选三门作为选考科目,下列说法正确的是( )
A.若任意选择三门课程,选法总数为Ceq \o\al(3,7)
B.若物理和化学至少选一门,选法总数为Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,5)
C.若物理和历史不能同时选,选法总数为Ceq \o\al(3,7)-Ceq \o\al(1,5)
D.若政治必须选,选法总数为Ceq \o\al(2,7)
解析 对于A,任意选择三门课程,选法总数为Ceq \o\al(3,7),A正确.对于B,物理和化学至少选一门,分两类:第1类,物理和化学选一门,有Ceq \o\al(1,2)种方法,其余两门从剩余的五门中选两门,有Ceq \o\al(2,5)种方法,共有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,5)种选法;第2类,物理和化学都选,有Ceq \o\al(2,2)种方法,其余一门从剩余的五门中选一门,有Ceq \o\al(1,5)种方法,共有Ceq \o\al(2,2)Ceq \o\al(1,5)种选法,由分类加法计数原理知,选法总数为Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,5)+Ceq \o\al(2,2)Ceq \o\al(1,5),B错误.对于C,物理和历史不能同时选,选法总数为Ceq \o\al(3,7)-Ceq \o\al(2,2)Ceq \o\al(1,5)=Ceq \o\al(3,7)-Ceq \o\al(1,5),C正确.对于D,政治必须选,另外两门从余下六门中任选两门,选法总数为Ceq \o\al(2,6),D错误.故选AC.
12.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(y,x)))(x+y)8的展开式中x2y6的系数为________.
解析 展开式中含有x2y6的项为1·Ceq \o\al(6,8)x2y6-eq \f(y,x)·Ceq \o\al(5,8)x3y5=-28x2y6.
解析 从25人中选出2人,共有Ceq \o\al(2,25)=eq \f(25×24,2)=300种选法;若选出的2人既不在同一行又不在同一列,则共有Ceq \o\al(2,25)-2×5×Ceq \o\al(2,5)=200种选法.
解析 分为三类:第1类,3个顶点在圆内的三角形有Ceq \o\al(3,4)=4个;第2类,2个顶点在圆内的三角形有Ceq \o\al(2,4)Ceq \o\al(1,10)=60个;第3类,1个顶点在圆内的三角形有Ceq \o\al(1,4)(Ceq \o\al(2,12)-4) =248个.所以至少有1个顶点在圆内的三角形共有4+60+248=312个.
16.(本小题满分15分)在二项式eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2x)+\r(x)))
eq \s\up12(n)的展开式中,_____.给出下列条件:
①前三项的二项式系数的和等于46;
②所有奇数项的二项式系数的和为256.
试在上面两个条件中选择一个补充在上面的横线上,并解答下列问题:
(1)求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求展开式中的常数项;
(3)求展开式中系数最大的项.
解 选择①,Ceq \o\al(0,n)+Ceq \o\al(1,n)+Ceq \o\al(2,n)=46,即1+n+eq \f(n(n-1),2)=46,
解得n=9或n=-10(舍去).
选择②,Ceq \o\al(0,n)+Ceq \o\al(2,n)+Ceq \o\al(4,n)+…=256,即2n-1=256,解得n=9.
(1)展开式中二项式系数最大的项为第5项和第6项,
T5=Ceq \o\al(4,9)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(5)x-5x2=eq \f(63,16)x-3,
T6=Ceq \o\al(5,9)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(4)x-4xeq \s\up12(\f(5,2) ) =eq \f(63,8)xeq \s\up12 (-\f(3,2) ).
(2)展开式的二项式通项为Tk+1=Ceq \o\al(k,9)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(9-k)·x-(9-k)xeq \s\up12(\f(k,2) )=Ceq \o\al(k,9)2k-9xeq \s\up12(\f(3k-18,2)),
令eq \f(3k-18,2)=0,得k=6,所以展开式中的常数项为第7项,T7=Ceq \o\al(6,9)×2-3=eq \f(21,2).
(3)假设第k+1项的系数最大,则
k,9)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2k-9C≥2k-10Ceq \o\al(k-1,9),,2k-9Ceq \o\al(k,9)≥2k-8Ceq \o\al(k+1,9),))
解得eq \f(17,3)≤k≤eq \f(20,3),
又k=0,1,…,9,所以k=6,即展开式中系数最大的项为T7=eq \f(21,2).
解 不妨设相邻a项的二项式系数为Ceq \o\al(k+1,n),Ceq \o\al(k+2,n),Ceq \o\al(k+3,n),…,Ceq \o\al(k+a,n).由题设知Ceq \o\al(k+1,n)∶Ceq \o\al(k+2,n)=1∶2,
化简得eq \f(1,n-k-1)∶eq \f(1,k+2)=1∶2,即n-3k=5.①
而Ceq \o\al(k+2,n)∶Ceq \o\al(k+3,n)=2∶3,化简得eq \f(1,n-k-2)∶eq \f(1,k+3)=2∶3,
即2n-5k=13.②
联立①②可得n=14,k=3.
此时Ceq \o\al(4,14)∶Ceq \o\al(5,14)∶Ceq \o\al(6,14)=1∶2∶3,又Ceq \o\al(6,14)∶Ceq \o\al(7,14)≠3∶4,故a=3.
解 (1)男生人数必须多于女生人数,因此人数的选择有两种:1女4男;2女3男.
选1女4男,有Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(4,5)种选法;
选2女3男,有Ceq \o\al(2,3)Ceq \o\al(3,5)种选法.
所以有男生、有女生且男生人数必须多于女生人数的选法有Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(4,5)+Ceq \o\al(2,3)Ceq \o\al(3,5)种,再排列有Aeq \o\al(5,5)种方法,
所以符合条件的选法共有(Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(4,5)+Ceq \o\al(2,3)Ceq \o\al(3,5))Aeq \o\al(5,5)=5400种.
(2)某男生担任语文课代表已经确定,从其他7人中选出4人分别担任其他学科的课代表,符合条件的选法有Ceq \o\al(4,7)Aeq \o\al(4,4)=840种.
(3)某女生包括在内,从其他7人中选4人,有Ceq \o\al(4,7)种选法;优先安排该女生有Ceq \o\al(1,4)种方法,其他入选4人排列有Aeq \o\al(4,4)种方法,所以符合条件的选法共有Ceq \o\al(4,7)Ceq \o\al(1,4)Aeq \o\al(4,4)=3360种.
(4)先从除去该男生和该女生的6人中选3人,有Ceq \o\al(3,6)种选法;再安排该男生有Ceq \o\al(1,3)种方法,其余3人排列有Aeq \o\al(3,3)种方法,所以符合条件的选法共有Ceq \o\al(3,6)Ceq \o\al(1,3)Aeq \o\al(3,3)=360种.
解 (1)当m=4,n=5时,
f(x)=(1+x)4=Ceq \o\al(0,4)x0+Ceq \o\al(1,4)x1+Ceq \o\al(2,4)x2+Ceq \o\al(3,4)x3+Ceq \o\al(4,4)x4,
g(x)=(1+5x)5=Ceq \o\al(0,5)(5x)0+Ceq \o\al(1,5)(5x)1+…+Ceq \o\al(5,5)(5x)5,
则f(x)g(x)的展开式中含x2的项为(Ceq \o\al(2,4)×50×Ceq \o\al(0,5)+Ceq \o\al(1,4)×5Ceq \o\al(1,5)+Ceq \o\al(0,4)×52×Ceq \o\al(2,5))x2,
即f(x)g(x)的展开式中含x2的项为356x2.
(2)因为h(x)=f(x)+g(x),
且h(x)的展开式中x的系数为24,
所以Ceq \o\al(1,m)+5Ceq \o\al(1,n)=24,即m=24-5n(其中1≤n≤4,n∈N+).
又h(x)的展开式中x2的系数为
Ceq \o\al(2,m)+52Ceq \o\al(2,n)=eq \f(m(m-1),2)+eq \f(25n(n-1),2)
=eq \f((24-5n)(23-5n),2)+eq \f(25n(n-1),2)
=25n2-130n+276=25eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n-\f(13,5)))
eq \s\up12(2)+107(其中1≤n≤4,n∈N+),
又eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(2-\f(13,5)))>eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(3-\f(13,5))),
所以当n=3,m=9时,h(x)的展开式中x2的系数取得最小值111.
$$