第3章 排列.组合与二项式定理章末知识梳理(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)

2025-02-27
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版选择性必修第二册
年级 高二
章节 本章小结
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-单元练习
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.16 MB
发布时间 2025-02-27
更新时间 2025-02-27
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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来源 学科网

内容正文:

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 易错警示     错用二项式系数的性质致误 4.(1 + 2x)20的展开式中,x的奇次项系数的 和与x的偶次项系数的和之比为                                            . [错解一]  ∵二项展开式中奇次项系数的 和与偶次项系数的和相同,∴奇次项系数的和与 偶次项系数的和均为219 . ∴所求比为1∶ 1. [错解二]  由二项展开式中知x的奇次项系 数的和为C120·2 + C320·23 + C520·25 +…+ C1920· 219,x的偶次项系数的和为C020 + C220·22 + C420·24 +…+ C2020·220 .     ∴所求比为(C120·2 + C320·23 +…+ C1920· 219)∶ (C020 + C220·22 +…+ C2020·220). [辨析]  错解一是将系数和与二项式系数 和混淆了;错解二解法欠妥,很难求出数值,其原 因在于没有把握住求系数和的根本方法.对于求 系数和的问题,要注意用赋值法解决.奇、偶次项 是针对x的指数而言,奇、偶数项是针对第几项 而言. [正解]                      6789%:;<                                    1.二项式(x - 1)n的奇数项二项式系数和是64, 则n等于 (C ) A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 2.已知(1 + 2x)n 的展开式中所有系数之和等于 729,那么这个展开式中x3项的系数是(B ) A. 56 B. 160 C. 80 D. 180 3.(1 + x)2n + 1的展开式中,二项式系数最大的项所 在项数是 (C ) A. n,n +1 B. n -1,n C. n +1,n +2 D. n +2,n +3 4.设5x - 1槡( )x n 的展开式中各项系数之和为M,二 项式系数之和为N,若M - N =240,则展开式中 x的系数为 (B ) A. - 150 B. 150 C. 300 D. - 300 5.若(1 + x + x2)6 = a0 + a1x + a2x2 +…+ a12x12,则 a2 + a4 +…+ a12 =         . 请同学们认真完成练案[7                  ] 章末知识梳理 + , = > ? @ !#$ # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # A B + , C D 基本计数原理     1.分类加法计数原理:N = m1 + m2 +…+ mn. 2.分步乘法计数原理:N = m1 × m2 ×…× mn. 排列     1.排列:一般地,从n个不同对象中,任取出 m(m≤n,m,n∈N)个对象,按照一定的顺序排 成一列,称为从n个不同对象中取出m个对象的 一个排列. 2.排列数:从n个不同对象中取出m(m≤n, m,n∈N)个对象的所有排列的个数,用符号Amn 表示. 3.排列数公式:Amn = n(n - 1)…(n - m + 1) = n!(n - m)!. 4.全排列:一般地,n个不同对象全部取出的 一个排列,称为n个不同对象的一个全排列. 5.排列数的性质:Amn = nAm -1n -1 =mAm -1n -1 +Amn -1. 组合     1.组合:一般地,从n个不同对象中取出m (m≤n,m,n∈N)个对象并成一组,称为从n个 不同对象中取出m个对象的一个组合. 2.组合数:从n个不同对象中取出m(m≤n, m,n∈N)个对象的所有组合的个数,用符号Cmn 表示.     3.组合数公式:Cmn = A m n Amm = n(n - 1)…(n - m + 1)m! = n!m!(n - m)!. 4.组合数的性质:Cmn = Cn - mn ;Cm + 1n + Cmn = Cm + 1n + 1 . 二项式定理     1.二项式定理:(a + b)n = C0nan + C1nan - 1 b + …+ Cknan - kbk +…+ Cnnbn(n∈N). 2.二项展开式的通项公式:Tk + 1 = Cknan - k bk, 0≤k≤n,k∈N,n∈N . 3.二项式系数:第k + 1项的二项式系数为 Ckn,0≤k≤n,k∈N,n∈N . 4.二项式系   数的性质 对称性 增减性与最大值 各项二项式系数和:C0n + C1n +…+ Ckn +…+ Cn - 1n + Cnn =2n 奇数项二项式系数和等于偶 数项二项式系数和:C0n + C2n + C4n +…= C1n + C3n + C5n + …=2n                - 1 5.                                            杨辉三角 E F G H I J 要点一 两个计数原理的应用     1.分类加法计数原理和分步乘法计数原理很 少单独命题,多与排列、组合等问题相结合,以选 择题或填空题的形式考查,难度适中,属中档题. 2.应用两个原理解决有关计数问题的关键是 区分事件是分类完成还是分步完成,而分类与分 步的区别又在于任取其中某一方法是否能完成事 件,能完成便是分类,否则便是分步.对于有些较 复杂问题可能既要分类又要分步,此时,应注意层 次分明,不重不漏.                              1. 从数字1,2,3,4,5中取出3个数字(允许 重复),组成三位数,各位数字之和等于6,这样的 三位数的个数为 (C ) A. 7 B. 9 C. 10 D. 13     [规律方法]  用两个计数原理解决实际问 题时,往往从特殊元素入手,通过对其分析,展开 讨论,将复杂问题分解为几类简单问题加以解决. 要点二 排列与组合的综合应用     求解排列组合综合问题的常用策略: (1)特殊元素优先安排的策略. (2)合理分类和准确分步的策略                   . ! % ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # (3)排列、组合混合问题先选后排的策略. (4)正难则反、等价转化的策略. (5 )相邻问题捆绑处理的策略. (6 )不相邻问题插空处理的策略. (7)定序问题除法处理的策略. (8)分排问题直排处理的策略. (9)“小集团”排列问题中先整体后局部的 策略. (10)构造模型的策略. 2.已知六人排成一排拍照,其中甲、乙、丙三 人两两不相邻,甲、丁两人必须相邻,则满足要求 的排队方法数为 (A ) A. 72 B. 96 C. 120 D. 288 3.在高三一班元旦晚会上,有6个演唱节目, 4个舞蹈节目. (1)当4个舞蹈节目要排在一起时,有多少 种不同的节目安排顺序? (2)当要求每2个舞蹈节目之间至少安排1 个演唱节目时,有多少种不同的节目安排顺序? (3)若已定好节目单,后来情况有变,需加上 诗朗诵和快板2个节目,但不能改变原来节目的 相对顺序,有多少种不同的节目演出顺序?     [尝试作答           ]     [规律方法]  解决排列组合的综合问题时, 通常都是从特殊元素、特殊位置入手,先安排特殊 元素、特殊位置,再安排其他元素、其他位置,根据 分步乘法计数原理解决问题. 要点三 二项式定理的应用     对于二项式定理的考查常出现两类问题:一 类是直接运用通项公式来求特定项;另一类需要 运用转化思想化归为二项式定理来处理问题.从 近几年高考命题趋势来看,对于本部分知识的考 查以基础知识和基本技能为主,难度不大,但不排 除与其他知识交汇,具体归纳如下: (1)考查通项公式问题. (2)考查系数问题: ①涉及项的系数、二项式系数以及系数的和; ②一般采用通项公式或赋值法解决; ③可转化为二项式定理解决问题. 4. 3槡2 + 13槡( )3 n 展开式中的第7项与倒数第7 项的比是1  6,则展开式中的第7 项为         . [分析]  先利用“第7项与倒数第7项的比 是16”求出n的值,然后再利用通项求第7项. [规律方法]  求特定项或特定项的系数,就 是根据二项式定理写出展开式的通项Tk + 1,根据 需要对通项Tk + 1中的k进行赋值. 5.已知 4 1槡x + 3 x槡( )2 n 的展开式中倒数第三项 的系数为45. (1)求含有x3的项; (2)求系数最大的项. [分析]  先根据条件求出n的值,再求出特 定项.     [尝试作答                                                                                ] !#& # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : #     [规律方法]  利用二项式系数的性质,可以 把在展开式中靠后的二项式系数Ckn 转化为靠前 的二项式系数Cn - kn ,转化后可简化解题过程[本 例(1)的解决],还可以解决一些较为简单的二项 展开式系数的最大(或最小)问题.但应注意区分 二项式系数和展开式系数这两个不同的概念. 6.已知(x +2)(2x -1)5 = a0 + a1x + a2x2 +… + a6x 6,则a0 + a2 + a4 = (C ) A. 123 B. 91 C. - 152 D. - 120     [规律方法]  解决二项式系数和问题的思 维过程如下: 求 二 项 式 系 数 的  和  思考点 展开式中的常数项和 最高次项的系数如何  求出 怎样对x      赋值 如何得到所求的代数          关系 切入点 对式子的x赋值,目的 是将二项式的系数分离         出来 解题 过程 对x 赋值变形结论 要点四 分类与整合的思想     解决两个计数原理的综合应用问题时,很多 时候都需要既分类又分步才能完成.解题时,先根 据问题分析是先分类还是先分步.对于先分类后 分步的题目,应明确分类的标准,做到不重不漏; 对于先分步后分类的题目,往往是一个元素的位 置选择对另一个元素的位置选择有影响. 7.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,要求这3张 卡片中至多有两张红色卡片,并且其余卡片颜色 不能相同,那么不同取法的种数为        .(用 数字作答)     [规律方法]  寻找合理的分类方法是解此类题 目的关键.对于计数问题,分类的依据主要是特殊元 素或特殊位置. 要点五 化归与转化的思想     排列组合与二项式定理中的许多问题,往往 是同一数学模型的不同体现,可以利用等价转化 的思想,转化为计数原理中的基本模型,再利用排 列与组合知识列式解决问题. 8.现将10个参加全国高中数学联赛的名额 分配给某地区四个不同的学校,要求一个学校1 名,一个学校2名,一个学校3名,一个学校4名, 则不同的分配方案有 (B ) A. 4种 B. 24种 C. 96种 D. 12 600种 [规律方法]  联赛的名额虽然是不加区分 的,可视为相同的元素,但由于各校所分的名额数 各不相同,因此可认为该分配问题是四个不同元 素的全排列问题. 请同学们认真完成考案(一                                                    ) ! ' 故答案为5.     例3:(1)由( 槡2 - 3x)100展开式中的常数项为C0100·2100,即 a0 = 2 100(或令x = 0,则展开式可化为a0 = 2100). (2)令x =1,可得a0 + a1 + a2 +…+ a100 =( 槡2 - 3)100,① ∴ a1 + a2 +…+ a100 =( 槡2 - 3)100 - 2100 . (3)令x = - 1, 可得a0 - a1 + a2 - a3 +…+ a100 =( 槡2 + 3)100,② 与①联立相减可得 a1 + a3 +…+ a99 =( 槡2 - 3) 100 -( 槡2 + 3)100 2 . (4)原式=[(a0 + a2 +…+ a100)+(a1 + a3 +…+ a99)]· [(a0 + a2 +…+ a100)-(a1 + a3 +…+ a99)] =(a0 + a1 + a2 +…+ a100)(a0 - a1 + a2 - a3 +…+ a98 - a99 + a100) =( 槡2 - 3)100 ×( 槡2 + 3)100 = 1.     对点训练3:令x = 1,则 a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 = - 1 ① 令x = - 1,则 a0 - a1 + a2 - a3 + a4 - a5 + a6 - a7 = 3 7 ② (1)∵ a0 = C07 = 1, ∴ a1 + a2 + a3 +…+ a7 = - 2. (2)由(① -②)÷ 2,得 a1 + a3 + a5 + a7 - 1 - 37 2 = - 1 094. (3)由(① +②)÷ 2,得 a0 + a2 + a4 + a6 - 1 + 37 2 = 1 093. (4)解法一:(1 - 2x)7的展开式中,a0,a2,a4,a6 大于零,而 a1,a3,a5,a7小于零, ∴ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 | =(a0 + a2 + a4 + a6)- (a1 + a3 + a5 + a7)亦可令x = - 1得, = 1 093 + 1 094 = 2 187. 解法二:∵ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 |是(1 + 2x)7 展开 式中各项的系数和. ∴ | a0 | + | a1 | + | a2 | +…+ | a7 | = 37 = 2 187.     例4:(320 - 1)(320 + 1)  设x的奇次项系数的和为A,x 的偶次项系数的和为B,则令x = 1,得A + B = 320,令x = - 1,得 B - A = 1, ∴ 2B = 320 + 1,∴ B = 3 20 + 1 2 ,A = 320 - 1 2 . 即奇次项系数的和为3 20 - 1 2 ,偶次项系数的和为 320 + 1 2 . ∴所求之比(320 - 1)(320 + 1). 课堂检测·固双基 1. C  二项式(a + b)n的展开式中, 奇数项的二项式系数和等于偶数项的二项式系数和, ∴ 2n - 1 = 64,∴ n = 7.故选C. 2. B  由条件知(1 + 2)n = 729,∴ n = 6,∴展开式的通项为Tr + 1 = Cr6(2x)r = 2 rCr6xr,令r = 3得23C36 = 160. 3. C  该展开式共2n + 2项,中间两项为第n + 1项与第n + 2 项,所以第n + 1项与第n + 2项为二项式系数最大的项. 4. B  令x =1,得M =4n,又N =2n,故4n -2n =240.解得n =4.展开 式中的通项为Tr +1 = Cr4(5x)4 - r - 1槡( )x r =(-1)r54 - rCr4x4 - 3 2 r, 令4 - 32 r = 1得r = 2,∴当r = 2时,展开式中x的系数为 C245 2 = 150.故选B. 5. 364  令x = 1,则a0 + a1 + a2 +…+ a12 = 36, 令x = - 1,则a0 - a1 + a2 -…+ a12 = 1,∴ a0 + a2 + a4 +…+ a12 = 36 + 1 2 . 令x = 0,则a0 = 1,∴ a2 + a4 +…+ a12 = 3 6 + 1 2 - 1 = 364. 章末知识梳理 要点专项突破     例1:C  从数字1,2,3,4,5中取出3个数字(允许重复), 组成三位数,各位数字之和等于6, 可分为三类情况:(1)当三个数为1,1,4时,共有C13 = 3 (种)排法;(2)当三个数为1,2,3时,具有A33 = 6(种)排法;(3) 当三个数为2,2,2时,只有1种排法.由分类加法计数原理可 得,共有3 + 6 + 1 = 10(种)不同排法,即这样的数共有10个.     例2:A  设另外两人为戊、己.可以分步完成,①甲、丁捆绑 后排序有A22种方法,②捆绑后的甲、丁与戊己排序,有A33 种方 法,③将乙、丙插空,四个空位中与甲相邻的空位不能选择,故有 A23种方法,根据分步乘法计数原理,共有2 × 6 × 6 = 72 (种) 方法.     例3:(1)第一步,先将4个舞蹈节目捆绑起来,看成1个节 目,与6个演唱节目一起排,有A77 = 5 040(种)方法;第二步,再 松绑,给4个节目排序,有A44 = 24种方法. 根据分步乘法计算原理,一共有5 040 × 24 = 120 960(种) (2)第一步,将6个演唱节目排成一列(如下图中的“□”), 一共有A66 = 720(种)方法. ×□ ×□ ×□ ×□ ×□ ×□ × 第二步,再将4个舞蹈节目排在一头一尾或两个节目中间 (即图中“×”的位置),这样相当于7个“×”选4个来排,一共 有A47 = 840(种). 根据分步乘法计数原理,一共有720 × 840 = 604 800(种). (3)若所有节目没有顺序要求,全部排列,则有A1212种排法, 但原来的节目已定好顺序,需要消除,所以节目演出的方式有 A1212 A1010 = A212 = 132(种)排法.     例4:563   第7项:T7 = C 6 n(3槡2)n - 6 13槡( )3 6 , 倒数第7项:Tn - 5 = Cn - 6n (3槡2)6 13槡( )3 n - 6 , 由 C6n(3槡2)n - 6 13槡( )3 6 Cn - 6n (3槡2)6 13槡( )3 n - 6 = 1 6 , ∴ n = 9. 故T7 = C69(3槡2)9 - 6 13槡( )3 6 = C39·2·19 = 56 3 .     例5:(1)已知展开式中倒数第三项的系数为45,则Cn - 2n = 45,即C2n = 45,得n2 - n = 90,解得n = - 9(不合题意,舍去)或n = 10. 通项Tk + 1 = Ck10(x - 1 4)10 - k(x 23)k = Ck10x - 10 - k 4 + 2k 3(0≤k≤10,k ∈N),令- 10 - k4 + 2k 3 = 3,解得k = 6. 故含有x3的项是第七项,T7 = C610x3 = 210x3 . (2)∵ 4 1槡x + 3 x槡( )2 10 的展开式中共有11项                                                                       , —133— ∴系数最大的项是第六项, T6 = C 5 10(x - 1 4)5(x 23)5 = 252x2512 .     例6:C  (x + 2)(2x - 1)5 = a0 + a1x + a2x2 + a3x3 + a4x4 + a5x 5 + a6x 6中, 取x = 1,得a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 = 3, 取x = - 1,得a0 - a1 + a2 - a3 + a4 - a5 + a6 = - 243, 所以2(a0 + a2 + a4 + a6)= - 240, 即a0 + a2 + a4 + a6 = - 120, 又a6 = 32,则a0 + a2 + a4 = - 152.     例7:328  根据题意,分3种情况讨论: ①取出的3张卡片中有2张红色的,需要在其他三种颜色 的卡片中任选1张, 有C24·C112 = 72(种)不同的取法; ②取出的3张卡片中有1张红色的,先在4张红色卡片中 选出1张,在其他三种颜色中任选2种,在选出的2种颜色的卡 片中任选1张, 有C14·C23·C14·C14 = 192(种)取法; ③取出的3张卡片中没有红色的,需要在其他三种颜色的 卡片中各抽取1张, 有C14·C14·C14 = 64(种)取法. 故共有72 + 192 + 64 = 328(种)取法.     例8:B  将10个名额分成4部分,由于各部分的名额数互 不相同,因此可看作4个不同的元素,分给四个不同的学校,实 际上就是将4个元素全排列,因此共有A44 = 24(种)不同的分配 方案. 第四章  概率与统计 4. 1  条件概率与事件的独立性 4. 1. 1  条件概率 必备知识·探新知     知识点  1. B  A  P(A∩B)P(B)   2.(2)1  (3)P(B |A)+P(C |A)     思考:P(B |A)是指在事件A发生的条件下,事件B发生的 概率,而P(A |B)是指在事件B发生的条件下,事件A发生的概 率,因此P(B |A)和P(A |B)的意义不同. 关键能力·攻重难     例1:由古典概型的概率公式可知 (1)P(A)= 25 , P(B)= 2 × 1 + 3 × 25 × 4 = 8 20 = 2 5 , P(A∩B)= 2 × 15 × 4 = 1 10 . (2)P(B |A)= P(A∩B)P(A) = 1 10 2 5 = 14 .     对点训练1:(1)令事件A ={取得蓝球},B ={取得蓝色E 型玻璃球}. 解法一:∵ P(A)= 1116,P(A∩B)= 4 16 = 1 4 , ∴ P(B |A)= P(A∩B)P(A) = 1 4 11 16 = 411 . 解法二:∵ n(A)= 11,n(A∩B)= 4, ∴ P(B |A)= n(A∩B)n(A) = 4 11 .     例2:设第1次抽到舞蹈节目为事件A,第2次抽到舞蹈 节目为事件B,则第1次和第2次都抽到舞蹈节目为事 件A∩B. (1)从6个节目中不放回地依次抽取2个的事件数为n(Ω) = A26 = 30, 根据分步计数原理n(A)= A14A15 = 20,于是P(A)= n(A)n(Ω)= 20 30 = 2 3 . (2)因为n(A∩B)= A24 = 12,于是P(A∩B)= n(A∩B)n(Ω) = 12 30 = 2 5 . (3)解法一:由(1)(2)可得,在第1次抽到舞蹈节目的条件 下,第2次抽到舞蹈节目的概率为 P(B |A)= P(A∩B)P(A) = 2 5 2 3 = 35 . 解法二:因为n(A∩B)= 12,n(A)= 20, 所以P(B |A)= n(A∩B)n(A) = 12 20 = 3 5 . 解法三:第1次抽到舞蹈节目后,再抽第2次,则基本事件 空间为C15,而又抽到舞蹈节目的数目为C13, ∴概率为P = C 1 3 C15 = 35 .     对点训练2:35   1 2   解法一:列举法 从五个活动中选三个的情况有: ABC,ABD,ABE,ACD,ACE,ADE,BCD,BCE,BDE,CDE,共10 种情况, 其中甲选到A 有6 种可能性:ABC,ABD,ABE,ACD, ACE,ADE, 则甲选到A的概率为:P = 610 = 3 5 ; 乙选A活动有6种可能性:ABC,ABD,ABE,ACD,ACE,ADE, 其中再选则B有3种可能性:ABC,ABD,ABE, 故乙选了A活动,他再选择B活动的概率为36 = 1 2 . 解法二: 设甲、乙选到A为事件M,乙选到B为事件N, 则甲选到A的概率为P(M)= C 2 4 C35 = 35 ; 乙选了A活动,他再选择B活动的概率为P(N | M)= P(MN) P(M)= C13 C35 C24 C35 = 12 .     例3:设第i次按对密码为事件Ai(i = 1,2),则A = A1∪ (A1A2)表示不超过2次按对密码. (1)因为事件A1 与事件A1A2 互斥,由概率的加法公式得 P(A)= P(A1)+ P(A1A2)= 110 + 9 × 1 10 × 9 = 1 5 . (2)用B表示最后一位按偶数的事件,则P(A |B)=P(A1 |B)+ P((A1A2)|B)= 15 + 4 ×1 5 ×4 = 2 5 .     对点训练3:设“该考生6道题全答对”为事件A,“                                                                      该考生恰 —134—

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第3章 排列.组合与二项式定理章末知识梳理(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)
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第3章 排列.组合与二项式定理章末知识梳理(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)
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