内容正文:
练案[3] 第三章 排列、组合与二项式定理
3. 1 [3. 1. 2 第2课时 排列数的应用]
A组·素养自测
一、选择题
1.用数字1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位
数,其中奇数的个数为 (D )
A. 24 B. 48 C. 60 D. 72
2.从2,3,4,5,6,7,8,9这8个数字中任取2个
不同的数字分别作为一个对数的底数和真
数,则可以组成不同对数值的个数为(D )
A. 56 B. 54 C. 53 D. 52
3.从8人中选3人排成一队,其中甲、乙同时参
加排队或同时不参加排队,若参加排队,就一
定相邻,则不同的排法共有 (C )
A. 252种 B. 278种
C. 144种 D. 362种
4.(多选)停车站划出一排12个停车位置,今有
8辆不同的车需要停放,若要求剩余的4个空
车位连在一起,则不同的停车方法有( )
A. A99种 B. A99A44种
C. 8A88种 D. 9A88种
5.把语文、数学、物理、历史、外语这五门课程安
排在一天的五节课里,如果数学必须比历史
先上,那么不同的排法有 (C )
A. 48种 B. 24种
C. 60种 D. 120种
二、填空题
6.用1,2,3,4,5,6组成六位数(没有重复数字),
要求任何相邻两个数字的奇偶性不同,且1,2相
邻,这样的六位数的个数是 .
7.将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部
分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的
2张参观券连号,那么不同的分法种数是
.
8. 2023年某地举行博物展,某单位将展出5件
艺术作品,其中不同书法作品2件、不同绘画
作品2件、标志性建筑设计1件,在展台上将
这5件作品排成一排,要求2件书法作品必须
相邻,2件绘画作品不能相邻,则该单位展出
这5件作品不同的方案有 种.(用数
字作答)
三、解答题
9.一场晚会有5个演唱节目和3个舞蹈节目,要
求排出一个节目单.
(1)3个舞蹈节目不排在开始和结尾,有多少
种排法?
(2)前四个节目要有舞蹈节目,有多少种
排法?
10.从数字0,1,3,5,7中取出不同的三个数作系
数,可以组成多少个不同的一元二次方程
ax2 + bx + c = 0?其中有实根的方程有多
少个
?
—081—
B组·素养提升
一、选择题
1.(多选)用0、1、2、3、4、5组成没有重复数字的
6位数,其中个位数字小于十位数字的六位数
共有 ( )
A. A15A
3
5个 B. 12 A
1
5A
5
5个
C. A15A
5
5个 D. 2A15A44个
2.某地为了迎接第19届亚洲运动会,杭州某大
楼安装了5个彩灯,它们闪亮的顺序不固定.
每个彩灯只能闪亮红、橙、黄、绿、蓝中的一种
颜色,且这5个彩灯所闪亮的颜色各不相同,
记这5个彩灯有序地各闪亮一次为一个闪烁.
在每个闪烁中,每秒钟有且仅有一个彩灯闪
亮,而相邻两个闪烁的时间间隔均为5秒.如
果要实现所有不同的闪烁,那么需要的时间
至少是 (C )
A. 1 205秒 B. 1 200秒
C. 1 195秒 D. 1 190秒
3.有4本不同的书A、B、C、D,要分给三个同学,
每个同学至少分一本,书A、B不能分给同一
人,则这样的分法共有 (C )
A. 18种 B. 24种
C. 30种 D. 36种
4.把5件不同产品摆成一排.若产品A与产品B
相邻,且产品A与产品C不相邻,则不同的摆
法有 (B )
A. 48 B. 36
C. 30 D. 24
二、填空题
5. 6人站成一排,甲、乙、丙3个人不能都站在一
起的排法种数为 .
6.如图是一个正方体纸盒的展开图,若把1,2,
3,4,5,6分别填入小正方形后,按虚线折成正
方体,则所得到的正方体相对面上的两个数
的和都相等的概率是 .
三、解答题
7.用0、1、2、3、4五个数字:(1)可组成多少个五
位数;(2)可组成多少个无重复数字的五位
数;(3)可组成多少个无重复数字的且是3的
倍数的三位数;(4)可组成多少个无重复数字
的五位奇数.
8. 4名男同学和3名女同学站成一排.
(1)7名同学中,甲、乙、丙排序一定(只考虑
位置的前后顺序),有多少种不同的排法?
(2)甲不在最左端,乙不在最右端,有多少种
不同的排法?
(3)7名同学中,甲乙两名同学之间必须恰有
3名同学,有多少种不同的排法?
(4)7名同学中,甲、乙两名同学相邻,但都不
与丙相邻,有多少种不同的排法?
(5)女同学从左到右按从高到矮的顺序排,有
多少种不同的排法?(3名女生身高互不相
等
)
—082—
9.因为左边= n!(n - m)!+ m
(n - 1)!
(n - m)!+ m(m - 1)
(n - 1)!
(n - m + 1)!
= n!(n -m +1)+m(n -1)!(n -m +1)+m(m -1)(n -1)!(n -m +1)!
=(n -1)!
=(n - 1)!n(n + 1)(n - m + 1)! =
(n + 1)!
(n - m + 1)!= A
m
n + 1 .
练案[3]
A组·素养自测
1. D 由题意,可知个位可以从1,3,5中任选一个,有A13 种方
法,其他数位上的数可以从剩下的4个数字中任选,进行全排
列,有A44种方法,所以奇数的个数为A13A44 = 3 × 4 × 3 × 2 × 1
= 72.
2. D 在8个数中任取2个不同的数可以组成A28 = 56(个)对数
值.但在这56个对数值中,log24 = log39,log42 = log93,log23 =
log49,log32 = log94,即满足条件的对数值共有56 - 4 = 52
(个).
3. C 若甲、乙都不参加排队,则不同的排法有A36 = 120(种);若
甲、乙都参加排队,则不同的排法有A16A22A22 = 24(种),所以不
同的排法共有120 + 24 = 144(种).故造C.
4. AD 将4个空车位视为一个元素,与8辆车共9个元素进行
全排列,共有A99 = 9A88种.
5. C 五门课程随意安排有A55 种排法,数学课在历史课前和历
史课在数学课前各占总排法数的一半,所以数学课排在历史
课前的排法有12 A
5
5 = 60(种).
6. 40 可分为三步来完成这件事:
第一步:先将3,5进行排列,共有A22种排法;
第二步:再将4,6插空排列,共有2A22种排法;
第三步:将1,2放入3,5,4,6形成的空中,共有A15种排法;
由分步乘法计数原理得,共有2A22A22A15 = 40种不同的排法.
7. 96 先分组后用分配法求解,5张参观券分为4组,其中2个
连号的有4种分法,每一种分法中的排列方法有A44 种,因此
共有不同的分法4A44 = 4 × 24 = 96(种).
8. 24 将2件书法作品排列,方法数为2种,然后将其作为1件
作品与标志性建筑设计作品共同排列有2种排法,对于其每
一种排法,在其形成的3个空位中选2个插入2件绘画作品,
故共有不同展出方案:2 × 2 × A23 = 24种.
9.(1)先从5个演唱节目中选两个排在首尾两个位置有A25种排
法,再将剩余的3个演唱节目,3个舞蹈节目排在中间6个位
置上有A66种排法,故共有不同排法A25A66 = 14 400种.
(2)先不考虑排列要求,有A88种排列,其中前四个节目没有舞
蹈节目的情况,可先从5个演唱节目中选4个节目排在前四
个位置,然后将剩余四个节目排列在后四个位置,有A45A44 种
排法,所以前四个节目要有舞蹈节目的排法有(A88 - A45A44)=
37 440种.
10.先考虑组成一元二次方程的问题.
首先确定a,只能从1,3,5,7中选一个,有A14种,然后从余下
的四个数中任选两个作b,c,有A24 种,又0,1,3,5,7并无公
因数,故由分步乘法计数原理知,组成的一元二次方程共
A14A
2
4 = 48(个).
方程ax2 + bx + c = 0(a≠0)要有实根,必须满足Δ = b2 - 4ac
≥0.分类讨论如下:
当c =0时,a,b可以从1,3,5,7中任取两个,一元二次方程有
A24个;
当c≠0时,分析判别式知b只能取5,7中的一个.
当b取5时,a,c只能取1,3这两个数,一元二次方程有
A22个;
当b取7时,a,c可取1,3或1,5这两组数,一元二次方程有
2A22个.
此时共有(A22 + 2A22)个一元二次方程.
由分类加法计数原理知,有实根的一元二次方程共有A24 +
A22 + 2A
2
2 = 18(个).
B组·素养提升
1. AB 解法一:确定最高位有A15 种不同方法.确定万位、千位、
百位,从剩下的5个数字中取3个排列,共有A35 种不同的方
法,剩下两个数字,把大的排在十位上即可,由分步乘法计数
原理知,共有A15·A35 = 300(个).
解法二:由于个位数字大于十位数字与个位数字小于十位数
字的应各占一半,故有12 A
1
5·A55 = 300(个).
2. C 由题意每次闪烁共5秒,所有不同的闪烁为A55个,相邻两
个闪烁的时间间隔为5秒,因此需要的时间至少是5A55 +(A55
- 1)× 5 = 1 195秒.
3. C 4本不同的书分给三个同学,共有6A33 = 36,书A、B分给同
一人有A33 = 6,所以共有36 - 6 = 30种,故选C.
4. B 将A,B捆绑在一起,有A22种摆法,再将它们与其他3件产
品全排列,有A44种摆法,共有A22A44 种摆法,而A,B,C 3件产
品在一起,且A,B相邻,A,C相邻时有2种情况,将这3件产
品与剩下2件产品全排列,有2A33 种摆法.故A,B相邻,A,C
不相邻的摆法有A22A44 - 2A33 = 36(种).
5. 576 “不能都站在一起”与“都站在一起”是对立事件,由间
接法可得A66 - A33A44 = 576.
6. 115 6个数任意填入6个小正方形中有A
6
6 = 720种方法;将6
个数分三组(1,6),(2,5),(3,4),每组中的两个数填入一对
面中,共有不同填法A33 × 2 × 2 × 2 = 48种,故所求概率P =
48
720 =
1
15 .
7.(1)各个数位上的数字允许重复,故由分步乘法计数原理知,
共有4 × 5 × 5 × 5 × 5 = 2 500(个).
(2)解法一:先排万位,从1,2,3,4中任取一个有A14 种填法,
其余四个位置四个数字共有A44种,
故共有A14·A44 = 96(个).
解法二:先排0,从个、十、百、千位中任选一个位置将0填入有
A14种方法,其余四个数字全排有A44种方法,
故共有A14·A44 = 96(个).
(3)构成3的倍数的三位数,各个位上数字之和是3的倍数,
按取0和不取0分类:
①取0,从1和4中取一个数,再取2进行排,先填百位A12,其
余任排有A22,故有2A12·A22种.
②不取0,则只能取3,从1或4中再任取一个,再取2然后进
行全排为2A33,所以共有2A12A22 + 2A33 = 8 + 12 = 20(个).
(4)考虑特殊位置个位和万位,先填个位,从1、3中选一个填入
个位有A12种填法,然后从剩余3个非0数中选一个填入万位,
有A13种填法,包含0在内还有3个数在中间三位置上全排列,
排列数为A33,故共有A12·A13·A33 =36(个).
8.(1)7名同学的所有排法有A77 种,其中甲、乙、丙的排序有A33
种,所以甲、乙、丙排序一定的排法有A
7
7
A33
= 840(种).
(2)方法一:甲不在最左端,按甲的排法分类
:
—151—
若甲在最右端,则有A66 种排法;若甲不在最右端,则甲有A15
种排法,乙有A15种排法,其余同学有A55种排法.综上,不同的
排法共有A66 + A15A15A55 = = 3 720(种).
方法二:在排列时,先不考虑甲、乙站位的要求,有A77 种站法,
甲在最左端的站法有A66种,乙在最右端的站法有A66 种,而甲
在最左端且乙在最右端的站法有A55 种,故不同的排法有
A77 - 2A
6
6 + A
5
5 = 3 720(种).
(3)先排甲、乙两名同学,有A22 种排法,再从余下5名同学中
选3名同字排在甲、乙两名同学中间,有A35 种排法,这时把已
排好的5名同学视为一个整体,与最后剩下的2名同学进行
全排列,有A33种排法,故不同的排法共有A22A35A33 = 720(种).
(4)先排除甲、乙、丙3名同学以外的其他4名同学,有A44 种排
法,由于甲、乙要相邻,故再把甲、乙排好,有A22种排法,最后把排
好的甲、乙看作一个整体与丙分别插入原先排好的4名同学形成
的5个空位中,有A25 种排法,故不同的排法共有A44A22A25 = 960
(种).
(5)从7个位置中选出4个位置把男生排好,有A47种排法,然
后在余下的3个位置中排女生,由于要求女生从左到右按从
高到矮的顺序排,故女生的排法只有1种,故不同的排法共有
A47 × 1 = 840(种).
练案[4]
A组·素养自测
1. CD A错误.当两个排列的所有元素完全相同,但其排列顺序
不同时,仍然不是相同排列,所以错误. B错误.因为相同的组
合与元素的顺序无关,只与元素是否相同有关,所以该说法错
误. C正确.当两个组合的元素完全相同时,能得出这两个组
合是相同组合;当两个组合相同时,能得出它们的元素完全相
同. D正确.由定义易知,取出的元素各不相同,因此取了的不
能再取了.故选CD.
2. D 由Cn4知n = 0,1,2,3,4,因为C04 = 1,C14 = 4,C24 = 4 × 32 = 6,
C34 = C
1
4 = 4,C44 = 1,所以M ={1,4,6}.故M∩Q ={1,4}.
3. A 因为Cx2 - x16 = C5x - 516 ,
所以x2 - x = 5x - 5 ①,
或(x2 - x)+(5x - 5)= 16 ②,
解①可得x = 1或x = 5(舍去),解②可得x = 3或x = - 7
(舍),所以该方程的解集是{1,3}.
4. C 因为C7n + 1 - C7n = C8n,即C7n + 1 = C8n + C7n = C8n + 1,所以n + 1 =
7 + 8,即n = 14.
5. D nr C
r - 1
n - 1 =
n
r·
(n - 1)!
(r - 1)!(n - r)!
= n!r!(n - r)!= C
r
n .
6. 13 由C23 + C24 + C25 +…+ C2n = 363,
得1 + C23 + C24 + C25 +…+ C2n = 364,
即C33 + C23 + C24 + C25 +…+ C2n = 364.
又Cmn + Cm - 1n = Cmn + 1,则C33 + C23 + C24 + C25 +…+ C2n = C34 + C24 +
C25 +…+ C2n = C35 + C25 + C26 +…+ C2n = C3n + 1,所以C3n + 1 = 364,
化简可得(n + 1)n(n - 1)3 × 2 × 1 = 364,
又n是正整数,解得n = 13.
7. 220 C22 + C
2
3 +…+ C211 = C33 + C23 +…+ C211 = C34 + C24 +…+
C211 = C
3
12 = 220.
8. 2 ∵ 5C5n + 5 =(n + 7)Cn - 1n + 3 + 3A2n + 3,
∴ 5 × (n + 5)!5! ×(n + 5 - 5)!=(n + 7)×
(n + 3)!
(n - 1)!(n + 3 - n + 1)!+ 3 ×(n + 3)(n + 2),
∴ 5 × (n + 5)(n + 4)(n + 3)(n + 2)(n + 1)5 × 4 × 3 × 2 × 1 = (n + 7)×
(n + 3)(n + 2)(n + 1)n
4 × 3 × 2 × 1 + 3 ×(n + 3)(n + 2),
∴ (n + 5)(n + 4)(n + 1)24 =
(n + 7)(n + 1)n
24 + 3,∴ n∈N
,解
得n = 2.
9.因为Cn - 5n = C5n,所以原不等式可化为C5n >(C3n - 2 + C2n - 2)+
(C2n - 2 + C1n - 2),
即C5n > C3n - 1 + C2n - 1,也就是C5n > C3n,
所以 n!5!(n - 5)!>
n!
3!(n - 3)!,
即(n - 3)(n - 4)> 20,
解得n > 8或n < - 1.
又n∈N,n≥5.
所以n≥9且n∈N .
10.(1)由题意知
x = 2x - 4,
2x - 4≤14,
x≤
{
14
或
x = 14 -(2x - 4),
2x - 4≤14,
x≤14
{ ,
解得x = 4或6.
(2)由组合数的定义知0≤r + 1≤10,
0≤17 - r≤10{ ,所以7≤r≤9.又r∈
N,所以r = 7,8,9,
当r = 7时,原式= C810 + C1010 = 46;
当r = 8时,原式= C910 + C910 = 20;
当r = 9时,原式= C1010 + C810 = 46.
B组·素养提升
1. C (C2100 + C97100)÷ A3101 =(C2100 + C3100)÷ A3101 = C3101 ÷ A3101 =
A3101
A33
÷ A3101 =
1
A33
= 16 .
2. B 根据题意,C6n + 1 - C6n = C7n变形可得,C6n + 1 = C6n + C7n;
由组合数的性质可得,C6n + C7n = C7n + 1,
即C6n + 1 = C7n + 1,
则可得到n + 1 = 6 + 7n = 12.
3. BD 由组合数的性质得:C9099 + C8999 = C90100 = C10100 .
4. ABC Ckn =
n!
(n - k)!k!,
A中,k + 1n + 1C
k + 1
n + 1 =
k + 1
n + 1
(n + 1)!
(n - k)!(k + 1)!
= n!(n - k)!k!,
B中,nk C
k - 1
n - 1 =
n
k
(n - 1)!
(n - k)!(k - 1)!=
n!
(n - k)!k!,
C中, nn - kC
k
n - 1 =
n(n - 1)!
(n - k)(n - k - 1)!k!
= n!(n - k)!k!,
D中,k - 1n - 1C
k - 1
n - 1 =
k - 1
n - 1
(n - 1)!
(n - k)!(k - 1)!
= (n - 2)!(n - k)!(k - 2)!,故不相等.
5. 190 由C13n = C7n可知n = 20.
∴ C1820 = C
2
20 =
20 × 19
2 = 190
.
—152—