内容正文:
第三章 排列、组合与二项式定理
3.1 排列与组合
3.1.3 组合与组合数
第2课时 组合数的应用
知识对点练
40分钟综合练
目录
知识对点练
知识点一 无限制条件的组合问题
1.某餐饮公司给学校学生配餐,现准备了5种不同的荤菜和n种不同的素菜.
(1)当n=4时,若每份学生餐有1荤3素,共有多少种不同的配餐供学生选择?
(2)若每位学生可以任选2荤2素,要保证至少有200种以上的不同选择,求n的最小值.
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知识对点练
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知识点二 有限制条件的组合问题
2.某班级要从4名男生、2名女生中选派4人参加某次社区服务,如果要求至少有1名女生,那么不同的选派方案种数为( )
A.14 B.24
C.28 D.48
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知识对点练
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3.将1,2,3,…,9这九个数字无重复地填在如图所示的
九个空格中,要求每一行从左到右、每一列从上到下依次增大,
当3,4固定在图中位置时,填写空格的方法共有( )
A. 6种 B.12种
C.18种 D.24种
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2 4 D
A B 9
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知识对点练
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知识点三 不同对象分组、分配问题
4.4件不同的装饰品要装进包装盒里,在下列不同的条件下,一共有多少种包装方法?
(1)有3个不同形状的精美盒子可供选择;
(2)有3个不同形状的精美盒子可供选择,每个盒子至少有1件装饰品;
(3)有3个大小、形状、图案等完全相同的精美盒子可供选择,每个盒子至少有1件装饰品;
(4)有3个大小、形状、图案等完全相同的精美盒子可供选择.
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知识点四 相同对象分配问题
5.有30个完全相同的苹果,分给4个不同的小朋友,每个小朋友至少分得4个苹果,有多少种不同的分配方案?
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知识对点练
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知识点五 排列与组合的综合应用
6.某市践行“干部村村行”活动,现有5名干部可供选派,下乡到3个村蹲点指导工作,每个村至少有1名干部,每名干部只能去1个村,则不同的选派方案共有( )
A.243种 B.210种
C.150种 D.125种
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知识对点练
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7.要排出某班一天中语文、数学、政治、英语、体育、艺术6节课的课程表,要求数学排在上午(前4节),体育排在下午(后2节),不同的排法种数是_____.
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知识对点练
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8.设一个三位数的个位、十位、百位上的数字分别为a,b,c,若b>a,b>c,则称这个三位数为“峰型三位数”,例如251和121都是“峰型三位数”.求由0,1,2,3,4,5中的部分数字组成的三位数中,“峰型三位数”有多少个.
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知识对点练
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40分钟综合练
一、单项选择题
1.从2,3,…,8七个自然数中任取三个数组成有序数组a,b,c且a<b<c,则不同的数组有( )
A.35组 B.42组
C.105组 D.210组
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2.将四名新来的学生分到高三两个班,每班至少一人,则不同的分配方法数为( )
A.12 B.16
C.14 D.18
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3.凸十边形的对角线的条数为( )
A.10 B.35
C.45 D.90
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4.某地招募了20名志愿者,他们编号分别为1号,2号,…,19号,20号,如果要从中任意选取4人再按编号大小分成两组去做一些预备服务工作,其中两个编号较小的人在一组,两个编号较大的人在另一组,那么确保5号与14号入选并被分配到同一组的选取方法种数是( )
A.16 B.21
C.24 D.90
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5.男、女各3名同学排成前后两排合影留念,每排3人,若每排同一性别的两名同学不相邻,则不同的排法种数为( )
A.36 B.72
C.144 D.288
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三、填空题
8.某流浪动物救助团体新捕捉流浪猫6只,现有5个不同的空置猫笼,6只流浪猫分别为狸花猫1只、三花猫4只(可和谐相处)、橘猫1只.该救助团体计划将1只狸花猫放在一个猫笼里,4只三花猫每2只放在一个猫笼里,橘猫单独放在一个猫笼里,则不同的安排方法有_____种.
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9.5名乒乓球队员中有2名老队员和3名新队员,现从中选出3名队员排成1,2,3号参加团体比赛,则入选的3名队员中至少有1名老队员,且1,2号中至少有1名新队员的排法有____种.
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第1行
第2行
10.将1,1,1,1,2,4,6,8这8个数填入如图所示的格子中(要求每个数都要填入,每个格子中只能填一个数),则不同的填数方
法共有_____种;若填入的每行数之和为偶数,则不
同的填数方法共有_____种.(用数字作答)
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四、解答题
11.高二(1)班共有35名同学,其中男生20名,女生15名,今从中选出3名同学参加活动.
(1)其中某一女生必须在内,不同的选法有多少种?
(2)其中某一女生不能在内,不同的选法有多少种?
(3)恰有2名女生在内,不同的选法有多少种?
(4)至少有2名女生在内,不同的选法有多少种?
(5)至多有2名女生在内,不同的选法有多少种?
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12.现有6个不同的小球放入编号分别为1,2,3的三个不同盒子.
(1)当每个盒子的球数大于等于0时,求共有多少种不同放法;
(2)当每个盒子的球数不小于它的编号数时,求共有多少种不同放法;
(3)当每个盒子的球数不小于1时,求共有多少种不同放法.(本题均用数字作答)
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13.[多选]现有8个小朋友玩游戏,其中5个小朋友手中拿的数字分别是5,4,3,1,0,另外三个小朋友都拿的是数字2,小朋友们要用手中的数字来组数,每个小朋友的数字最多用一次,则下列说法正确的是( )
A.可以组成720个没有重复数字的六位数
B.若不选0,则可以组成240个相邻数字不相同的七位数
C.可以组成2160个相邻两个数字不相同的八位数
D.若0必选,则可以组成832个五位数
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14.中华文化源远流长,为了让青少年更好地了解中国的传统文化,某培训中心计划利用暑期开设“围棋”“武术”“书法”“剪纸”“京剧”“刺绣”六门体验课程.
(1)若体验课连续开设六周,每周一门,求“京剧”课程不排第一周,“剪纸”课程不排最后一周的所有排法种数;
(2)现有甲、乙、丙三名学生报名参加暑期的体验课程,每人都选两门课程,甲和乙有且只有一门共同的课程,丙和甲、乙的课程都不同,求所有选课的方法种数;
(3)计划安排A,B,C,D,E五名教师教这六门课程,每门课程只由一名教师任教,每名教师至少任教一门课程,教师A不任教“围棋”课程,教师B只能任教一门课程,求所有课程安排的方法种数.
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R
解:(1)当n=4时,学校共有5种不同的荤菜和4种不同的素菜,
若每份学生餐有1荤3素,由分步乘法计数原理可知,共有Ceq \o\al(1,5)Ceq \o\al(3,4)=5×4=20种不同的配餐供学生选择.
(2)从5种不同的荤菜和n种不同的素菜中,任取2荤2素,有Ceq \o\al(2,5)Ceq \o\al(2,n)种不同选择.
由题意,得Ceq \o\al(2,5)Ceq \o\al(2,n)≥200,整理,得n(n-1)≥40,
因为n∈N+,所以n≥7,所以n的最小值为7.
解析:6人中选4人的方案有Ceq \o\al(4,6)=15种,没有女生的方案只有1种,所以不同的选派方案共有15-1=14种.
解析:由题意可得数字1,2,9的位置也是固定的,如图所示,5,6,7,8四个数字在A,B,C,D四个位置上,A,B两个位置的填法有Ceq \o\al(2,4)种,C,D两个位置则只有Ceq \o\al(2,2)种填法.由分步乘法计数原理知,填写空格的方法共有Ceq \o\al(2,4)Ceq \o\al(2,2)=6种.
解:(1)由分步乘法计数原理可得,一共有34=81种包装方法.
(2)因为每个盒子至少有1件装饰品,故有且只有两个装饰品放到同一个盒子中,故一共有Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3)=36种包装方法.
(3)将4件不同的装饰品分成三堆,不同的分法有Ceq \o\al(2,4)=6种,故一共有6种包装方法.
(4)将4件不同的装饰品分成一堆,有1种分法;4件不同的装饰品分成两堆,有Ceq \o\al(1,4)+2,4)eq \f(CCeq \o\al(2,2),Aeq \o\al(2,2))
=7种分法;由(3)可得4件不同的装饰品分成三堆,有6种分法.故共有1+7+6=14种包装方法.
解:先给每个小朋友分3个苹果,剩余18个苹果利用“隔板法”,18个苹果有17个空,插入3个“板”,共有Ceq \o\al(3,17)=680种方法,故有680种不同的分配方案.
解析:把5名干部分为(1,1,3)和(1,2,2)两组,当分为(1,1,3)时,有Ceq \o\al(3,5)Aeq \o\al(3,3)=60种派法;当分为(1,2,2)时,有2,5)eq \f(CCeq \o\al(2,3),Aeq \o\al(2,2))
·Aeq \o\al(3,3)=90种派法.根据分类加法计数原理可得,共有60+90=150种不同的选派方案.
解析:由题意,要求数学课排在上午(前4节),体育课排在下午(后2节),有Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(1,2)=8种,再排其余4节,有Aeq \o\al(4,4)=24种.根据分步乘法计数原理知,共有8×24=192种不同的排法.
解:①若“峰型三位数”由三个不同的数字组成:当“峰型三位数”含有数字0时,0必为个位,再从余下5个数字中任取两个,大的数字放十位,有Ceq \o\al(2,5)种方法;当“峰型三位数”没有数字0时,从除0外的5个数字中任取3个,最大的数字放十位,有Ceq \o\al(3,5)Aeq \o\al(2,2)种方法,此时“峰型三位数”的个数为Ceq \o\al(2,5)+Ceq \o\al(3,5)Aeq \o\al(2,2)=30.
②若“峰型三位数”由两个不同的数字组成,则一定不包含0,有Ceq \o\al(2,5)=10种方法,此时“峰型三位数”的个数为10.
综上,“峰型三位数”有30+10=40个.
解析:不同的数组有Ceq \o\al(3,7)=35组.
解析:每个班至少分到一名学生有两种情况:四名学生中有两名学生分在一个班的方法数是Ceq \o\al(2,4)=6;有三名学生分在一个班的方法数是Ceq \o\al(3,4)Aeq \o\al(2,2)=8.故不同的分配方法数为6+8=14.故选C.
解析:Ceq \o\al(2,10)-10=35条.故选B.
解析:第一类,5号与14号为编号较大的一组,则另一组编号较小的有Ceq \o\al(2,4)=6种选取方法;第二类,5号与14号为编号较小的一组,则编号较大的一组有Ceq \o\al(2,6)=15种选取方法.由分类加法计数原理得,共有6+15=21种选取方法.
解析:若第一排有2名男生,1名女生,则第一排女生只能站中间,第二排男生只能站中间,不同的排法种数为Ceq \o\al(2,3)Aeq \o\al(2,2)Ceq \o\al(1,3)Aeq \o\al(2,2)=36;同理可得,若第一排有1名男生,2名女生,不同的排法种数也为36.根据分类加法计数原理,不同的排法种数为36+36=72.故选B.
二、多项选择题
6.银川动植物园举行花卉展览,某花卉种植园有3种兰花,3种三角梅共6种精品花卉,其中“绿水晶”是培育的兰花新品种,6种精品花卉将全部去A,B展馆参展,每种只能去一个展馆,每个展馆至少有1种花卉参展,则下列说法正确的是( )
A.若A展馆需要3种花卉,有20种安排方法
B.若“绿水晶”去A展馆,有1+Ceq \o\al(1,5)+Ceq \o\al(2,5)种安排方法
C.若“绿水晶”不去A展馆,有31种安排方法
D.若其中2种三角梅不能去同一个展馆,有40种安排方法
解析:对于A,从6种花卉选择3种,故A展馆需要3种花卉,有Ceq \o\al(3,6)=20种安排方法,故A正确;对于B,若“绿水晶”去A展馆,若A展馆只有1种花卉,则有1种方法,若A展馆有2种花卉,则有Ceq \o\al(1,5)种方法,若A展馆有3种花卉,则有Ceq \o\al(2,5)种方法,若A展馆有4种花卉,则有Ceq \o\al(3,5)种方法,若A展馆有5种花卉,则有Ceq \o\al(4,5)种方法,故共有1+Ceq \o\al(1,5)+Ceq \o\al(2,5)+Ceq \o\al(3,5)+Ceq \o\al(4,5)=31种安排方法,故B错误;对于C,若“绿水晶”不去A展馆,若A展馆只有1种花卉,则有Ceq \o\al(1,5)种方法,若A展馆有2种花卉,则有Ceq \o\al(2,5)种方法,若A展馆有3种花卉,则有Ceq \o\al(3,5)种方法,若A展馆有4种花卉,则有Ceq \o\al(4,5)种方法,若A展馆有5种花卉,则有Ceq \o\al(5,5)种方法,故共有Ceq \o\al(1,5)+Ceq \o\al(2,5)+Ceq \o\al(3,5)+Ceq \o\al(4,5)+Ceq \o\al(5,5)=31种安排方法,C正确;
对于D,解法一:以A展馆为例,若A展馆只有1种花卉,则2种三角梅选择1种,有Ceq \o\al(1,2)种方法,若A展馆有2种花卉,则2种三角梅选择1种,再从剩余的4种花卉中选择1种,有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(1,4)种方法,若A展馆有3种花卉,则2种三角梅选择1种,再从剩余的4种花卉中选择2种,有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,4)种方法,若A展馆有4种花卉,则2种三角梅选择1种,再从剩余的4种花卉中选择3种,有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(3,4)种方法,若A展馆有5种花卉,则2种三角梅选择1种,剩余的4种花卉均给A展馆,有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(4,4)种方法.综上,共有Ceq \o\al(1,2)+Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(1,4)+Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,4)+Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(3,4)+Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(4,4)=32种方法.解法二:先安排其中2种三角梅,有Aeq \o\al(2,2)种方法,再安排其余4种花卉,有24种方法,由分步乘法计数原理得,共有Aeq \o\al(2,2)·24=32种安排方法,故D错误.故选AC.
7.某中学为提升学生劳动意识和社会实践能力,利用周末进行社区义务劳动,高三一共6个班,其中只有1班有2个劳动模范,本次义务劳动一共20个名额,劳动模范必须参加并不占名额,每个班都必须有人参加,则下列说法正确的是( )
A.若1班不再分配名额,则共有Ceq \o\al(4,20)种分配方法
B.若1班有除劳动模范之外学生参加,则共有Ceq \o\al(5,19)种分配方法
C.若每个班至少3人参加,则共有90种分配方法
D.若每个班至少3人参加,则共有126种分配方法
解析:对于A,若1班不再分配名额,则20个名额分配到5个班级,每个班级至少1个,根据隔板法,有Ceq \o\al(4,19)种分配方法,故A错误;对于B,若1班有除劳动模范之外学生参加,则20个名额分配到6个班级,每个班级至少1个,根据隔板法,有Ceq \o\al(5,19)种分配方法,故B正确;对于C,D,若每个班至少3人参加,1班有2个劳动模范,先满足每个班级2个名额,还剩10个名额,分配到6个班级,每个班级至少一个,根据隔板法,有Ceq \o\al(5,9)=126种分配方法,故C错误,D正确.
解析:4只三花猫每2只放在一个猫笼里,则分组方法有2,4)eq \f(CCeq \o\al(2,2),Aeq \o\al(2,2))
=3种,一共有4个整体进行排列放在5个不同的猫笼里,有Aeq \o\al(4,5)种方法,则不同的安排方法有Aeq \o\al(4,5)×3=360种.
解析:两老一新时,有Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(1,2)Aeq \o\al(2,2)=12种排法;两新一老时,有Ceq \o\al(1,2)Ceq \o\al(2,3)Aeq \o\al(3,3)=36种排法.故共有12+36=48种排法.
解析:首先任选4个格子填1,有Ceq \o\al(4,8)种方法,再将余下的4个数填入其他4个格子,有Aeq \o\al(4,4)种方法,所以不同的填数方法共有Ceq \o\al(4,8)Aeq \o\al(4,4)=1680种.要使填入的每行数之和为偶数,第1,2行填1的个数有(0,4),(2,2),(4,0)三种情况,其中括号中的第1个数表示第1行填1的个数,第2个数表示第2行填1的个数,若(0,4),即第1行0个1,第2行4个1,此时有Aeq \o\al(4,4)=24种方法;若(2,2),即第1行、第2行各2个1,此时有Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(2,4)Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(2,2)=864种方法;若(4,0),即第1行4个1,第2行0个1,此时有Aeq \o\al(4,4)=24种方法,所以不同的填数方法共有24+864+24=912种.
解:(1)从余下的34名学生中选取2名,有Ceq \o\al(2,34)=561种方法.
∴不同的选法有561种.
(2)从34名可选学生中选取3名,有Ceq \o\al(3,34)=5984种方法.
∴不同的选法有5984种.
(3)从20名男生中选取1名,从15名女生中选取2名,有Ceq \o\al(1,20)Ceq \o\al(2,15)=2100种方法.
∴不同的选法有2100种.
(4)选取2名女生有Ceq \o\al(1,20)Ceq \o\al(2,15)种方法,选取3名女生有Ceq \o\al(3,15)种方法,选取方法共有Ceq \o\al(1,20)Ceq \o\al(2,15)+Ceq \o\al(3,15)=2100+455=2555种.
∴不同的选法有2555种.
(5)选取3名的总数为Ceq \o\al(3,35),因此选取方法共有Ceq \o\al(3,35)-Ceq \o\al(3,15)=6545-455=6090种.
∴不同的选法有6090种.
解:(1)当每个盒子的球数大于等于0时,根据分步乘法计数原理,得共有36=729种不同放法.
(2)当每个盒子的球数不小于它的编号数时,1号盒1个球,2号盒2个球,3号盒3个球,共有Ceq \o\al(1,6)Ceq \o\al(2,5)=60种不同放法.
(3)当每个盒子的球数不小于1时,共有三类:第一类,一盒4个球,其余两盒各1个球,有4,6)eq \f(CCeq \o\al(1,2),2)
Aeq \o\al(3,3)=90种放法;第二类,一盒1个球,一盒2个球,一盒3个球,有Ceq \o\al(1,6)Ceq \o\al(2,5)Aeq \o\al(3,3)=360种放法;第三类,每盒2个球,有2,6)eq \f(CCeq \o\al(2,4),Aeq \o\al(3,3))
Aeq \o\al(3,3)=90种放法,所以共有90+360+90=540种不同放法.
解析:对于A,5,4,3,2,1,0,最高位不能是零,其余数字全排列,则Aeq \o\al(1,5)Aeq \o\al(5,5)=5×120=600,故A错误.对于B,Aeq \o\al(4,4)Ceq \o\al(3,5)=24×10=240,故B正确.对于C,Aeq \o\al(5,5)Ceq \o\al(3,6)-Aeq \o\al(4,4)Ceq \o\al(3,5)=120×20-24×10=2160,故C正确.对于D,分四种情况:若不选2,则有Aeq \o\al(1,4)Aeq \o\al(4,4)=4×24=96个;若选1个2,则有Ceq \o\al(3,4)Aeq \o\al(1,4)Aeq \o\al(4,4)=4×4×24=384个;若选2个2,则有Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(1,4)Aeq \o\al(2,4)=6×4×12=288个;若选3个2,则有Ceq \o\al(1,4)Aeq \o\al(1,4)Aeq \o\al(1,4)=4×4×4=64个,一共有96+384+288+64=832个,故D正确.故选BCD.
解:(1)依题意得,共有Aeq \o\al(6,6)-2Aeq \o\al(5,5)+Aeq \o\al(4,4)=504种排法.
(2)第一步,先将甲和乙的不同课程选好,有Aeq \o\al(2,6)种选课方法;
第二步,将甲和乙的相同课程选好,有Ceq \o\al(1,4)种选课方法;
第三步,因为丙和甲、乙的课程都不同,所以丙的选课方法有Ceq \o\al(2,3)种.
因此所有选课的方法种数为Aeq \o\al(2,6)Ceq \o\al(1,4)Ceq \o\al(2,3)=360.
(3)当A只任教1门时,先排A任教课程,有Ceq \o\al(1,5)种情况,再从剩下5门中排B的任教课程,有Ceq \o\al(1,5)种情况,接下来剩余4门中必有2门由同一名老师任教,分三组全排列,有Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3)种情况,所以当A只任教1门时,共有Ceq \o\al(1,5)Ceq \o\al(1,5)Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3)=5×5×6×6=900种安排方法;
当A任教2门时,先排A任教的2门,有Ceq \o\al(2,5)种情况,
接下来剩余4门由其余4名教师任教,有Aeq \o\al(4,4)种情况,
所以当A任教2门时,共有Ceq \o\al(2,5)Aeq \o\al(4,4)=240种安排方法.
综上所述,所有课程安排的方法种数为900+240=1140.
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