第十章  排列、组合和二项式定理

考纲要求 知识结构&梳理 复习详导 高考试题 目标训练 热身训练
    一、高考大纲  
    考试内容:
   
分类计数原理与分步计数原理。
    排列。排列数公式。
    组合。组合数公式。组合数的两个性质。
    二项式定理。二项展开式的性质。
    考试要求:
   
(1)掌握分类计数原理与分步计数原理,并能用它们分析和解决一些简单的应用问题。
    (2)理解排列的意义,掌握排列数计算公式,并能用它解决一些简单的应用问题。
    (3)理解组合的意义,掌握组合数计算公式和组合数的性质,并能用它们解决一些简单的应用问题。
    (4)掌握二项式定理和二项展开式的性质,并能用它们计算和证明一些简单的问题。
   
二、高考要览 
考试内容 能力层次 高考要求 考题年份分值
排列组合 理解 排列和组合的意义
2004 2005 2006 2007 2008
全国 天津 全国I.12    
全国 北京 北京3    
江苏 湖南 山东    
北京 福建 湖南    
福建 全国 天津    
湖北 江苏 重庆    
湖南 上海 全国I.5    
辽宁 浙江 上海    
北京春 全国 江苏    
安徽春 辽宁 湖北    
天津 北京春 陕西    
淅江 全国 辽宁    
安徽        
掌握 分类,分步计数原理,排列数计算公式,组合数计算公式和性质,能用它们分析和解决一些简单的应用问题 
二项式 掌握 二项式展开式的性质,并能用它们计算和证明一些简单的问题
2004 2005 2006 2007 2008
福建 全国 山东    
全国 江西 江苏    
全国 浙江 浙江    
江苏 山东 湖北    
浙江 江苏 重庆    
辽宁 重庆 江西    
全国 北京 全国    
天津 天津 北京    
湖北 上海 广东    
上海 湖南 湖北    
湖南 广东 湖南    
重庆 福建 天津    
安徽 辽宁 陕西    
全国   福建    

    三、命题趋势
    从上表可以看出,近几年高考在要间的考查呈现以下特点:
    1、每年都有1~2道与排列、组合、二项式定理有关的试题.题则一般为选择题或填空题。有时解答题也会涉及,考查础知识和基本思维能力.
    2、知识点考查:排列组合注重基础知识和基本运算,注重基本原理的应用.考查理解问题的能力、分析解决问题的能力及分类讨论的思想,而二项式定理注重对其通项公式的考查.试题难度不大.
    3、难度与创新:
    本章试题难度与教材习题的难度相当,但“源于课本”又"高于课本",思维层面有所深化.

    四、复习建议
    据本章知识的重要性以及高考对本章内容的考查情况,复习时,应注意以下几个方面:

    1、本章内容是中学数学中相对独立性较强的一部分,也是密切联系实际、应用性较强的部分.排列、组合、二项式定理方面的应用,其思考方法和解题技巧都有胆特殊性,具备概念性强,灵活性强,抽象性强,思维方法新颖等特点,要注意从加深对概念的理解和掌握、知识内在联系与区别方面下功夫,其中排列组合足二项式定理的基础和解决具体问题的工具.

    2、本章的重点是排列、组合的概念及有关公式的应用、二项式定理.本章的难点是掌握怎样科学地“分类”,注意“类”与“类”之间的不重不漏;合理地“分步”,注意“步”与“步”之间的独立性、连续性;排列组合的综合问题.

    3、数学思想在本章的主要体现是化归思想、比较分类思想和模型化思维方法等方面,本章的学习应注意发散思维、逆向思维能力的培养,通过分类分步把复杂问题分解,以及运用集合观点,整体思想从全集、补集人手。使问题简化.
    4、复习策略:
    (1)应立足基础知识和基本方法的复习.恰当选取典型例题,构建思维模式,造就思维依托和思维的合理定势。如对排列应题可用:①某元素排在某位上;②某元素不排在某位上;③某几个元素排在一起;④某几个元素不得相邻:⑤某几个元素顺序一定等基本问题,加强思维的规范训练.
    (2)抓好破势训练,为提高能力,运用变式题目,常规题向典型问题的转化,进行多种解法训练,从不同角度,不同侧面对题目进行全面分析,结合典型的错解分析,查找思维的缺陷,提高分析、解决问题的能力.
    (3)抓好“操作”训练,就是面对问题,具体排一排、选一选,运用分类计数原理和分步计数原理为“完成这件事”设计合理的程序或分类标准,注意加强解题过程的展示与分析.

    五、思想与方法综览
   
1、分类讨论思想
    [案例]一次数学考试的第一大题有11道小题,其中(1)~(6)是代数题,答对1题得3分,(7)~(11)是几何题,答对1题得2分,已知某同学考试时第一大题答对6题,且所得分数不少于本题总分的一半,问有多少种答对情况.
    分析:
    (1)将代数与几何题得分情况综合考虑,用分类的思想解决.
    (2)对有多个限制条件的组合问题,要以其中的某个条件为主去进行分类,然后再考虑其余的限制条件,如本例可以代数题为主分类,同时考虑几何题,反之亦然.
    解答:
    解法一:由题设知本题总分数的一半是14分,某同学在11题中只答对6题,且得分不少于14分,故代数题至少要答对2题,否则分数就不满14分,可分类如下:

    代数对2题,几何对4题有`C_6^2·C_5^4`种情况;
    代数对3题,几何对3题有`C_6^3·C_5^3`种情况;
    代数对4题。几何对2题,有饯`C_6^4·C_5^2`种情况;
    代数对5题,几何对1题,有`C_6^5·C_5^1`种情况;
    代数对6题,几何全做错,有`C_6^6`种情况.
    由分类计数原理,共有
    `C_6^2·C_5^4+C_6^3·C_5^3+C_6^4·C_5^2+C_6^5·C_5^1+C_6^6`=75+200+150+30+1=456种情况.
    解法二:由于11道题中任意答对6道题有`C_11^6`种情形,
其中得分少于14分的情形有`C_6^1·C_5^5`种,故答题情形有`C_11^6-C_6^1·C_5^5`=462-6=456种.

    2、化归思想
    [案例]同室四人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有 ( )
    A.6种 B.9种 C.11种 D.23种
    分析:建立数学模型转化为数学问题:用1,2,3,4,这个数字组成无重复的四位数,其中l不在个位,2不在十位3不在百位,4不在千位的四位数共有多少个?那么这个问题就容易解决了.
    解答:
    解法一:个位只能放2,3,4三种,在放过数字后,十位只能放1,3,4三种,后两位已确定,类似地,当个位放数字3时,百位只放1,2,4,其余也已确定
    `.:共有3xx3=9种.`
    解法二:将四个数填入四个有序号的空格,共有`A_4^4`种方法,其中不合要求的有三类:
    ①四个格填写的数字都与格号相同:`C_4^4=1;`
    ②恰有两个与填写的格号相同:`C_4^2=6;`
    ③恰有一个与填写的格号相同:`C_4^1·C_2^1=8.`
    所以所有方法种数为`A_4^4-(C_4^1·C_2^1+C_4^2+C_4^4)=9`
    答案:B

    3、构造思想
    [案例]求证:`(C_n^0)^2+(C_n^1)^2+…+(C_n^n)^2=C_2n^n,`
    ` 分析:C_n^0、C_n^1、C_n^2、…、C_n^n是(1+x)^n展开式中x^0、x^1、x^2、`
…、`x^n”的二项式系数,右边C_2n^n。可以看成(1+x)^2n展开式中x^n`
的系数,由`C_n^r=C_n^(n-r)知,左边即C_n^0·C_n^n+C_n^1·C_n^(n-1)+…+C_n^n·C_n^0`,
因此可以由`(1+x)^n·(1+x)^n`中的广的系数得到.

   一、知识结构
   

    二、知识梳理

    (一)有关概念
    1、基本原理.
    (1)分类计数原理:完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有`m_1`种不同的方法,在第2类办法中有`m_2`种不同的方法……在第n类办法中有`m_n`种不同的方法.那么完成这件事共有N=`m_1+m_2+…+m_n`种不同的方法.
    (2)分步计数原理:完成一件事,需要分成”个步骤,做第1步有`m_1`种不同的方法,做第2步有`m_2`种不同的方法……做第n步有`m_n`种不同的方法.那么完成这件事共有N=`m_1×m_2×…×m_n`种不同的方法.
    2、排列、组合的概念.
    (1)排列:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.所有排列的个数叫做排列数,用符号`A_n^m`表示.
    (2)组合:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.所有组合的个数叫做组合数,用符号`C_n^m`表示.
    3、二项式定理.
    `(a+b)^n=C_n^0a^n+C_n^1a^(n-1)b^1+…+C_n^ra^(n-r)b^r+…+C_n^nb^n(n∈N^**)`.
    这个公式所表示的定理叫做二项式定理,右边的多项式叫做`(a+b)^n`的二项展开式.
    (二)几个公式
    1、排列数公式:`A_n^m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=(n!)/((n-m)!)`.
    2、组合数公式:`C_n^m=(n(n-1)(n-2)…(n-m+1))/(m!)=(n!)/(m!(n-m)!)`.
    3、二项展开式的通项:`T_(r+1)=C_n^ra^(n-r)b^r(r=0,1,2,…n)`,其中`C_n^r`叫做二项式系数.
    (三)主要性质和规律
    1、组合数的性质.
    (1)`C_n^m=C_n^(n-m)`.
    (2)`C_(n+1)^m=C_n^m+C_n^(m-1)`.
    2、二项式系数的性质.
    (1)与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等,即`C_n^r=C_n^(n-r)`.
    (2)二项式系数间的关系:所有二项式系数的和为`2^n`,即`C_n^0+C_n^1+…+C_n^r+…+C_n^n=2^n`.
    (3)奇数项的二项式系数的和等于偶数项的二项式系数的和,都等于`2^(n-1)`,即
    `C_n^0+C_n^2+C_n^4+…=C_n^1+C_n^3+C_n^5+…=2^n`.
    (4)二项式系数中的最值:
    当n为偶数时,中间项为`T_(n/2+1)`,它的二项式系数`C_n^(n/2)`最大;
    当n为奇数时,中间两项的二项式系数`C_n^((n-1)/2)`和`C_n^((n+1)/2)`相等且最大.
    (四)注意事项
    1、分类计数原理与分步计数原理的区别在于一个与“分类”有关,一个与“分步”有关.应用分类计数原理时,要注意“类”与“类”之间的独立性和并列关系;应用分步计数原理时,要注意“步”与“步”之间的连续性和互联关系.
    2、排列与组合的区别在于“顺序”问题.从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素,按“一定顺序排成一列”与“不论怎样的顺序并成一组”是区别排列与组合的关键.从n个不同元素中取出m个元素的排列,可以分成两步完成:①取m个元素组合,②再把这m个元素进行全排列.公式`A_n^m=C_n^m•A_m^m`就体现了两者之间的关系.
    3、解排列组合应用题时,要防止“重复”与“遗漏”.当问题分成互斥各类时,可用分类法;当问题考虑先后次序时,可用位置法;当问题反面简单明了时,可用间接法.“相邻”问题可用“捆绑法”,“分离”问题可用“插空法”.分配问题要区别不平均分配、平均分配以及部分平均分配的情况.特别要注意,用穷举法考虑数值不大的应用题,往往更为快捷.
    4、二项展开式中“某项的二项式系数”与“某项的系数”有本质区别:
    二项式系数是指`C_n^0,C_n^1,C_n^2,…,C_n^n`,它们均为正整数;某项的系数是指该项字母前面的数字,如`(x-sqrt(2)y)^5`展开式第二项的二项式系数为`C_5^1=5`,而第二项的系数为`(-sqrt(2))•C_5^1=-5sqrt(2)`.

    复习详导

    §10.1 分类计数原理与分步计数原理 (1)

    §10.2 排列 (1)

    §10.3 组合 (1)

  §10.4 二项式定理 (1)

    高考试题
    理科:
    一、选择题
    二、填空题
    三、解答题
    文科:
    一、选择题
    二、填空题
    三、解答题
    目标训练
    1、第一轮选填训练 (1)

    2、第一轮基础训练 (1)

    3、第一轮单元训练 (1)

    热身训练
    1、选择题 (1)
    2、填空题 (1)
    3、解答题 (1)
    4、基础综合训练 (1)
    5、综合训练 (1)

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