高三复习会资料-计数原理.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date高三复习会资料-计数原理高三复习会资料-计数原理第十二章 计数原理一、2013大纲要求计数原理(一)分类加法计数原理、分步乘法计数原理1.理解分类加法计数原理和分步乘法计数原理。2.会用两个原理分析和解决一些简单的计数应用问题。(二)排列与组合1.理解排列、组合的概念。 2.能利用计数原理推导排列数公式、组合数公式。3.能解决简单的实际问题。(三)二项式定理1.能用计
2、数原理证明二项式定理。2.会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题。注:计数原理这部分内容的大纲要求近几年均未发生改变。二、知识重点与难点(一)分类加法计数原理、分步乘法计数原理1、分类加法计数原理完成一件事有n类不同的方案,在第一类方案中有种不同的方法,在第二类方案中有m2种不同的方法,在第n类方案中有mn种不同的方法,则完成这件事情,共有种不同的方法。2、分步乘法计数原理完成一件事情需要分成n个不同的步骤,完成第一步有m1种不同的方法,完成第二步有m2种不同的方法,完成第n步有mn种不同的方法,那么完成这件事情共有N种不同的方法。3、两个原理的联系与区别两个原理都是对完成一件事的方法种
3、数而言的区别在于:(1)分类加法计数原理是“分类”,分步乘法计数原理是“分步”;(2)分类加法计数原理中每类办法中的每一种方法都能独立完成一件事,分步乘法计数原理中每步中每种方法都只能做这件事的一步,不能独立完成这件事。4、对两个原理的进一步理解分类加法计数原理中,“完成一件事,有类办法”,是说每种办法“互斥”,即每种方法都可以独立地完成这件事,同时他们之间没有重复也没有遗漏进行分类时,要求各类办法彼此之间是相互排斥的,不论哪一类办法中的哪一种方法,都能独立完成这件事只有满足这个条件,才能直接用分类加法计数原理,否则不可以。分步乘法计数原理中,“完成一件事,需要分成个步骤”,是说每个步骤都不足
4、以完成这件事,这些步骤彼此间也不能有重复和遗漏。解决问题时,应分析:要完成做一件什么事;这件事怎么做才可以做好;需要分类还是分布,运用分类计数原理和分布计数原理,认真分析题意,设计合理的求解程序是求解问题的关键。(二)排列与组合1、排列 (1)排列的定义:从n个不同元素中取出m (mn)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。(2)排列数的定义:从n个不同元素中取出m(mn)个元素的所有排列的个数叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用A表示。(3)排列数公式:A。(4)全排列:n个不同元素全部取出的一个排列,叫做n个元素的一个全排列,An(n1)(n2
5、)21,这里规定。2、组合(1)组合的定义:从n个不同元素中取出m(mn)个元素组成一组,叫做从n个不同元素中取出m(mn)个元素的一个组合(2)组合数的定义:从n个不同元素中取出m(mn)个元素的所有组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m(mn)个元素的组合数,用C表示(3)组合数的计算公式:C,由于所以C1。(4)组合数的性质:C;CC 。3、组合与排列的区别与联系解决排列组合问题可遵循“先组合后排列”的原则,区分排列组合问题主要是判断“有序”和“无序”,更重要的是弄清怎样的算法有序,怎样的算法无序,关键是在计算中体现“有序”和“无序”,要能够写出所有符合条件的排列或组合,尽可能使写出的排
6、列或组合与计算的排列数相符,使复杂问题简单化,这样既可以加深对问题的理解,检验算法的正确与否,又可以对排列数或组合数较小的问题的解决起到事半功倍的效果。求解排列组合问题的思路:“排组分清,加乘明确;有序排列,无序组合;分类相加,分步相乘。”(三)二项式定理1、二项式定理(ab)nCanb0Can1bCan2b2CanrbrCa0bn(r0,1,2,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(ab)n的二项展开式。二项展开式的通项:Tr1Canrbr,r0,1,2,n,其中C叫做二项式系数2、二项式系数与展开式项的系数的异同在Tk1Cankbk中,C就是该项的二项式系数,它与a,b
7、的值无关;Tk1项的系数指化简后除字母以外的数,如a2x,b3y,Tk1C2nk3kxnkyk,其中C2nk3k就是Tk1项的系数。3、二项式系数的性质(1)对称性:与首末两端“距离相等”的两个二项式系数相等,即CC.(2)增减性与最大值:二项式系数C,当k时,二项式系数是递减的。当n是偶数时,取得最大值当n是奇数时,中间两项和相等,且同时取得最大值4、各二项式系数的和(ab)n的展开式的各个二项式系数的和等于2n,CCCCC2n;二项展开式中,偶数项的二项式系数的和等于奇数项的二项式系数的和,即CCCCCC2n2n1。三、高考走向浙江省高考真题1、(2012浙江理6)若从1,2,3,9这9个
8、整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有A.60种 B.63种 C.65种 D.66种2、(2012浙理14)若将函数表示为, 其中,为实数,则_3、(2013浙江理14)将六个字母排成一排,且均在的同侧,则不同的排法共有_种(用数字作答) 4、(2013浙江理11)设二项式的展开式中常数项为,则_命题规律1、 题型:高考对本章的考查多以选择题、填空题的形式出现。2、 能力要求:高考对本章的考查以理解和运用为主,题目难度中等。命题趋势1、排列组合试题都具有一定的灵活性和综合性,一般以应用的形式出现,解法具有多样性,符合高考选择填空题的特点,易于考查学生理解问题的能力、分析和解决问
9、题的能力及分类讨论的思想。分类和分布计数原理多与实际问题相结合,并可以综合排列组合知识成为能力型题目。并且以基本方法为中心,通过基本方法的复合构造新类型,学生易懂题意,但难区分该使用何种方法,没有偏题怪题。2、二项式定理考查比较固定,利用通项公式求展开式种某项的系数、某特定的项、项的系数的最值问题、几个二项式和或积的展开式中某项的系数、赋值法求系数和等等问题,多以基础知识考查为主。四、范例精选1、分类和分布原理的应用例1、 (2012浙江理6)若从1,2,3,9这9个整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有A.60种 B.63种 C.65种 D.66种解:从1,2,3,9这9个整
10、数中同时取4个不同的数,其和为偶数的取法分为三类;第一类是取四个偶数,即种方法;第一类是取两个奇数,两个偶数,即种方法;第三类是取四个奇数,即故有5+60+1=66种方法。故选D。说明:分类时,首先要确定一个恰当的分类标准,然后在这个标准下进行分类;其次分类时要注意完成这件事情的任何一种方法必须属于某一类,并且分别属于不同种类的两种方法是不同的方法,只有满足这些条件,才可以用分类加法计数原理变式训练1、两人进行乒乓球比赛,先赢三局着获胜,决出胜负为止,则所有可能出现的情形(各人输赢局次的不同视为不同情形)共有( )A. 10种 B.15种 C. 20种 D. 30种解:首先分类计算假如甲赢,比
11、分3:0是1种情况;比分3:1共有3种情况,分别是前3局中(因为第四局肯定要赢),第一或第二或第三局输,其余局数获胜;比分是3:2共有6种情况,就是说前4局2:2,最后一局获胜,前4局中,用排列方法,从4局中选2局获胜,有6种情况.甲一共就1+3+6=10种情况获胜.所以加上乙获胜情况,共有10+10=20种情况.故选C。说明:(1)解决此类综合题的关键在于区分该问题是“分类”还是“分步”。(2)解决既有“分类”又有“分步”的综合问题时,应“先分类,后分步”。2、有限制条件的排列问题例2、(排队问题) 有4名男生、4名女生,问下列情形,各有多少种不同的排法?(1)全体排成一行,甲不在首位,乙不
12、在尾(2)全体排成一行,甲乙必须坐在一起(3)全体排成一行,甲乙二人之间必须有2人(4)全体排成一行,甲乙不相邻(5)全体排成一行,甲与乙、丙都不相邻(6)全体排成一行,甲要在乙的前面(7)全体排成一行,甲、乙要在丙的同侧(8)全体排成2行,第一行3人后一行5人(9)全体排成2行,第一行4人后一行4人,甲与乙不相邻(不在乙的前后左右)解:(1)特殊元素特殊位置,优先分析。第一类:甲在第2-7位时,乙可在6个位置,第二类:甲在末尾,乙可在7个位置,所以共有种不同排法。(2)捆绑法:甲乙捆绑成一个元素,内部有一个排列,再和剩余的元素全排列,所以有(3)分步完成:第一步,先从剩余6人中选出2人排好,
13、第二步,将排好的两人与甲乙作为一个整体与其余剩余4人进行全排列,第三步,甲乙内部有个排序,故共有(4)插空法,先排好剩余6人,甲乙在剩余6人间的7个空挡上插空,故共有(5)结合插空的分类,第一类:甲、乙、丙三者两两均不相邻,用插空,。第二类:乙丙相邻与甲不相邻。故。(6)顺序排列,先让甲乙以外的6个人在8个位置上选定6个排好,再让甲乙在余下两个位置排好,因甲在乙的前面,故只有一种排法,故共有(7)分类:丙在第1位有种,丙在第二位有,丙在第3位有,丙在第4位有,丙在5、6、7、8位时和在第1、2、3、4位时效果相同,所以共有(8)双排问题单排化:双排等价于一排,故有(9)分类:当甲位于第一排第一
14、个、第一排第四个、第二排第一个、第二排第四个这四个位置时,乙的位置可以有5个,当甲位于其余位置时,乙的位置可以有4个,所有共有。变式训练2、若从1,2,3,4,5,6,7,8,9,10这10个数中任意取3个数,则这三个数互不相邻的取法种数有?解:利用插空法,反面构造插空模型,取出三个不相邻数的方法数等价于放入三个不相邻数的方法数,所以说明:常见的限制条件有:特殊元素或特殊位置用位置分析法分类讨论、元素相邻时用捆绑法、元素不相邻时插空法、元素顺序一定先排好余下的剩余的就是定序的。3、有限制条件的组合问题例3、 某课外活动小组共13人,其中男生8人,女生5人,并且男、女生各指定一名队长现从中选5人
15、主持某种活动,依下列条件各有多少种选法? (1)只有一名女生; (2)两队长当选; (3)至少有一名队长当选; (4)至多有两名女生当选; (5)既要有队长,又要有女生当选解:(1)一名女生,四名男生故共有350(种)(2)将两队长作为一类, 其他11人作为一类,故共有165(种)(3)至少有一名队长含有两类:只有一名队长和两名队长故共有:825(种)或采用排除法:825(种)(4)至多有两名女生含有三类:有两名女生、只有一名女生、没有女生.故选法为: 966(种)(5)分两类:第一类女队长当选:;第二类女队长不当选:.故选法共有:790(种)说明:组合问题常有以下两类题型变化:(1)“含有”
16、或“不含有”某些元素的组合题型:“含”,则先将这些元素取出,再由另外元素补足;“不含“,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取。(2)“至少”或“最多”含有几个元素的组合题型:解这类题必须十分重视“至少”与“最多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解.用直接法和间接法都可以求解,通常用直接法分类复杂时,考虑逆向思维,用间接法处理。变式训练3、 甲、乙两人从4门课程中各选修2门, (1)甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有多少种? (2)甲、乙所选的课程中至少有一门不相同的选法有多少种?解:(1)甲、乙两人从4门课程中各选修2门,且甲乙所选课程中恰有1门相同的选法种数共有 (种)(2)甲、乙
17、两人从4门课程中选两门不同的选法种数为,又甲、乙两人所选的两门课程都相同的选法种数为种,因此满足条件的不同选法种数为30.4、排列组合综合应用模型例4、(球放盒子问题) 4个不同的球,4个不同的盒子,把球全部放入盒内(1)恰有1个盒不放球,共有几种放法?(2)恰有1个盒内有2个球,共有几种放法?(3)恰有2个盒不放球,共有几种放法?解:(1)为保证“恰有1个盒不放球”,先从4个盒子中任意取出去一个,问题转化为“4个球,3个盒子,每个盒子都要放入球,共有几种放法?”即把4个球分成2,1,1的三组,然后再从3个盒子中选1个放2个球,其余2个球放在另外2个盒子内,由分步乘法计数原理,共有CCCA14
18、4(种)(2)“恰有1个盒内有2个球”,即另外3个盒子放2个球,每个盒子至多放1个球,也即另外3个盒子中恰有一个空盒,因此,“恰有1个盒内有2个球”与“恰有1个盒不放球”是同一件事,所以共有144种放法(3) 确定2个空盒有C种方法。4个球放进2个盒子可分成(3,1)、(2,2)两类,第一类有序不均匀分组有CCA种方法;第二类有序均匀分组有A种方法。故共有C(CCAA)84(种)。例5(分组与分配问题) 按下列要求分配6本不同的书,各有多少种不同的分配方式?(1)分成三份,1份1本,1份2本,1份3本;(2)甲、乙、丙三人中,一人得1本,一人得2本,一人得3本;(3)平均分成三份,每份2本;(
19、4)平均分配给甲、乙、丙三人,每人2本;(5)分成三份,1份4本,另外两份每份1本;(6)甲、乙、丙三人中,一人得4本,另外两人每人得1本;(7)甲得1本,乙得1本,丙得4本解(1)无序不均匀分组问题先选1本,有种选法;再从余下的5本中选2本,有种选法;最后余下3本全选,有种选法。故共有60(种)。(2)有序不均匀分组问题由于甲、乙、丙是不同的三人,在(1)题基础上,还应考虑再分配,共有A360(种)(3) 无序均匀分组问题先分三步,则应是CCC种方法,但是这里出现了重复不妨记六本书为A,B,C,D,E,F,若第一步取了AB,第二步取了CD,第三步取了EF,记该种分法为(AB,CD,EF),则
20、CCC种分法中还有(AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB),(EF,CD,AB),(EF,AB,CD),共有A种情况,而这A种情况仅是AB,CD,EF的顺序不同,因此只能作为一种分法,故分配方式有15(种)。(4)有序均匀分组问题在(3)的基础上再分配给3个人,共有分配方式ACCC90(种)。(5)无序部分均匀分组问题。共有15(种)(6)有序部分均匀分组问题。在(5)的基础上再分配给3个人,共有分配方式A90(种)(7)直接分配问题。甲选1本,有C种方法;乙从余下的5本中选1本,有C种方法;余下4本留给丙,有C种方法共有分配方式CCC30(种)。说明: 解此类排列组合
21、基本步骤:第一步:确定分组的形式,即是否为均匀分组或有序分组第二步:利用排列组合公式计算第三步:给出明确的结论第四步:反思回顾查看关键点。易错点和答题规范(1)均匀分组与不均匀分组、无序分组与有序分组是组合问题的常见题型解决此类问题的关键是正确判断分组是均匀分组还是不均匀分组,无序均匀分组要除以均匀组数的阶乘数,还要充分考虑到是否与顺序有关;有序分组要在无序分组的基础上乘以分组数的阶乘数此题中第(3)问为均匀无序分组,第(4)问为均匀有序分组(2)本题易错为:很多考生认为第(2)问与第(1)问结果相同,导致该种错误的原因是没有弄清人与人是有顺序的思想方法感悟提高例6、(多面手问题) 一杂技团有
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