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2026年南通高三开学考T13

2026年南通高三开学考T13

今天和大家详细拆解2026年暑假每日一题的第二十七题。这道精选自2026年南通市如皋市高三开学考的第十三题,是一道非常新颖的综合小题,它巧妙地将二项式定理的展开计算与排列组合中的概率期望结合在了一起。面对这种跨章节的考法,很多同学第一时间抓不住重点。其实只要我们把底层的概念吃透,按照逻辑一步步推导,就能拨云见日。

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破题的第一步,是写出二项展开式并确定各项系数的正负。根据二项式定理,我们将1减2x的整体4次方展开,一共会得到5项。这属于非常基础的代数运算,但在这道题里绝对不能掉以轻心。我们具体写出展开式后,仔细观察各项系数的符号,可以明确地发现,在这5项中,系数为正数的项有3项,系数为负数的项有2项。这一步是整个大厦的地基,正负项的数量一旦统计错误,后续的所有概率计算都会满盘皆输。

第二步,我们需要理清随机变量的期望与概率转化之间的底层逻辑。题目中明确规定,如果排好后存在系数为负数的项相邻,随机变量X就记为1,否则记为0。这说明随机变量X服从一个非常典型的0到1两点分布。对于这种只有0和1两种取值的指示变量,它的数学期望其实在数值上就直接等于X等于1时所对应的概率。打通了这个关节,我们就能将一个原本看似抽象的求期望问题,完美地转化为了求特定事件发生概率的古典概型问题。

第三步进入到全题的核心计算环节,也就是利用插空法计算两负项不相邻的概率。因为要求解存在负项相邻的情形,分类讨论会比较繁琐,所以我们在考场上要优先考虑计算它的对立事件,也就是所有的负数项全都互不相邻,这刚好对应X等于0的情况。我们将这5项进行全排列,没有限制条件下的基本事件总数是5的阶乘,也就是120种。既然要求2个负数项互不相邻,我们立刻采用经典的插空法来处理。首先,我们将3个系数为正数的项进行全排列,一共有6种排法。这3项排好之后,在它们的两端和中间自然会产生4个空位。接着,我们将2个系数为负数的项插入到这4个空位中的任意2个里面,这里的排法有4乘3也就是12种。根据分步乘法计数原理,两者相乘,得出负数项互不相邻的基本事件数一共是72种。

最后一步就是得出最终结论。我们用刚才算出的72除以总事件数120,化简之后得到X等于0的概率为5分之3。因为对立事件的概率和为1,所以X等于1的概率就是用1减去5分之3,等于5分之2。再结合我们第二步得出的结论,数学期望就等于X等于1的概率,所以最终这道题的期望值就是5分之2。

综合来看,这道题并没有考察复杂的偏难怪巧,而是重点考察了同学们对二项式展开、两点分布期望转化以及排列组合插空法这三个核心基础知识点的融会贯通。大家在后续的复习中,一定要对这类模型的转化烂熟于心。