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第六章 计数原理(基础卷)
姓名:__________________ 班级:______________ 得分:_________________
注意事项:
本试卷满分150分,考试时间1200分钟,试题共23题.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将
自己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)在每小题所给出的四个选项中,只有一项是符合
题目要求的.
1.设A=(1,2,3,…,10),若方程x2﹣bx﹣c=0,满足b、c属于A,且方程至少有一根a属于A,称
方程为漂亮方程,则“漂亮方程”的总个数为( )
A.8个 B.10个 C.12个 D.14个
【答案】C
【分析】根据题意,用十字相乘法,先把c分解因数,依据方程根与系数的关系,这两个因数的差就是
b,进而可以确定方程,再依次分析c等于2、3、…10,分别分析、列举其“漂亮方程”的个数,
由加法原理,计算可得答案.
【解答】解:用十字相乘法,先把c分解因数,依据方程根与系数的关系,这两个因数的差就是b;
c=2 时,有2×1=2,b=2﹣1=1,则漂亮方程为x2﹣x﹣2=0;
c=3时,有3×1=3,b=3﹣1=2,则漂亮方程为x2﹣2x﹣3=0;
c=4时,有4×1=4,b=4﹣1=3,则漂亮方程为x2﹣3x﹣4=0,
c=5时,有5×1=5,b=5﹣1=4,则漂亮方程为x2﹣4x﹣5=0;
c=6时,有6×1=6,b=6﹣1=5,则漂亮方程为x2﹣5x﹣6=0,
同时,有2×3=6,b=3﹣1=2,则漂亮方程为x2﹣x﹣6=0;
c=7时,有7×1=7,b=7﹣1=6,则漂亮方程为x2﹣6x﹣7=0,
c=8时,有8×1=8,b=8﹣1=7,则漂亮方程为x2﹣7x﹣8=0,
同时,有2×4=8,b=4﹣2=2,则漂亮方程为x2﹣2x﹣8=0;
c=9时,有9×1=9,b=9﹣1=8,则漂亮方程为x2﹣8x﹣9=0;
c=10时,有10×1=10,b=10﹣1=9,则漂亮方程为x2﹣10x﹣9=0,
同时,有2×5=10,b=5﹣2=3,则漂亮方程为x2﹣3x﹣10=0;
综合可得,共12个漂亮方程,
故选:C.
【知识点】分类加法计数原理
2.(x﹣2)(x﹣3)(x﹣4)…(x﹣15)(x N ,x>15)可表示为( )
+
A.A B.A ∈ C.A D.A
【答案】B
【分析】直接利用排列数公式写出结果即可.
【解答】解:由题意x N ,x>15.
+
(x﹣2)(x﹣3)(x﹣4)…(x﹣15)= .
∈
故选:B.
【知识点】排列及排列数公式
3.设4名学生报名参加同一时间安排的3项课外活动方案有a种,这4名学生在运动会上共同争夺100米、跳远、铅球3项比赛的冠军的可能结果有b种,则(a,b)为( )
A.(34,34) B.(43,34) C.(34,43) D.(A3,A3)
4 4
【答案】C
【分析】本题是一个分步乘法问题,每名学生报名有3种选择,有4名学生根据分步计数原理知共有34种
选择,同理三项冠军的结果数也有类似的做法.
【解答】解:由题意知本题是一个分步乘法问题,
首先每名学生报名有3种选择,
有4名学生根据分步计数原理知共有34种选择,
每项冠军有4种可能结果,
3项冠军根据分步计数原理知共有43种可能结果.
故选:C.
【知识点】计数原理的应用、分步乘法计数原理
4.某城市新修建的一条道路上有11盏路灯,为了节省用电而又不能影响正常的照明,可以熄灭其中的 4盏
灯,但两端的灯不能熄灭,也不能熄灭相邻的两盏灯,则熄灯的方法有( )
A.C B.C
C.C D.以上答案都不对
【答案】C
【分析】根据题意,利用插空法分析:先将亮的7盏灯排成一排,进而在6个空位中,任取4个插入熄灭
的4盏灯,由组合式公式计算可得答案.
【解答】解:根据题意,使用插空法分析:原来有11盏路灯,熄灭其中的4盏灯,还有7盏是亮着的,
先将亮的7盏灯排成一排,由于两端的灯不能熄灭,则有6个符合条件的空位,
进而在6个空位中,任取4个插入熄灭的4盏灯,有C 4种方法,
6
故选:C.
【知识点】排列、组合及简单计数问题
5.设(3x+ )n的展开式的各项系数之和为M,二项式系数之和为N,若M﹣17N=480,则展开式中含x3
项的系数为( )
A.40 B.30 C.20 D.15
【答案】D
【分析】(3x+ )n的展开式的各项系数之和为M,令x=1,可得M=4n.二项式系数之和为N=2n,代入
M﹣17N=480,解得n,再利用通项公式即可得出.
【解答】解:(3x+ )n的展开式的各项系数之和为M,令x=1,可得M=4n.
二项式系数之和为N=2n,
∵M﹣17N=480,∴4n﹣17•2n=480,解得n=5.
∴ 的通项公式:T = (3x)5﹣r =35﹣r ,
r+1
令 r=3,解得r=4
展开式中含x3项的系数为 ×3=15
故选:D.
【知识点】二项式定理
6.化简多项式(2x+1)5﹣5(2x+1)4+10(2x+1)3﹣10(2x+1)2+5(2x+1)﹣1的结果是( )
A.(2x+2)5 B.2x5 C.(2x﹣1)5 D.32x5【答案】D
【分析】利用二项式展开式的通项公式,以及二项式定理,求得结果.
【解答】解:多项式(2x+1)5﹣5(2x+1)4+10(2x+1)3﹣10(2x+1)2+5(2x+1)﹣1
=[(2x+1)﹣1]5=32x5,
故选:D.
【知识点】二项式定理
7.已知(x2﹣3x+1)5=a+ax+ax2+…+a x10,则a+a+a+…+a =( )
0 1 2 10 1 2 3 10
A.﹣1 B.1 C.﹣2 D.0
【答案】C
【分析】在所给的等式中,令 x=0,可得a =1,令x=1,可得a+a+a+a+…+a =﹣1,由此求得
0 0 1 2 3 10
a+a+a+…+a 的值.
1 2 3 10
【解答】解:由于(x2﹣3x+1)5=a+ax+ax2+…+a x10,令x=0,可得a=1,
0 1 2 10 0
令x=1,可得a+a+a+a+…+a =﹣1,∴a+a+a+…+a =﹣2,
0 1 2 3 10 1 2 3 10
故选:C.
【知识点】二项式定理
8.高一学生王超想在物理、化学、生物、政治、历史、地理、技术这七门课程中选三门作为选考科目,(
)
A.若任意选择三门课程,选法总数为 种
B.若物理和化学至少选一门,选法总数为 种
C.若物理和历史不能同时选,选法总数为 ﹣ 种
D.若物理和化学至少选一门,且物理和历史不同时选,选法总数为 ﹣ 种
【答案】C
【分析】A.若任意选择三门课程,由组合的概念可知选法总数为 种,可判断A错误;
B.若物理和化学至少选一门,由分步乘法计数原理知选法总数为 + 种,可判断B错误;
C.若物理和历史不能同时选,利用间接法可知选法总数为 ﹣ 种,可判断C正确;
D.若物理和化学至少选一门,有3种情况,分别讨论计算,可判断D错误.
【解答】解:对于A.若任意选择三门课程,选法总数为 种,故A错误;
对于B.若物理和化学选一门,有 种方法,其余两门从剩余的5门中选2门,有 种选法,
若物理和化学选两门,有 种选法,剩下一门从剩余的5门中选1门,有 种选法
由分步乘法计数原理知,总数为 ++ 种选法,故B错误;
对于C.若物理和历史不能同时选,选法总数为 ﹣ • = ﹣ 种;
对于D.若物理和化学至少选一门,有3种情况,①只选物理有且物理和历史不同时选,有 •
种选法;
②选化学,不选物理,有 • 种选法;
③物理与化学都选,有 • 种选法,
故总数为 • + • + • =6+10+4=20种,故D错误.
故选:C.
【知识点】排列、组合及简单计数问题
9.若 ,则 =( )
A. B. C. D.【答案】C
【分析】先令x=0,求出a 的值,再令x= 可得,可得 + +…+ =﹣1,同时除以a,可得
0 1
=﹣ .再把a 的值代入,可得结论.
1
【解答】解:∵ ,∴令x=0,可得a=1.
0
再令x= 可得,则1+ + +…+ =0,∴ + +…+ =﹣1,
同时除以a,可得 =﹣ .
1
由通项公式可得a=﹣ ×2=﹣4036,∴ = ,
1
故选:C.
【知识点】二项式定理
10.在二项式(x﹣2y)6的展开式中,设二项式系数和为 A,各项系数和为B,x的奇次幂项的系数和为
C,则 =( )
A.﹣ B. C.﹣ D.
【答案】A
【分析】根据二项式展开式中二项式系数和为2n可求得A,令x=1,y=1可得各项系数和B,令f(x)=
(x﹣2)6,x的奇次幂项的系数和为 可求得C,计算可得 的值.
【解答】解:在二项式(x﹣2y)6的展开式中,二项式系数和A=26=64,
令x=y=1,得各项系数和B=(﹣1)6=1,
令f(x)=(x﹣2)6,得x的奇次幂项的系数和C= = =﹣364,
所以 =﹣ =﹣ .
故选:A.
【知识点】二项式定理
11.数学40名数学教师,按年龄从小到大编号为1,2,…40.现从中任意选取6人分成两组分配到A,B
两所学校从事支教工作,其中三名编号较小的教师在一组,三名编号较大的教师在另一组,那么编号
为8,12,28的数学教师同时入选并被分配到同一所学校的方法种数是( )
A.220 B.440 C.255 D.510
【答案】D
【分析】根据题意,分析可得要要“8,12,28同时入选并被分配到同一所学校”,则除8,12,28号之
外的另外一组三人的编号必须都大于28或都小于8号”这2种情况讨论选出其他三人的情况,
再将选出2组进行全排列,对应对应A,B两所学校;由分步计数原理计算可得答案
【解答】解:根据题意,要“8,12,28同时入选并被分配到同一所学校”,则除8,12,28号之外的另
外一组三人的编号必须都大于28或都小于8号,
则分2种情况讨论选出的情况:
①、如果另外三人的编号都大于等于28,则需要在编号为29、30、31、32、33、34、35、
36、37、38、39、40的12人中,任取3人即可,有C 3=220种情况,
12
②、如果另外三人的编号都小于8,则需要在编号为1、2、3、4、5、6、7的7人中,任取3
人即可,有C 3=35种情况,
7
选出剩下3人有220+35=255种情况,
再将选出的2组进行全排列,对应A,B两所学校,有A2=2种情况,
2
则8,12,28同时入选并被分配到同一厅”的选取种数为255×2=510种;
故选:D.
【知识点】计数原理的应用12.中国古代十进制的算筹计数法,在数学史上是一个伟大的创造,算筹实际上是一根根同样长短的小木
棍.如图,是利用算筹表示数1~9的一种方法.例如:137可表示为“ ”,26可表示为“
”.现有6根算筹,据此表示方法,若算筹不能剩余,则可以用1~9这9个数字表示三位数的个数为
( )
A.10 B.20 C.36 D.38
【答案】D
【分析】根据算筹,将根算筹可能分1,2,3,或者1,1,4,或2,2,2,然后根据每个算筹对应数字种
类,利用排列组合进行求解即可.
【解答】解:6根算筹可能分1,2,3,或者1,1,4,或2,2,2,
2根算筹可以表示3或6,两种结果,
3根算筹可以表示3或3,两种结果,
4根算筹可以表示4或8,两种结果,
若分1,2,3,则表示的三位数为1×2×2A=4×3×2=24种三位数,
若分1,1,4,则表示的三位数为2×C=2×3=6,
若分2,2,2,则表示的三位数为2×2×2=8,
则表示的三位数共有24+6+8=38种,
故选:D.
【知识点】排列、组合及简单计数问题
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.不需写出解答过程,请把答案直接填写在横线
上)
13.从4台甲型和5台乙型电视机中任意取出2台,其中甲型与乙型电视机各1台,则不同的取法种数为
.
【答案】20
【分析】根据题意,分2步进行分析:①、先在4台甲型电视机取出1台,②、再在5台乙型电视机中取
出1台,分别求出每一步的情况数目,由分步计数原理计算可得答案.
【解答】解:根据题意,分2步进行分析:
①、先在4台甲型电视机取出1台,有4种取法;
②、再在5台乙型电视机中取出1台,有5种取法;
则有4×5=20种不同的取法;
故答案为:20.
【知识点】排列、组合及简单计数问题
14.在报名的5名男生和4名女生中,选取5人参加志愿者服务,要求男生、女生都有,则不同的选取方法
的种数为 (结果用数值表示)【答案】125
【分析】根据题意,运用排除法分析,先在9名中选取5人,参加志愿者服务,由组合数公式可得其选法
数目,再排除其中只有男生的情况,即可得答案.
【解答】解:根据题意,报名的5名男生和4名女生,共9名学生,
在9名中选取5人,参加志愿者服务,有C 5=126种;
9
其中只有男生C 5=1种情况;
5
则男、女生都有的选取方式的种数为126﹣1=125种;
故答案为:125.
【知识点】计数原理的应用
15.在二项式 的展开式中,常数项是 ,系数为有理数的项的个数是 .
【分析】求出展开式的通项公式,结合常数项,系数为有理数的定义分别进行求解即可.
【解答】解:展开式的通项公式为T =C( )7﹣kxk=C3 xk,
k+1
则当k=0时,常数项为( )7=27 ,
若系数为有理数,则 为整数,
则k=1,3,5,7,即系数为有理数的项的个数为4个,
故答案为:27 ,4
【知识点】二项式定理
16.浙江省现行的高考招生制度规定除语、数、英之外,考生须从政治、历史、地理、物理、化学、生物、
技术这7门高中学考科目中选择3门作为高考选考科目,成绩计入高考总分.已知报考某高校A、B两
个专业各需要一门科目满足要求即可,A专业:物理、化学、技术;B专业:历史、地理、技术.考生
小李今年打算报考该高校这两个专业的选考方式有 种.(用数字作答)
【答案】27
【分析】由题意,可以分两类,根据分类计数原理即可求出.
【解答】解:若一定选技术,则从剩余的6门中,任选2门即可,故有C 2=15种,
6
若不一定选技术,从物理、化学选一门,从历史、地理选一门,再从剩下的选一门,故有
C 1C 1C 1=12种,
2 2 3
根据分类计数原理可得共有15+12=27种,
故答案为:27.
【知识点】排列、组合及简单计数问题
三、解答题(本大题共6小题,共70分.请在答题卡指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过
程或演算步骤)
17.已知数列{a}的前n项和为 ,数列{b}满足b=log a.
n n n 2 n
(1)求数列{a}、{b}的通项公式;
n n
(2)求T=b2﹣b2+b2﹣b2+…+(﹣1)n+1b2.
n 1 2 3 4 n
【分析】本题第(1)题先根据组合的知识可知S =2n﹣1,然后根据公式a = 可计算出数列{a}的
n n n
通项公式,最后将数列{a}的通项公式代入b=log a 进行计算可得数列{b}的通项公式;
n n 2 n n
第(2)题先根据第(1)题的结果可判断出数列{b}是以0为首项,1为公差的等差数列,然
n后对n分奇数和偶数两种情况分别进行计算,利用平方差公式及等差数列的求和公式可计算
出T 的表达式.
n
【解答】解:(1)由题意, =2n﹣1,
当n=1时,a=S=21﹣1=1,
1 1
当n≥2时,a=S﹣S =2n﹣1﹣2n﹣1+1=2n﹣1,
n n n﹣1
∵当n=1时,a=1也满足a=2n﹣1,
1 n
∴a=2n﹣1,n N*,
n
∴b=log a=log 2n﹣1=n﹣1,n N*.
n 2 n 2
∈
(2)由(1)知,b=n﹣1=0+1•(n﹣1),
n
∈
故数列{b}是以0为首项,1为公差的等差数列,
n
①当n为奇数时,n﹣1为偶数,
T=b2﹣b2+b2﹣b2+…+(﹣1)n+1b2
n 1 2 3 4 n
=b2﹣b2+b2﹣b2+…+b 2﹣b 2+b2
1 2 3 4 n﹣2 n﹣1 n
=(b+b)(b﹣b)+(b+b)(b﹣b)+…+(b +b )(b ﹣b )+b2
1 2 1 2 3 4 3 4 n﹣2 n﹣1 n﹣2 n﹣1 n
=﹣(b+b+b+b+…+b +b )+b2
1 2 3 4 n﹣2 n﹣1 n
=﹣ +(n﹣1)2
= ;
②当n为偶数时,n﹣1,n+1均为奇数,
T=b2﹣b2+b2﹣b2+…+(﹣1)n+1b2
n 1 2 3 4 n
=b2﹣b2+b2﹣b2+…+b 2﹣b2
1 2 3 4 n﹣1 n
=(b+b)(b﹣b)+(b+b)(b﹣b)+…+(b +b)(b ﹣b)
1 2 1 2 3 4 3 4 n﹣1 n n﹣1 n
=﹣(b+b+b+b+…+b +b)
1 2 3 4 n﹣1 n
=﹣
= ;
综上所述,可知:
T= .
n
【知识点】数列的求和、组合及组合数公式
18.已知在( ﹣ )n的展开式中,第5项的系数与第3项的系数之比是56:3.
(1)求展开式中的所有有理项;
(2)求展开式中系数绝对值最大的项.
(3)求n+9c +81c +…+9n﹣1c 的值.
【分析】(1)由 : =56:3,解得n=10,可得T = •(﹣2)r• ,当5﹣ 为整数,r可取0,
r+1
6,由此可得展开式中的有理项.
(2)设第r+1项系数绝对值最大,则 ,由此解得r的值,可得系数绝对值最大的项.
(3)利用二项式定理化简n+9c +81c +…+9n﹣1c 为 ,即 ,计算可得结果.
【解答】解:(1)由第5项的系数与第3项的系数之比是 : =56:3,解得n=10.
因为通项:T = •(﹣2)r• ,当5﹣ 为整数,r可取0,6,
r+1
于是有理项为T=x5和T=13440.
1 7
(2)设第r+1项系数绝对值最大,则 .
解得 ,于是r只能为7.
所以系数绝对值最大的项为T=﹣15360 .
8(3)n+9c +81c +…+9n﹣1c
=10+9 +92• +…+910﹣1•
=
= = .
【知识点】二项式定理
19.某校学生会由高一年级5人,高二年级6人,高三年级4人组成.
(1)选其中1人为学生会主席,有多少种不同的选法?
(2)若每年级选1人为校学生会常委,有多少种不同的选法?
(3)若要选出不同年级的两人参加市里组织的活动,有多少种不同的选法?
【分析】(1)选其中1人为学生会主席,各年级均可,利用分类计数原理求得结果.
(2)每年级选1人为校学生会常委,可分步从各年级分别选择,利用分步计数原理求得结果.
(3)首先按年级分三类“1,2年级”,“1,3年级”,“2,3年级”,再各类分步选择.
【解答】(1)N=5+6+4=15;(2)N=5×6×4=120;(3)N=5×6+6×4+4×5=74.
解:(1)选其中1人为学生会主席,各年级均可,分三类:N=5+6+4=15种;
(2)每年级选1人为校学生会常委,可分步从各年级分别选择,N=5×6×4=120种;
(3)要选出不同年级的两人参加市里组织的活动,首先按年级分三类“1,2年级”,“1,3
年级”,“2,3年级”,
再各类分步选择:N=5×6+6×4+4×5=74种.
【知识点】分步乘法计数原理、分类加法计数原理
20.甲、乙两人各射击一次,击中目标的概率分别是 和 .假设两人射击是否击中目标,相互之间没有影响;
每人各次射击是否击中目标,相互之间也没有影响.
(1)求甲射击4次,至少1次未击中目标的概率;
(2)求两人各射击4次,甲恰好击中目标2次且乙恰好击中目标3次的概率;
(3)假设某人连续2次未击中目标,则停止射击.问:乙恰好射击5次后,被中止射击的概率是多少?
【分析】(1)由题意知,两人射击是否击中目标,相互之间没有影响;击中目标的概率分别是 和 ,射击
4次,相当于4次独立重复试验,根据独立重复试验和互斥事件的概率公式得到结果.
(2)两人各射击4次,甲恰好击中目标2次且乙恰好击中目标3次,表示相互独立的两个事
件同时发生,写出两个事件的概率,根据相互独立事件的概率公式得到结果.
(3)乙恰好射击5次后,被中止射击,表示最后两次射击一定没有射中,前两次最多一次没
击中,这几个事件之间是相互独立的,根据相互独立事件同时发生的概率得到结果.
【解答】解:(1)记“甲连续射击4次,至少1次未击中目标”为事件A,
1
由题意知两人射击是否击中目标,相互之间没有影响,
射击4次,相当于4次独立重复试验,
故P(A)=1﹣P( )=1﹣ = .
1
即甲射击4次,至少1次未击中目标的概率为 ;
(2)记“甲射击4次,恰好击中目标2次”为事件A,
2
“乙射击4次,恰好击中目标3次”为事件B,
2
P(A)= = ,
2
P(B)= = .
2
由于甲、乙设计相互独立,故P(AB)=P(A)P(B)= • = .
2 2 2 2
即两人各射击4次,甲恰好击中目标2次且乙恰好击中目标3次的概率为 ;
(3)记“乙恰好射击5次后,被中止射击”为事件A,
3
“乙第i次射击为击中”为事件D,(i=1,2,3,4,5),
i
则A=DD ( ),且P(D)= ,
3 5 4 i
由于各事件相互独立,
故P(A)=P(D)P(D)P( )P( )= × × ×(1﹣ × )= ,
3 5 4
即乙恰好射击5次后,被中止射击的概率是 .
【知识点】排列、组合及简单计数问题、相互独立事件和相互独立事件的概率乘法公式
21.已知函数f(x)=(1+x)n,n N*.
(1)当n=8时,求展开式中系数∈的最大项;
(2)化简 ;
(3)定义: ,化简: .
【分析】(1)系数最大的项即为二项式系数最大的项;
(2)提一个 后逆用二项式定理可得;
(3)倒序相加后逆用二项式定理可得.
【解答】解:(1)f(x)=(1+x)8
∴系数最大的项即为二项式系数最大的项
T= x4=70x4 ……………(4分)
5
(2)f(x)=(1+x)n= + x+ x2+…+ xn﹣1+ xn
∴原式= ( 2n+ 2n﹣1+ 2n﹣2+…+ 20)
= (1+2)n= ……………(10分)
(3) =2 +3 +…+n +(n+1) ①
=(n+1) +n +…+3 +2 ②
在①、②添加 ,则得
1+ = +2 +3 +…+n +(n+1) ③
1+ =(n+1) +n +…+3 +2 +1× ④
+ 得:
2(1+ (i+1) )=(n+2)( + + +…+ + )=(n+2)2n
③ ④
∴ (i+1) =(n+2)2n﹣1﹣1
【知识点】二项式定理
22.请阅读:当x>1时,在等式 的两边对x求导,
得 ,
利用上述方法,试由等式(1+x)n= (x R,正整数n≥2),
(1)证明:n[(1+x)n﹣1﹣1]= ;(注: a
i
=a∈1 +a
2
+,+a
n
)
(2)求 ;
(3)求 .
【分析】(1)对所给的等式两边对x求导,化简可得结论.
(2)在(1)的结论中,令n=10,x=1,可得结果.
(2)将等式得 ,两边同乘以x,再对x求导,取n=100,分别令x=1,x=﹣1,两式相加变形可得结论.
【解答】(1)证明:由 等式(1+x)n= (x R,正整数n≥2),
两边对x求导得 ,
∈
所以 .
(2)在①式中,令n=10,x=1得 =10•29=5120.
(3)将等式得 ,
两边同乘以x得 ,
两边对x求导得 ,
再取n=100得 =100(1+100x)(1+x)98.
令x=1得 ,
令x=﹣1得 ,
两式相加得 ,
所以 .
【知识点】二项式定理