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第38讲排列组合、二项式定理(知识清单+14典例精讲+方法技巧+分层训练)(学生版)_高考一二三轮复习_数学_2027年高考数学一轮更新中

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第38 讲排列组合、二项式定理
(知识清单+14 典例精讲+方法技巧+分层训练)
近3 年考查情况
题型
分值
分类加法计数原理、组合计数
填空题
5 分
组合计数结合分层抽样
单选、多选题
5 分/6 分
二项式通项、指定项系数
填空题
5 分
分组分配、分步乘法计数原理
填空题
5 分
二项展开式常数项
填空题
5 分
相邻/不相邻问题、简单分组选取问题
单选、多选题
5 分/6 分
【知识点01】两个计数原理
(1)分类加法计数原理:完成一件事有两类不同方案,在第1 类方案中有m 种不同的方法,在第2 类方案中有n 种
不同的方法,那么完成这件事共有N= m+n 种不同的方法. 
(2)分步乘法计数原理:完成一件事需要两个步骤,做第1 步有m 种不同的方法,做第2 步有n 种不同的方法,那
么完成这件事共有N=m×n 种不同的方法.
【例1】从甲地到乙地,每天有3 班大巴、2 班火车、1 班飞机,求从甲地到乙地共有多少种出行方式?若从甲地到
丙地需先到乙地再中转,甲地到乙地有上述6 种方式,乙地到丙地有4 种班车,求甲到丙的总方式数。
【知识点02】排列与组合的概念
名称
定义
排列
从n 个不同元素中取出
按照一定的顺序排成一列
m(m≤n)个元素
组合
作为一组
【例2】判断下列问题是排列问题还是组合问题,并说明理由。(1)从5 名同学中选2 人担任正、副班长;(2)从
5 名同学中选2 人参加座谈会。
【知识点03】排列数与组合数
(1)排列数:从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数,用符号An
m表示.
(2)组合数:从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,用符号Cn
m表示.
【例3】从4 名工人中选3 人分别负责打磨、切割、组装;从4 名工人中选3 人组成检修小组。分别求总选取数量。
【知识点04】排列数、组合数的公式及性质
公式
(1)An
m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=
n!
(n-m)!(n,m∈N*,且m≤n).
(2)Cn
m=An
m
Am
m =
n!
m!(n-m)!(n,m∈N*,且m≤n).
性质
(1)0!=1;An
n=n!.
(2)Cn
0=1;Cn
m=Cn
n-m;Cn+1
m
=Cn
m+Cn
m-1.
【例4】计算C7
5+C7
4的值。
【知识点05】二项式定理
二项式定理
(a+b)n=Cn
0an+Cn
1an-1b1+…+Cn
kan-kbk+…+Cn
nbn(n∈N*)
二项展开式的通项
Tk+1=Cn
kan-kbk,它表示展开式的第k+1 项
二项式系数
Cn
k(k=0,1,…,n)
【例5】求( x + 2
x )
5
展开式的第3 项。
【知识点06】二项式系数的性质
(1)对称性:与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等.
(2)增减性与最大值:
①当k<n+1
2
时,Cn
k随k 的增加而增大;由对称性知,当k>n+1
2
时,Cn
k随k 的增加而减小.
②当n 是偶数时,中间的一项Cn
n
2取得最大值;当n 是奇数时,中间的两项Cn
n-1
2 与Cn
n+1
2 相等,且同时取得最大值.
(3)各二项式系数的和:(a+b)n的展开式的各二项式系数的和为Cn
0+Cn
1+Cn
2+…+Cn
n=2  n .
【例6】已知( x -1)
7,求其展开式所有二项式系数和、奇数项二项式系数和。
【题型一】分类加法计数原理
【例1】如图所示,在A ,B间有四个焊接点1,2,3,4,若某焊接点脱落,则此处断路,则焊接点脱落导致电路不
通的情况的种数为(    )
  
A.9
B.11
C.13
D.15
【变式1】(2026·辽宁沈阳·二模)某实验室的5 名技术人员需要在夜间通过一座最多只能两人同时通行的临时钢架
桥.过桥必须使用唯一的一盏工作灯,无灯不能过桥.过桥后需要有人将灯送回,才能让其他人继续过桥.两人同行
时,过桥用时以较慢者为准.5 名技术人员单独过桥时间分别为1 分钟、2 分钟、5 分钟、8 分钟、9 分钟.则这5 人
全部过桥的最短时间为(    )
A.20
B.22
C.24
D.26
【变式2】(2026·河北沧州·二模)“渐降数”是指每一位数字都比其左边的数字小的正整数(例如:987),那么
在三位的“渐降数”中,比821 小,比678 大的共有____个.
【变式3】(2025·黑龙江齐齐哈尔·三模)已知“渐升数”是指每一位数字比其左边的数字大的正整数(如236,
567),则比423 大的三位“渐升数”共有______个.
【题型二】分步乘法计数原理
【例2】(2026·四川绵阳·三模)5 名工人各自在4 天中选择1 天休息,不同方法的种数是(   )
A.4
5
B.5
4
C.A5
4
D.C5
4
【变式1】(2025·云南·模拟预测)为提升学生的数学素养,某中学特开设了“数学史”“数学建模”“古今数学思
想”“数学探究”“中国大学先修课程微积分学习指导”五门选修课程,要求每位同学每学年至多选四门,高一到高
二两学年必须将五门选修课程选完,则每位同学不同的选修方式为(    )
A.30
B.20
C.15
D.10
【变式2】(2026·海南海口·模拟预测)如图由4 条水平方向的平行线和5 条竖直方向的平行线围成的图形中共有
______个不同的平行四边形;
【变式3】(2026·福建泉州·模拟预测)甲、乙、丙3 人站到共有6 级的台阶上,若每级台阶最多站2 人且甲、乙不
站同一个台阶,同一台阶上的人不区分站的位置,则不同的站法是____________种.
【题型三】排列数的计算
【例3】An
2=90,则n等于________.
【变式1】若Am
2 =20,则m=(    )
A.5
B.6
C.7
D.8
【变式2】(2026·安徽滁州·三模)某班级去历史博物馆参观,全班同学分成A ,B ,C三个小组,并从5 名班委中安
排3 人分别担任组长,则组长的不同安排方法共有(    )
A.10 种
B.20 种
C.30 种
D.60 种
【变式3】(2024·浙江·模拟预测)现有一项需要用时两天的活动,要从5 人中安排2 人参加,每天安排一人,若其
中甲、乙2 人在这两天都没有参加,则不同的安排方式有(    )
A.20 种
B.10 种
C.8 种
D.6 种
【题型四】元素(位置)有限制的排列问题
【例4】(2026·陕西榆林·模拟预测)甲、乙、丙、丁、戊五名同学排成一排合影留念,其中甲、乙均不能站在最左
端,则不同的站法共有(    )
A.12 种
B.36 种
C.72 种
D.96 种
【变式1】(2026·辽宁抚顺·二模)现有甲、乙等五名学生参加“弘扬中华文化”的演讲比赛,已知甲既不在第一个
参演,又不在最后一个参演,且乙不在第三个参演,则不同的参演顺序共有(    )
A.60 种
B.72 种
C.96 种
D.120 种
【变式2】(2026·陕西咸阳·模拟预测)某校需要从含甲的4 位优秀老师中选3 位去A,B,C三个乡村支教,每个
乡村1 人,每人至多去1 个乡村,其中甲不能安排在A乡村,则不同的安排方法种数为______.
【变式3】(2026·河北承德·一模)将标号为1,1,2,2,3,4 的6 张不同卡片放入3 个不同的信封中,若每个信封
放2 张标号不同的卡片,则不同的放法共有________种.
【题型五】相邻问题与不相邻的排列问题
【例5】(2026·重庆渝中·三模)给某班级星期一上午排课,一共 5 节课,语数外各一节,体育课两节(两节体育
课相同),要求两节体育课必须相邻, 则不同的排课种数有(    )
A.48
B.60
C.24
D.12
【变式1】(多选)(2024·山西晋中·模拟预测)某中学的3 名男生和2 名女生参加数学竞赛,比赛结束后,这5 名
同学排成一排合影留念,则下列说法正确的是(    )
A.若要求2 名女生相邻,则这5 名同学共有48 种不同的排法
B.若要求女生与男生相间排列,则这5 名同学共有24 种排法
C.若要求2 名女生互不相邻,则这5 名同学共有72 种排法
D.若要求男生甲不在排头也不在排尾,则这5 名同学共有72 种排法
【变式2】(2026·湖北黄冈·模拟预测)甲、乙、丙、丁共4 人站成一排,若甲、乙两人相邻,而乙、丙两人不相邻,
则不同的排法种数共有________.(用数字作答)
【变式3】A,B,C,D,E 五人站成一排.
(1)A,B 两人相邻的不同排法有多少种?
(2)A,B,C 两两不相邻的排法有多少种?
(3)A,B 都与C 相邻的不同排法种数有多少种?
(4)A,B,C 顺序一定的排法有多少种?
【题型六】组合数的计算
【例6】组合数Cn
r (n>r ≥1,n,r ∈N )恒等于(    )
A.r +1
n+1 Cn-1
r -1
B.n+1
r +1 Cn-1
r -1
C.r
n Cn-1
r -1
D.n
r Cn-1
r -1
【变式1】(2024·浙江温州·模拟预测)an=C6
n(n=1,2,⋯6),求 ∑
i=1
6
an
2 的值为 (    ).
A.922
B.923
C.924
D.925
【变式2】已知(x +1)(x +2)(x +3)(x + 4)(x +5)=a0+a1 x +a2 x
2+a3 x
3+a4 x
4+a5 x
5,则a4=___________.
【变式3】(2025·湖北·模拟预测)通信工程中常用n元数组(a1,a2,a3,⋯,an)表示信息,其中ai=0或1,且
i,n∈N
*.设u=¿,v =(b1,b2,⋯,bn),d (u,v)表示u和v中相对应的元素不同的个数.如u=(1,0,0,1),v =(1,1,1,0),
则d (u,v)=3.若u=(1,0,1,0,1,0),则使得d (u,v)=2的6 元数组v的个数为(   )
A.15
B.20
C.30
D.40
【题型七】实际问题中的组合计数问题
【例7】(2026·上海·高考真题)在5 个人中选3 个人去演讲,若甲一定去,则一共有____________种选法.
【变式1】(2026·河北唐山·模拟预测)某校有5名教师和3名学生参加志愿者活动,需从中选出3人组成服务小组,
若要求至少包含1名教师,则不同的选法有(    )
A.56种
B.46种
C.55种
D.45种
【变式2】(2026·山西忻州·模拟预测)由0,1 组成的长度为5 的序列中,把连续出现的一段1 称为一个“1 块”.
例如,序列10110 中有两个“1 块”.则长度为5 且恰有两个“1 块”的0,1 序列共有(   )
A.10 个
B.12 个
C.15 个
D.18 个
【变式3】(多选)(2025·安徽马鞍山·模拟预测)某班有10 名同学,现在选出3 名去参加歌唱比赛,则不同的选
法种数为(    )
A.C10
3
B.A10
7
A3
3
C.C9
3+C9
2
D.C8
1+2C8
2+C8
3
【题型八】分组分配问题
【例8】(2026·全国二卷·高考真题)把甲、乙、丙、丁等8 位员工分为A、B 两个技术公关组,要求每组4 人,其
中甲、乙同组,丙、丁不同组,则分组方案共有(     )
A.10 种
B.12 种
C.16 种
D.24 种
【变式1】(2026·重庆沙坪坝·模拟预测)把分别写有1,2,3,4,5 的五张卡片全部分给甲、乙、丙三个人,每人
至少一张,若分得的卡片超过一张,则必须是连号,那么不同的分法种数为(    )
A.40
B.36
C.30
D.12
【变式2】(2026·山东聊城·三模)高一年级安排一班的甲、乙,二班的丙、丁,三班的戊共5 名同学去A,B,C,
D四个社区做志愿者,每名同学只去1 个社区,每个社区至少1 名同学,且同一班级的同学不去同一个社区,则不同
的安排方法共有________种.(用数字作答)
【变式3】现有甲乙丙丁戊
、
、
、
、
5 位优秀的大学生利用假期回母校,对高三(1)班高三(
、
2)班高三(
、
3)班的同
学进行学法指导和介绍丰富多彩的大学生活,要求:每个班级至少有一位大学生进行宣讲,每位大学生必须且只能选
择一个班级.
(1)共有多少种不同的安排方案?
(2)若甲乙不能对同一个班级宣讲,共有多少种不同的分配方案?
、
【题型九】二项式定理的展开式
【例9】(2026·陕西西安·模拟预测)(x - y)
10的展开式的第3 项是(   )
A.-120 x
7 y
3
B.-120 x
3 y
7
C.45 x
2 y
8
D.45 x
8 y
2
【变式1】(2026·北京房山·一模)(1+ x)
6的二项展开式中的一项是(    )
A.x
2
B.15 x
3
C.6 x
2
D.20 x
3
【变式2】(2024·江西上饶·二模)(多选)若(x - 2
x
2)
n
(n为正整数)的展开式中存在常数项,则下列选项中n的
取值可能是(    )
A.3
B.5
C.6
D.7
【变式3】(❑√x - 2
3√x
)
5
的展开式中的常数项为__________.
【题型十】二项式系数和
【例10】(2024·山东·一模)在(3 x
2- 1
x)
n
的二项展开式中,所有二项式系数之和为64,则展开式的项数是(    )
A.7
B.8
C.9
D.10
【变式1】(x -1)
10的展开式中所有奇数项的二项式系数和为(    ).
A.128
B.256
C.512
D.1024
【变式2】(2026·湖北·二模)多项式(2 x -1)
5的展开式的各二项式系数的和等于__________.
【变式3】(2024·贵州贵阳·二模)(2 x - y +1)
5的展开式中,所有项的系数和为__________.
【题型十一】求指定项的系数
【例11】(2026·上海·高考真题)已知( x
2+ x)
5,则展开式中x
7的系数为__________.
【变式1】(2026·甘肃张掖·二模)在二项式(x - 1
3√x)
5
的展开式中x的系数为(    )
A.10
B.5
C.-5
D.-10
【变式2】(2026·云南·三模)(x
2+ 1
x
2 -2)
6
的展开式中常数项为(    )
A.-20
B.20
C.-924
D.924
【变式3】求(2 x - 1
x)
9
的二项展开式中,
(1)第3 项;
(2)含x
3的项的系数
【题型十二】二项展开式各项的系数和
【例12】(2026·陕西榆林·三模)已知(x -1)
8=a0+a1 x +a2 x
2+⋯+a7 x
7+a8 x
8,则a1+a2+⋯+a7+a8=(   )
A.-2
B.-1
C.1
D.2
【变式1】(2026·山东临沂·二模)已知( x -3)
4=a0+a1( x -1)+a2( x -1)
2+a3( x -1)
3+a4( x -1)
4,则
a1+a2+a3+a4=(   )
A.-15
B.-16
C.-80
D.-81
【变式2】(多选)设函数f (x)=(2 x -1)
7,且记f (x)=a8 x
7+a7 x
6+⋯+a2 x +a1,则(    )
A.数列{an}的首项为1
B.数列{an}的前8 项和为1
C.数列{(-1)
nan}的前8 项和为-2187
D.数列{
an
2
n-1}的前8 项和为0
【变式3】(2026·安徽合肥·模拟预测)已知(2 x -1)
2026=a0+a1 x +a2 x
2+⋯+a2026 x
2026,则a1+a2+⋯+a2026=
______.
【题型十三】两个二项式乘积展开式的系数问题
【例13】(2026·北京丰台·二模)在(1+ 1
x
2)(x -1)
3
的展开式中,1
x 的系数为(    )
A.-3
B.-1
C.1
D.3
【变式1】(2026·云南·模拟预测)(x + y)(x - y)
4的展开式中x
3 y
2的系数为(    )
A.2
B.-2
C.4
D.-4
【变式2】(2026·山西忻州·模拟预测)(1+ x)
6(1-2 x)
3的展开式中,x
2的系数为_____.
【变式3】(2026·湖南邵阳·三模)(1- y)(2 x + y)
4的展开式中x
2 y
3的系数为___________(用数字作答).
【题型十四】二项式定理的应用
【例14】(2026·广东广州·三模)今天是星期四,再过10
100天是星期几(    )
A.星期天
B.星期一
C.星期二
D.星期三
【变式1】(2026·江苏镇江·二模)计算0.99
10保留到小数点后3 位的结果是(    )
A.0.945
B.0.905
C.0.904
D.0.903
【变式2】已知(2 x + 1
x )(4 x -1)
7= t
x +a0+a1 x +a2 x
2+⋯+a8 x
8,则t =__________;a0+ a1
2 + a2
2
2 +⋯+ a8
2
8 =
__________.
【变式3】设(1+2❑√2)
2n+1=an+2❑√2bn,(n∈N
*,an∈Z ,bn∈Z).
(1)求证:an
2-8bn
2,能被7 整除:
(2)求证:bn不能被5 整除.
【解题大招01】特殊优先法(有限制位置/元素问题)
技巧核心:题目存在特殊元素、特殊受限位置时,优先安排特殊部分,再排列剩余普通元素,规避限制条件出
错,是排列组合最基础通用技巧。
【例1】用0、2、3、5、7 组成无重复数字的四位数,求所有四位偶数的个数。
【解题大招02】捆绑法(元素相邻问题)
技巧核心:要求指定元素必须相邻时,先将相邻元素捆绑为一个整体单元,与其余元素全排列,最后计算捆绑
元素内部的排列数。口诀:相邻先捆绑,整体再内排。
【例2】甲、乙、丙、丁4 人排队,要求甲、乙必须相邻,求不同排列方法总数。
【解题大招03】插空法(元素不相邻问题)
技巧核心:要求指定元素互不相邻时,先无条件排列普通元素,再将不相邻元素插入普通元素形成的空隙(包
含两端空隙),彻底规避相邻情况。口诀:不相邻先排普通,再插空位。
【例3】5 人排队,要求甲、乙两人互不相邻,求不同排列总数。
【解题大招04】间接法(正难则反)
技巧核心:正面分类情况过多、计算繁琐时,用总情况数 - 不符合条件情况数快速求解,大幅简化计算步骤。
【例4】从6 名男生、4 名女生中任选4 人,求至少有1 名女生的选法总数。
【解题大招05】定序缩倍法(固定顺序问题)
技巧核心:部分元素顺序固定不变时,整体全排列后,除以固定元素的全排列数,消除重复计数,公式:
有效排列数= An
n
Am
m。
【例5】6 人排队,要求甲、乙、丙三人从左到右顺序固定,求总排列数。
【解题大招06】分组分配法(平均/不平均分组)
技巧核心:不同元素分组,不平均分组直接组合;平均分组必须除以组数的阶乘消除重复;分组后分配给不同
对象,需再乘全排列数。
【例6】将8 本不同的书平均分成2 组,每组4 本,求不同分组方法数。
【基础过关】(共8 题)
一、单选题
1.(2026·山西忻州·模拟预测)(x - 2
x
2)
6
的展开式中的常数项为(  )
A.15
B.20
C.40
D.60
2.(2026·贵州遵义·模拟预测)用0~9这10个数字可以组成没有重复数字三位数的个数是(     )
A.504
B.576
C.648
D.720
3.(2026·湖南·模拟预测)若(x +2)+(x -1)
4=a0+a1 x +a2 x
2+a3 x
3+a4 x
4,则a0+2a1+a2+a3+a4=(    )
A.-1
B.0
C.- 4
D.4
4.(2025·海南三亚·一模)三亚某校举办“海洋环保”主题活动,邀请1 位教师与3 位学生代表站成一排合影留念,
为体现“教师引领、学生主体”的理念,要求教师不站在两侧,则不同的站法有(    )
A.10
B.12
C.16
D.24
二、多选题
5.(2025·河北唐山·模拟预测)在(x - y)
5的展开式中,下列说法正确的是(  )
A.一共有5 项
B.第3 项为-10 x
3 y
2
C.所有项的系数和为0
D.所有项的二项式系数和为32
三、填空题
6.(2026·海南三亚·一模)(x +1)
6的展开式中,x
3项的系数为__________.
四、解答题
7.从A ,B ,C等7人中选出5人排成一排.
(1)A ,B ,C三人不全在内,有多少种排法?
(2)A ,B ,C都在内,且A ,B必须相邻,C与A ,B都不相邻,都多少种排法?
(3)A不允许站排头和排尾,B不允许站在中间(第三位),有多少种排法?(列式并用数字作答)
8.现有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 共十个数字.
(1)可以组成多少个无重复数字的三位数?
(2)组成无重复数字的三位数中,315 是从小到大排列的第几个数?
(3)可以组成多少个无重复数字的四位偶数?
(4)选出一个偶数和三个奇数,组成无重复数字的四位数,这样的四位数共有多少个?
【拔高选练】(共6 题)
一、单选题
1.(2026·江苏·模拟预测)3 人观看表演,现有5 个空位,则安排座位时两空位恰好相邻的坐法数为(   )
A.24
B.36
C.48
D.60
2.(2026·湖南长沙·三模)下列有关排列数、组合数的等式中,n∈N
*,m∈N ,m≤n,错误的是(  )
A.Cn
m=Cn
n-m
B.An-1
m-1= (n-1)!
(m-n)!
(m≥2)
C.C3
3+C4
3+C5
3+⋯+C9
3=210
D.2C20
2 +3C20
3 + 4 C20
4 +⋅⋅⋅+20C20
20=5×2
21-20
二、多选题
3.(2026·江苏徐州·模拟预测)某班要举办一次学科交流活动,现安排A,B,C,D,E 这五名同学负责语文、数学、
英语、物理学科相关工作.则下列说法中正确的是(    )
A.若这五人每人任选一门学科,则不同的选法有5
4种
B.若每人安排一门学科,每门学科至少一人,则有240 种不同的方案
C.若数学学科必须安排两人,其余学科安排一人,则有60 种不同的方案
D.若每人安排一门学科,每门学科至少一人,其中A 不负责语文且B 不负责数学工作,则有144 种不同的方案.
三、填空题
4.(2026·江西南昌·三模)在(2❑√x -1)
9的展开式中,含有x
2项的系数为_____________.
四、解答题
5.(25-26 高二下·湖北武汉·期中)某AI 实验室有6 个不同的团队,需要对ChatGPT、Sora、GPT-4、Deepseek 方向
的4 个研发项目进行,每个团队只能承担一个项目,且每个项目至少交给一个团队.
(1)若从中选出5 个团队去,共有多少种不同的安排方案?
(2)若6 个团队都同时参与调研,且A、B 两个团队同一个项目,共有多少种不同的安排方案?
6.(2022·江西九江·模拟预测)已知(1+2 x)
n的展开式中所有项的系数和是243.
(1)求n 的值,并求展开式中二项式系数最大的项;
(2)求Sn=Cn
1+2Cn
2+2
2Cn
3+2
3Cn
4+…+2
n-1Cn
n值.
【错题复盘】(共5 题)
一、单选题
1.(2026·福建福州·模拟预测)将1,2,3,4,5,6,7,8,9 这9 个数随机填入3×3的方格表中,每个小方格恰填
写一个数,且所填数各不相同,则每行、每列所填数之积都是偶数的概率是(    )
A.1
14
B.5
14
C.2
7
D.4
7
2.(2026·河南安阳·模拟预测)某计算机要依次执行6 个算力任务,包括3 个不同的图形渲染任务、2 个不同的逻辑推
理任务和1 个数据检索任务,为了防止芯片局部过热,系统规定同类型的任务不能连续执行,则不同的任务执行顺序
共有(    )
A.60 种
B.72 种
C.96 种
D.120 种
二、多选题
3.(2025·河北沧州·模拟预测)已知(1+a)
3(1+b)
5的展开式中,a
mb
n的系数记为f (m,n),则(    )
A.该展开式共有15 项
B.f (2,1)+ f (1,2)= 45
C.∑
i=1
5
❑f (0,i)=31
D.f (1,n)的最大值为30
三、填空题
4.(2026·福建泉州·模拟预测)为弘扬志愿服务精神,学校鼓励同学们积极参与志愿服务活动.现安排甲、乙、丙、
丁共四名同学参加某日早上、中午、晚上三个时段的志愿服务,每个时段需安排2 名同学,分别负责接待和登记.若每
位同学至少安排一个时段,且甲不能排早上,乙丙不能排同一时段,则安排方法总数为__________.
四、解答题
5.已知(1- x)
2020=a0+a1 x +a2 x
2+...+a2020 x
2020.
(1)求a1+a2+...+a2020的值;
(2)求1
a0
+ 1
a1
+ 1
a2
+...+
1
a2020
的值.