新版高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí) 第十章 排列組合二項定理

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1、 1

2、 1 高中數(shù)學(xué)第十章-排列組合二項定理 考試內(nèi)容: 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有分類計數(shù)原理與分步計數(shù)原理. 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有排列.排列數(shù)公式. 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有組合.組合數(shù)公式.組合數(shù)的兩個性質(zhì). 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有二項式定理.二項展開式的性質(zhì). 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有考試要求: 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有(1)掌握分類計數(shù)原理與分步計數(shù)原理,并能用它們分析和解決一些簡單的應(yīng)用問題.

3、 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有(2)理解排列的意義,掌握排列數(shù)計算公式,并能用它解決一些簡單的應(yīng)用問題. 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有(3)理解組合的意義,掌握組合數(shù)計算公式和組合數(shù)的性質(zhì),并能用它們解決一些簡單的應(yīng)用問題. 數(shù)學(xué)探索?版權(quán)所有(4)掌握二項式定理和二項展開式的性質(zhì),并能用它們計算和證明一些簡單的問題. §10. 排列組合二項定理 知識要點 一、兩個原理. 1. 乘法原理、加法原理. 2. 可以有重復(fù)元素的排列. 從m個不同元素中,每次取出n個元素,元素可以重復(fù)出現(xiàn),按照一定的順序排成一排,那么第一、第二……第n位上選取元素的方法都是m個,所以從m個不同元素中,每次取出n個元素可重

4、復(fù)排列數(shù)m·m·… m = mn.. 例如:n件物品放入m個抽屜中,不限放法,共有多少種不同放法? (解:種) 二、排列. 1. ⑴對排列定義的理解. 定義:從n個不同的元素中任取m(m≤n)個元素,按照一定順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列. ⑵相同排列. 如果;兩個排列相同,不僅這兩個排列的元素必須完全相同,而且排列的順序也必須完全相同. ⑶排列數(shù). 從n個不同元素中取出m(m≤n)個元素排成一列,稱為從n個不同元素中取出m個元素的一個排列. 從n個不同元素中取出m個元素的一個排列數(shù),用符號表示. ⑷排列數(shù)公式: 注意: 規(guī)定0!

5、 = 1 規(guī)定 2. 含有可重元素的排列問題. 對含有相同元素求排列個數(shù)的方法是:設(shè)重集S有k個不同元素a1,a2,…...an其中限重復(fù)數(shù)為n1、n2……nk,且n = n1+n2+……nk , 則S的排列個數(shù)等于. 例如:已知數(shù)字3、2、2,求其排列個數(shù)又例如:數(shù)字5、5、5、求其排列個數(shù)?其排列個數(shù). 三、組合. 1. ⑴組合:從n個不同的元素中任取m(m≤n)個元素并成一組,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個組合. ⑵組合數(shù)公式: ⑶兩個公式:① ② ①從n個不同元素中取出m個元素后就剩下n-m個元素,因此從n個不同元素

6、中取出 n-m個元素的方法是一一對應(yīng)的,因此是一樣多的就是說從n個不同元素中取出n-m個元素的唯一的一個組合. (或者從n+1個編號不同的小球中,n個白球一個紅球,任取m個不同小球其不同選法,分二類,一類是含紅球選法有一類是不含紅球的選法有) ②根據(jù)組合定義與加法原理得;在確定n+1個不同元素中取m個元素方法時,對于某一元素,只存在取與不取兩種可能,如果取這一元素,則需從剩下的n個元素中再取m-1個元素,所以有C,如果不取這一元素,則需從剩余n個元素中取出m個元素,所以共有C種,依分類原理有. ⑷排列與組合的聯(lián)系與區(qū)別. 聯(lián)系:都是從n個不同元素中取出m個元素. 區(qū)別:前者是“排成

7、一排”,后者是“并成一組”,前者有順序關(guān)系,后者無順序關(guān)系. ⑸①幾個常用組合數(shù)公式 ②常用的證明組合等式方法例. i. 裂項求和法. 如:(利用) ii. 導(dǎo)數(shù)法. iii. 數(shù)學(xué)歸納法. iv. 倒序求和法. v. 遞推法(即用遞推)如:. vi. 構(gòu)造二項式. 如: 證明:這里構(gòu)造二項式其中的系數(shù),左邊為 ,而右邊 四、排列、組合綜合. 1. I. 排列、組合問題幾大解題方法及題型: ①直接法. ②排除法. ③捆綁法:在特定要求的條件下,將幾個相關(guān)元素當(dāng)作一個元素來考慮,待整體排好之后再考慮它們“局部”的排列.它主要用于解決“元素相鄰問題”,例

8、如,一般地,n個不同元素排成一列,要求其中某個元素必相鄰的排列有個.其中是一個“整體排列”,而則是“局部排列”. 又例如①有n個不同座位,A、B兩個不能相鄰,則有排列法種數(shù)為. ②有n件不同商品,若其中A、B排在一起有. ③有n件不同商品,若其中有二件要排在一起有. 注:①③區(qū)別在于①是確定的座位,有種;而③的商品地位相同,是從n件不同商品任取的2個,有不確定性. ④插空法:先把一般元素排列好,然后把待定元素插排在它們之間或兩端的空檔中,此法主要解決“元素不相鄰問題”. 例如:n個元素全排列,其中m個元素互不相鄰,不同的排法種數(shù)為多少?(插空法),當(dāng)n – m+1≥m, 即m

9、≤時有意義. ⑤占位法:從元素的特殊性上講,對問題中的特殊元素應(yīng)優(yōu)先排列,然后再排其他一般元素;從位置的特殊性上講,對問題中的特殊位置應(yīng)優(yōu)先考慮,然后再排其他剩余位置.即采用“先特殊后一般”的解題原則. ⑥調(diào)序法:當(dāng)某些元素次序一定時,可用此法.解題方法是:先將n個元素進行全排列有種,個元素的全排列有種,由于要求m個元素次序一定,因此只能取其中的某一種排法,可以利用除法起到去調(diào)序的作用,即若n個元素排成一列,其中m個元素次序一定,共有種排列方法. 例如:n個元素全排列,其中m個元素順序不變,共有多少種不同的排法? 解法一:(逐步插空法)(m+1)(m+2)…n = n!/ m?。唤夥ǘ?/p>

10、:(比例分配法). ⑦平均法:若把kn個不同元素平均分成k組,每組n個,共有. 例如:從1,2,3,4中任取2個元素將其平均分成2組有幾種分法?有(平均分組就用不著管組與組之間的順序問題了)又例如將200名運動員平均分成兩組,其中兩名種子選手必在一組的概率是多少? () 注意:分組與插空綜合. 例如:n個元素全排列,其中某m個元素互不相鄰且順序不變,共有多少種排法?有,當(dāng)n – m+1 ≥m, 即m≤時有意義. ⑧隔板法:常用于解正整數(shù)解組數(shù)的問題. 例如:的正整數(shù)解的組數(shù)就可建立組合模型將12個完全相同的球排成一列,在它們之間形成11個空隙中任選三個插入3塊摸板,把球分成4個組.

11、每一種方法所得球的數(shù)目依次為顯然,故()是方程的一組解.反之,方程的任何一組解,對應(yīng)著惟一的一種在12個球之間插入隔板的方式(如圖 所示)故方程的解和插板的方法一一對應(yīng). 即方程的解的組數(shù)等于插隔板的方法數(shù). 注意:若為非負數(shù)解的x個數(shù),即用中等于,有,進而轉(zhuǎn)化為求a的正整數(shù)解的個數(shù)為 . ⑨定位問題:從n個不同元素中每次取出k個不同元素作排列規(guī)定某r個元素都包含在內(nèi),并且都排在某r個指定位置則有. 例如:從n個不同元素中,每次取出m個元素的排列,其中某個元素必須固定在(或不固定在)某一位置上,共有多少種排法? 固定在某一位置上:;不在某一位置上:或(一

12、類是不取出特殊元素a,有,一類是取特殊元素a,有從m-1個位置取一個位置,然后再從n-1個元素中取m-1,這與用插空法解決是一樣的) ⑩指定元素排列組合問題. i. 從n個不同元素中每次取出k個不同的元素作排列(或組合),規(guī)定某r個元素都包含在內(nèi) 。先C后A策略,排列;組合. ii. 從n個不同元素中每次取出k個不同元素作排列(或組合),規(guī)定某r個元素都不包含在內(nèi)。先C后A策略,排列;組合. iii 從n個不同元素中每次取出k個不同元素作排列(或組合),規(guī)定每個排列(或組合)都只包含某r個元素中的s個元素。先C后A策略,排列;組合. II. 排列組合常見解題策略: ①特殊元素優(yōu)

13、先安排策略;②合理分類與準確分步策略;③排列、組合混合問題先選后排的策略(處理排列組合綜合性問題一般是先選元素,后排列);④正難則反,等價轉(zhuǎn)化策略;⑤相鄰問題插空處理策略; ⑥不相鄰問題插空處理策略;⑦定序問題除法處理策略;⑧分排問題直排處理的策略;⑨“小集團”排列問題中先整體后局部的策略;⑩構(gòu)造模型的策略. 2. 組合問題中分組問題和分配問題. ①均勻不編號分組:將n個不同元素分成不編號的m組,假定其中r組元素個數(shù)相等,不管是否分盡,其分法種數(shù)為(其中A為非均勻不編號分組中分法數(shù)).如果再有K組均勻分組應(yīng)再除以. 例:10人分成三組,各組元素個數(shù)為2、4、4,其分法種數(shù)為.若分成六組

14、,各組人數(shù)分別為1、1、2、2、2、2,其分法種數(shù)為 ②非均勻編號分組: n個不同元素分組,各組元素數(shù)目均不相等,且考慮各組間的順序,其分法種數(shù)為 例:10人分成三組,各組人數(shù)分別為2、3、5,去參加不同的勞動,其安排方法為:種. 若從10人中選9人分成三組,人數(shù)分別為2、3、4,參加不同的勞動,則安排方法有種 ③均勻編號分組:n個不同元素分成m組,其中r組元素個數(shù)相同且考慮各組間的順序,其分法種數(shù)為. 例:10人分成三組,人數(shù)分別為2、4、4,參加三種不同勞動,分法種數(shù)為 ④非均勻不編號分組:將n個不同元素分成不編號的m組,每組元素數(shù)目均不相同,且不考慮各組間順序,不管是否分盡

15、,其分法種數(shù)為… 例:10人分成三組,每組人數(shù)分別為2、3、5,其分法種數(shù)為若從10人中選出6人分成三組,各組人數(shù)分別為1、2、3,其分法種數(shù)為. 五、二項式定理. 1. ⑴二項式定理:. 展開式具有以下特點: ① 項數(shù):共有項; ② 系數(shù):依次為組合數(shù) ③ 每一項的次數(shù)是一樣的,即為n次,展開式依a的降幕排列,b的升幕排列展開. ⑵二項展開式的通項. 展開式中的第項為:. ⑶二項式系數(shù)的性質(zhì). ①在二項展開式中與首未兩項“等距離”的兩項的二項式系數(shù)相等; ②二項展開式的中間項二項式系數(shù)最大. I. 當(dāng)n是偶數(shù)時,中間項是第項,它的二項式系數(shù)最大; II. 當(dāng)n是奇數(shù)時,中間項為兩項,即第項和第項,它們的二項式系數(shù)最大. ③系數(shù)和: 附:一般來說為常數(shù))在求系數(shù)最大的項或最小的項時均可直接根據(jù)性質(zhì)二求解. 當(dāng)時,一般采用解不等式組的系數(shù)或系數(shù)的絕對值)的辦法來求解. ⑷如何來求展開式中含的系數(shù)呢?其中且把視為二項式,先找出含有的項,另一方面在中含有的項為,故在中含的項為.其系數(shù)為. 2. 近似計算的處理方法. 當(dāng)a的絕對值與1相比很小且n不大時,常用近似公式,因為這時展開式的后面部分很小,可以忽略不計。類似地,有但使用這兩個公式時應(yīng)注意a的條件,以及對計算精確度的要求.

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