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文档简介

1、排列组合的常见题型及其解法 排列、组合的概念具有广泛的实际意义,解决排列、组合问题,关键要搞清楚是否与元素的顺序有关。复杂的排列、组合问题往往是对元素或位置进行限制,因此掌握一些基本的排列、组合问题的类型与解法对学好这部分知识很重要。一. 特殊元素(位置)用优先法 把有限制条件的元素(位置)称为特殊元素(位置),对于这类问题一般采取特殊元素(位置)优先安排的方法。 例1. 6人站成一横排,其中甲不站左端也不站右端,有多少种不同站法? 分析:解有限制条件的元素(位置)这类问题常采取特殊元素(位置)优先安排的方法。 解法1:(元素分析法)因为甲不能站左右两端,故第一步先让甲排在左右两端之间的任一位

2、置上,有种站法;第二步再让其余的5人站在其他5个位置上,有种站法,故站法共有:480(种) 解法2:(位置分析法)因为左右两端不站甲,故第一步先从甲以外的5个人中任选两人站在左右两端,有种;第二步再让剩余的4个人(含甲)站在中间4个位置,有种,故站法共有:(种)二. 相邻问题用捆绑法 对于要求某几个元素必须排在一起的问题,可用“捆绑法”:即将这几个元素看作一个整体,视为一个元素,与其他元素进行排列,然后相邻元素内部再进行排列。 例2. 5个男生和3个女生排成一排,3个女生必须排在一起,有多少种不同排法? 解:把3个女生视为一个元素,与5个男生进行排列,共有种,然后女生内部再进行排列,有种,所以

3、排法共有:(种)。三. 相离问题用插空法 元素相离(即不相邻)问题,可以先将其他元素排好,然后再将不相邻的元素插入已排好的元素位置之间和两端的空中。 例3. 7人排成一排,甲、乙、丙3人互不相邻有多少种排法? 解:先将其余4人排成一排,有种,再往4人之间及两端的5个空位中让甲、乙、丙插入,有种,所以排法共有:(种)四. 定序问题用除法 对于在排列中,当某些元素次序一定时,可用此法。解题方法是:先将n个元素进行全排列有种,个元素的全排列有种,由于要求m个元素次序一定,因此只能取其中的某一种排法,可以利用除法起到调序的作用,即若n个元素排成一列,其中m个元素次序一定,则有种排列方法。 例4. 由数

4、字0、1、2、3、4、5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的六位数有多少个? 解:不考虑限制条件,组成的六位数有种,其中个位与十位上的数字一定,所以所求的六位数有: (个)五. 分排问题用直排法 对于把几个元素分成若干排的排列问题,若没有其他特殊要求,可采取统一成一排的方法求解。 例5. 9个人坐成三排,第一排2人,第二排3人,第三排4人,则不同的坐法共有多少种? 解:9个人可以在三排中随意就坐,无其他限制条件,所以三排可以看作一排来处理,不同的坐标共有种。六. 复杂问题用排除法 对于某些比较复杂的或抽象的排列问题,可以采用转化思想,从问题的反面去考虑,先求出无限制条件的方法种

5、数,然后去掉不符合条件的方法种数。在应用此法时要注意做到不重不漏。 例6. 四面体的顶点和各棱中点共有10个点,取其中4个不共面的点,则不同的取法共有( ) A. 150种B. 147种C. 144种D. 141种 解:从10个点中任取4个点有种取法,其中4点共面的情况有三类。第一类,取出的4个点位于四面体的同一个面内,有种;第二类,取任一条棱上的3个点及该棱对棱的中点,这4点共面,有6种;第三类,由中位线构成的平行四边形(其两组对边分别平行于四面体相对的两条棱),它的4个点共面,有3种。以上三类情况不合要求应减掉,所以不同的取法共有:(种)。七. 多元问题用分类法 按题目条件,把符合条件的排

6、列、组合问题分成互不重复的若干类,分别计算,最后计算总数。 例7. 已知直线中的a,b,c是取自集合3,2,1,0,1,2,3中的3个不同的元素,并且该直线的倾斜角为锐角,求符合这些条件的直线的条数。 解:设倾斜角为,由为锐角,得,即a,b异号。 (1)若c0,a,b各有3种取法,排除2个重复(,),故有:3×327(条)。 (2)若,a有3种取法,b有3种取法,而同时c还有4种取法,且其中任意两条直线均不相同,故这样的直线有:3×3×436(条)。 从而符合要求的直线共有:73643(条)八. 排列、组合综合问题用先选后排的策略 处理排列、组合综合性问题一般是先

7、选元素,后排列。 例8. 将4名教师分派到3所中学任教,每所中学至少1名教师,则不同的分派方案共有多少种? 解:可分两步进行:第一步先将4名教师分为三组(1,1,2),(2,1,1),(1,2,1),共有:(种),第二步将这三组教师分派到3种中学任教有种方法。由分步计数原理得不同的分派方案共有:(种)。因此共有36种方案。九. 隔板模型法 常用于解决整数分解型排列、组合的问题。 例9. 有10个三好学生名额,分配到6个班,每班至少1个名额,共有多少种不同的分配方案? 解:6个班,可用5个隔板,将10个名额并排成一排,名额之间有9个空,将5个隔板插入9个空,每一种插法,对应一种分配方案,故方案有

8、:(种) 例说二项式定理的常见题型及解法二项式定理的问题相对较独立,题型繁多,解法灵活且比较难掌握。二项式定理既是排列组合的直接应用,又与概率理论中的三大概率分布之一的二项分布有着密切联系。二项式定理在每年的高考中基本上都有考到,题型多为选择题,填空题,偶尔也会有大题出现。本文将针对高考试题中常见的二项式定理题目类型一一分析如下,希望能够起到抛砖引玉的作用。一、求二项展开式1“”型的展开式例1求的展开式;解:原式= = = 小结:这类题目一般为容易题目,高考一般不会考到,但是题目解决过程中的这种“先化简在展开”的思想在高考题目中会有体现的。2 “”型的展开式 例2求的展开式;分析:解决此题,只

9、需要把改写成的形式然后按照二项展开式的格式展开即可。本题主要考察了学生的“问题转化”能力。3二项式展开式的“逆用”例3计算;解:原式=小结:公式的变形应用,正逆应用,有利于深刻理解数学公式,把握公式本质。二、通项公式的应用1确定二项式中的有关元素例4已知的展开式中的系数为,常数的值为 解: 令,即依题意,得,解得2确定二项展开式的常数项例5展开式中的常数项是 解: 令,即。 所以常数项是3求单一二项式指定幂的系数例6(03全国)展开式中的系数是 ;解:= 令则,从而可以得到的系数为: ,填三、求几个二项式的和(积)的展开式中的条件项的系数例7的展开式中,的系数等于 解:的系数是四个二项展开式中

10、4个含的,则有 例8(02全国)的展开式中,项的系数是 ; 解:在展开式中,的来源有: 第一个因式中取出,则第二个因式必出,其系数为; 第一个因式中取出1,则第二个因式中必出,其系数为的系数应为:填。四、利用二项式定理的性质解题1 求中间项例9求(的展开式的中间项;解:展开式的中间项为 即:。 当为奇数时,的展开式的中间项是和;当为偶数时,的展开式的中间项是。2 求有理项例10求的展开式中有理项共有 项;解:当时,所对应的项是有理项。故展开式中有理项有4项。 当一个代数式各个字母的指数都是整数时,那么这个代数式是有理式; 当一个代数式中各个字母的指数不都是整数(或说是不可约分数)时,那么这个代

11、数式是无理式。3 求系数最大或最小项(1) 特殊的系数最大或最小问题例11(00上海)在二项式的展开式中,系数最小的项的系数是 ;解:要使项的系数最小,则必为奇数,且使为最大,由此得,从而可知最小项的系数为(2) 一般的系数最大或最小问题 例12求展开式中系数最大的项; 解:记第项系数为,设第项系数最大,则有 又,那么有 即 解得,系数最大的项为第3项和第4项。(3) 系数绝对值最大的项例13在(的展开式中,系数绝对值最大项是 ;解:求系数绝对最大问题都可以将“”型转化为型来处理,故此答案为第4项,和第5项。五、利用“赋值法”求部分项系数,二项式系数和 例14若, 则的值为 ; 解: 令,有,

12、 令,有 故原式= =在用“赋值法”求值时,要找准待求代数式与已知条件的联系,一般而言:特殊值在解题过程中考虑的比较多。 例15设, 则 ;分析:解题过程分两步走;第一步确定所给绝对值符号内的数的符号;第二步是用赋值法求的化简后的代数式的值。 解: =0六、利用二项式定理求近似值 例16求的近似值,使误差小于; 分析:因为=,故可以用二项式定理展开计算。 解:= , 且第3项以后的绝对值都小于, 从第3项起,以后的项都可以忽略不计。 =小结:由,当的绝对值与1相比很小且很大时,等项的绝对值都很小,因此在精确度允许的范围内可以忽略不计,因此可以用近似计算公式:,在使用这个公式时,要注意按问题对精

13、确度的要求,来确定对展开式中各项的取舍,若精确度要求较高,则可以使用更精确的公式:。 利用二项式定理求近似值在近几年的高考没有出现题目,但是按照新课标要求,对高中学生的计算能力是有一定的要求,其中比较重要的一个能力就是估算能力。所以有必要掌握利用二项式定理来求近似值。七、利用二项式定理证明整除问题 例17求证:能被7整除。 证明: = = =49P+() 又 =(7+1) = =7Q(Q) 能被7整除。在利用二项式定理处理整除问题时,要巧妙地将非标准的二项式问题化归到二项式定理的情境上来,变形要有一定的目的性,要凑 出相关的因数。 递推数列求通项题型分类归纳解析类型1 解法:把原递推公式转化为

14、,利用累加法(逐差相加法)求解。例1:已知数列满足,求。解:由条件知:分别令,代入上式得个等式累加之,即 所以, 类型2 解法:把原递推公式转化为,利用累乘法(逐商相乘法)求解。例2:已知数列满足,求。解:由条件知,分别令,代入上式得个等式累乘之,即又,例3:已知, ,求。解: 。 变式:(2004,全国I,理15)已知数列an,满足a1=1, (n2),则an的通项 解:由已知,得,用此式减去已知式,得当时,即,又,将以上n个式子相乘,得 类型3 (其中p,q均为常数,)。解法(待定系数法):把原递推公式转化为:,其中,再利用换元法转化为等比数列求解。例4:已知数列中,求.解:设递推公式可以

15、转化为即.故递推公式为,令,则,且.所以是以为首项,2为公比的等比数列,则,所以.变式:(2006,重庆,文,14)在数列中,若,则该数列的通项_(key:) 类型4 (其中p,q均为常数,)。 (或,其中p,q, r均为常数) 。解法:一般地,要先在原递推公式两边同除以,得:引入辅助数列(其中),得:再待定系数法解决。例5:已知数列中,,,求。解:在两边乘以得:令,则,解之得:所以类型5 递推公式为(其中p,q均为常数)。解 (特征根法):对于由递推公式,给出的数列,方程,叫做数列的特征方程。若是特征方程的两个根,当时,数列的通项为,其中A,B由决定(即把和,代入,得到关于A、B的方程组);

16、当时,数列的通项为,其中A,B由决定(即把和,代入,得到关于A、B的方程组)。例6: 数列:, ,求解(特征根法):的特征方程是:。,。又由,于是 故练习:已知数列中,,,求。变式:(2006,福建,文,22)已知数列满足求数列的通项公式;(I)解: 类型6 递推公式为与的关系式。(或)解法:利用与消去 或与消去进行求解。例7:数列前n项和.(1)求与的关系;(2)求通项公式.解:(1)由得:于是所以.(2)应用类型4(其中p,q均为常数,)的方法,上式两边同乘以得:由.于是数列是以2为首项,2为公差的等差数列,所以类型7 解法:这种类型一般是等式两边取对数后转化为,再利用待定系数法求解。例8:已知数列中,求数列解:由两边取对数得

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