2024-2025学年新教材高中数学第五章计数原理5.1.3基本计数原理的简单应用课后素养落实含解析北师大版选择性必修第一册

PAGE课后素养落实(三十)基本计数原理的简洁应用(建议用时：40分钟)一、选择题1．从0，1，2，3，4，5这六个数字中，任取两个不同的数字相加，其和为偶数的不同取法的种数为()A．30B．20C．10D．6D[从0，1，2，3，4，5这六个数字中任取两个不同的数字的和为偶数可分为两类：第一类，取出的两个数都是偶数，有0和2，0和4，2和4，共3种不同的取法；其次类，取出的两个数都是奇数，有1和3，1和5，3和5，共3种不同的取法．由分类加法计数原理得，共有3＋3＝6种不同的取法．]2．如图所示的几何体由三棱锥P­ABC与三棱柱ABC­A1B1C1组合而成，现用3种不同颜色对这个几何体的表面涂色(底面A1B1C1不涂色)，要求相邻的面均不同色，则不同的涂色方案共有()A．6种B．9种C．12种D．36种C[先涂三棱锥P­ABC的三个侧面，有3×2×1种状况，然后涂三棱柱的三个侧面，有2×1×1种状况，由分步乘法计数原理，共有3×2×1×2×1×1＝12种不同的涂法．故选C．]3．在某种信息传输过程中，用4个数字的一个排列(数字允许重复)表示一个信息，不同排列表示不同信息．若所用数字只有0和1，则与信息0110至多有两个对应位置上的数字相同的信息个数为()A．10B．11C．12D．15B[分0个相同、1个相同、2个相同探讨．(1)若0个相同，则信息为：1001．共1个．(2)若1个相同，则信息为：0001，1101，1011，1000．共4个．(3)若2个相同，又分为以下状况：①若位置一与二相同，则信息为：0101；②若位置一与三相同，则信息为：0011；③若位置一与四相同，则信息为：0000；④若位置二与三相同，则信息为：1111；⑤若位置二与四相同，则信息为：1100；⑥若位置三与四相同，则信息为：1010．共有6个．故与信息0110至多有两个对应位置上的数字相同的信息个数为1＋4＋6＝11．]4．如图所示的五个区域中，现有四种颜色可供选择，要求每一个区域只涂一种颜色，相邻区域所涂颜色不同，则不同的涂色方法种数为()A．24B．48C．72D．96C[分两种状况：①A，C不同色，先涂A有4种，C有3种，E有2种，B，D各有1种，各有4×3×2＝24种涂法．②A，C同色，先涂A有4种，E有3种，C有1种，B，D各有2种，有4×3×2×2＝48种涂法．故共有24＋48＝72种涂色方法．故选C．]5．若m，n均为非负整数，在做m＋n的加法运算时各位均不进位(例如：2019＋100＝2119)，则称(m，n)为“简洁的”有序对，而m＋n称为有序对(m，n)的值，那么值为2019的“简洁的”有序对的个数是()A．100B．96C．60D．30C[m＋n＝2019且各位均不进位，从高位分步处理：千位有2＋0，1＋1，0＋2，共3种；百位有0＋0，共1种；十位有0＋1，1＋0，共2种；个位有0＋9，1＋8，2＋7，3＋6，4＋5，5＋4，6＋3，7＋2，8＋1，9＋0，共10种，由分步乘法计数原理可知，值为2019的“简洁的”有序对的个数是3×1×2×10＝60．故选C．]二、填空题6．我们把中间数位上的数字最大，而两边依次减小的多位数称为“凸数”，如132，341等，那么由1，2，3，4，5可以组成无重复数字的三位“凸数”的个数是________．20[依据“凸数”的特点，中间的数字只能是3，4，5，故分三类，第一类，当中间数字为“3”时，此时有2个(132，231)；其次类，当中间数字为“4”时，则百位数字有两种选择，个位数字有三种选择，则“凸数”有2×3＝6个；第三类，当中间数字为“5”时，则百位数字有三个选择，个位数字有四个选择，则“凸数”有4×3＝12个；依据分类加法计数原理，得到由1，2，3，4，5可以组成无重复数字的三位“凸数”的个数是2＋6＋12＝20．]7．某电商为某次活动设计了“和谐”“爱国”“敬业”三种红包，活动规定每人可以依次点击4次，每次都会获得三种红包中的一种，若集全三种即可获奖，但三种红包出现的依次不同对应的奖次也不同．员工甲按规定依次点击了4次，直到第4次才获奖．则他获得奖次的不怜悯形种数为________．18[依据题意，若员工甲直到第4次才获奖，则其第4次才集全“和谐”“爱国”“敬业”三种红包，则甲第4次获得的红包有3种状况，前三次获得的红包为其余的2种，有23－2＝6种状况，则他获得奖次的不怜悯形种数为3×6＝18．]8．满意a，b∈{－1，0，1，2}，且关于x的方程ax2＋2x＋b＝0有实数解的有序数对(a，b)的个数为________．13[当a＝0时，b的值可以是－1，0，1，2，故(a，b)的个数为4；当a≠0时，要使方程ax2＋2x＋b＝0有实数解，需使Δ＝4－4ab≥0，即ab≤1．若a＝－1，则b的值可以是－1，0，1，2，(a，b)的个数为4；若a＝1，则b的值可以是－1，0，1，(a，b)的个数为3；若a＝2，则b的值可以是－1，0，(a，b)的个数为2．由分类加法计数原理可知，(a，b)的个数为4＋4＋3＋2＝13．]三、解答题9．(1)如图①所示，有A，B，C，D四个区域，用红、黄、蓝三种颜色涂色，要求随意两个相邻区域的颜色各不相同，共有多少种不同的涂法？图①图②(2)如图②所示，将一个四棱锥的每一个顶点染上一种颜色，并使同一条棱上的两个端点异色，假如只有5种颜色可供运用，共有多少种不同染色方法？[解](1)①若A，C涂色相同，则依据分步乘法计数原理，A，B，C，D可涂颜色的种数依次是3，2，1，2，则有3×2×1×2＝12种不同的涂法．②若A，C涂色不相同，则依据分步乘法计数原理，A，B，C，D可涂颜色的种数依次是3，2，1，1，则有3×2×1×1＝6种不同的涂法．所以，依据分类加法计数原理，共有12＋6＝18种不同的涂法．(2)依据S→A→B→C→D的依次进行染色，依据A，C是否同色分类：第一类，A，C同色，则有5×4×3×1×3＝180种不同的染色方法．其次类，A，C不同色，则有5×4×3×2×2＝240种不同的染色方法．依据分类加法计数原理，共有180＋240＝420种不同的染色方法．10．用0，1，2，3，4，5可以组成多少个无重复数字的且比2000大的四位偶数．[解]完成这件事有3类方法：第一类是用0做结尾的比2000大的4位偶数，它可以分三步去完成：第一步，选取千位上的数字，只有2，3，4，5可以选择，有4种选法；其次步，选取百位上的数字，除0和千位上已选定的数字以外，还有4个数字可供选择，有4种选法；第三步，选取十位上的数字，还有3种选法．依据分步乘法计数原理，这类数的个数有4×4×3＝48个；其次类是用2做结尾的比2000大的4位偶数，它可以分三步去完成：第一步，选取千位上的数字，除去2，1，0，只有3个数字可以选择，有3种选法；其次步，选取百位上的数字，在去掉已经确定的首尾两数字之后，还有4个数字可供选择，有4种选法；第三步，选取十位上的数字，还有3种选法．依据分步乘法计数原理，这类数的个数有3×4×3＝36个；第三类是用4做结尾的比2000大的4位偶数，其个数同其次类．用分类加法计数原理，所求无重复数字的比2000大的四位偶数有48＋36＋36＝120个．11．某班新年联欢会原定的6个节目已排成节目单，开演前又增加了3个新节目，假如将这3个新节目插入节目单中，那么不同的插法种数为()A．504B．210C．336D．120A[分三步，先插一个新节目，有7种方法，再插其次个新节目，有8种方法，最终插第三个节目，有9种方法．故共有7×8×9＝504种不同的插法．]12．有4位老师在同一年级的4个班中各教一个班的数学，在数学检测时要求每位老师不能在本班监考，则监考的方法有()A．8种B．9种C．10种D．11种B[法一：设四位监考老师分别为A、B、C、D，所教的班分别为a、b、c、d，假设A监考b，则余下三人监考剩下的三个班，共有3种不同方法，同理A监考c、d时，也分别有3种不同方法，由分类加法计数原理共有3＋3＋3＝9种．法二：班级按a、b、c、d的依次依次排列，为避开重复或遗漏现象，老师的监考依次可用“树形图”表示如下：∴共有9种不同的监考方法．]13．(多选题)从0，1，2，3，4中选取四个数组成一个能被6整除的四位数，则()A．这个四位数个位上的数字为偶数，且各数位上的数字之和能被3整除B．个位上的数字为0的这样的四位数有12个C．个位上的数字为2的这样的四位数有8个D．个位上的数字为4的这样的四位数有4个ABCD[A正确；当个位上的数字为0时，其余三个数为1，2，3或2，3，4，所以这样的四位数有3×2×1×2＝12个，故B正确；当个位上的数字为2时，其余三个数为0，1，3或0，3，4，所以这样的四位数有2×2×1×2＝8个，故C正确；当个位上的数字为4时，其余三个数为0，2，3，所以这样的四位数有2×2×1＝4个，故D正确．]14．4位同学参与某种形式的竞赛，竞赛规则规定：每位同学必需从甲、乙两道题中任选一题作答，选甲题答对得100分，答错得－100分；选乙题答对得90分，答错得－90分．若4位同学的总分为0，则这4位同学不同得分状况的种数有________种．36[因为4个同学总分为0，所以可分为三类：都选甲且两对两错共有6种；都选乙且两对两错有6种；两个选甲一对一错，另两个选乙也一对一错，有6×2×2＝24种．由分类加法计数原理N＝6＋6＋24＝36种．]15．(一题两空)回文数是指从左到右与从右到左读都一样的正整数，如22，121，3443，94249等．明显2位回文数有9个：11，22，33，…，99，3位回文数有90个：101，111，121，…，191，202，…，