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根据高考试题的现状和发展趋势,在排列、组合、二项定理专题复习中应做到以下几个方面:
1. 立足基础知识和基本方法的复习.恰当选取典型例题,构建思维模式,造就思维依托和思维的合理定势,如对排列应用题可用①某元素排在某位置上;②某元素不排在某位置上;③某几个元素排在一起;④某几个元素不得相邻;⑤某几个元素顺序一定等基本问题,加强思维的规范训练.
2. 抓好训练,为提高能力、运用变式题目,常规题向典型问题的转化,进行多种解法训练,从不同角度、不同侧面对题目进行全面分析,结合典型的错解分析,查找思维的缺陷,提高分析、解决问题的能力.
3. 抓好“操作”训练,就是面对问题,具体排一排、选一选,运用分类计数原理和分步计数原理为“完成这件事”设计合理的程序或分类标准,注意加强解题过程的展示与分析.
4. 加强数学思想方法的训练.数学思想方法是高考的重要内容.分类讨论、转化思想、整体思想、正难则反等数学思想在本章试题中经常考查,需要平时经常归纳总结.
5. 对二项式定理内容的复习要加强目标意识和构造意识,要注意展开式的通项公式正、反两方面的应用.
(一)排列、组合、二项式定理应用问题中的主要数学思想
1. 转化与化归数学思想
例1 新年将至,某班四名同学各写了一张贺卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺卡,则四张贺卡不同的分配方式有( )
A. 6种 B. 9种 C. 11种 D. 23种
分析 建立数学模型转化为数学问题:用1,2,3,4这四个数字组成没有重复的四位数,其中1不在个位,2不在十位,3不在百位,4不在千位的四位数共有多少个?那么这个问题就容易解决了.
解析 个位只能放2,3,4有三种,在放过数字2后,十位只能放1,3,4又有三种,最后百位和千位只有一种放法,由乘法原理得共有3×3=9种.
点评 本题属于排列组合中的数学模型的转化问题,在具体方法上是运用了“转化与化归数学思想”.
2. 分类讨论数学思想
例2 已知f是集合M={a,b,c,d}到集合N={0,1,2}的映射,则满足f(a)+f(b)+f(c)+f(d)=4的不同映射的概率为______.
分析 本题属于考察利用组合知识求概率的问题,在具体方法上应运用分类讨论思想解决.
解析 根据a、b、c、d对应的象为2的个数来分类,可分为三类.第一类:没有元素的象为2,其和又为4,必然其象均为1,这样的映射只一个.第二类:一个元素的象是2,其余三个元素的象必为0,1,1.这样的映射有C14C23=12个.第三类:两个元素的象是2,另两个元素的象必为0,这样的映射有C24=6个.故总共有1+12+6=19个满足条件的映射.又从集合M={a,b,c,d}到集合N={0,1,2}的映射总共有34=81个,所以所求概率为■.
点评 关键是确定问题的本质特征“分类”,从而运用分类计数原理求解.恰当地确定分类标准是解本题的关键.
例3 在所有的两位数中,个位数字大于十位数字的两位数共有多少个?
分析 该问题与计数有关,可考虑选用两个基本原理来计算,完成这件事,只要两位数的个位、十位
确定了,这件事就算完成了,因此可考虑安排十位上的数字情况进行分类.
解析 方法一:按十位数上的数字分别是1,2,3,4,5,6,7,8的情况分成8类,在每一类中满足题目条件的两位数分别有8个,7个,6个,5个,4个,3个,2个,1个.
由分类加法计数原理知,符合题意的两位数的个数共有:8+7+6+5+4+3+2+1=36个.
方法二:按个位数字是2,3,4,5,6,7,8,9分成8类,在每一类中满足条件的两位数分别有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个,所以按分类计数原理共有:1+2+3+4+5+6+7+8=36个.
点评 分类计数原理是对涉及完成某一件事的不同方法种数的计数方法,每一类的各种方法都是相互独立的,每一类中的每一种方法都可以独立完成这件事.解决该类问题应从简单入手分类讨论,要做到不重不漏,尽量做到一题多解,从不同的角度考虑问题.
3. 函数与方程的思想
例4 已知f(x)=(1+2x)m+(1+4x)n(m,、n∈N?鄢)的展开式中含项的系数为36,求展开式中含x2项的系数最小值.
分析 展开式中含x2项的系数是关于m,n的关系式,由展开式中含x项的系数为36,可得2m+4n=36,从而转化为关于m或n的二次函数求解.
解析 (1+2x)m+(1+4x)n展开式中含x的项为C1m·2x+C1n·4x=(2C1m·+4C1n)x,
∴(2C1m+4C1n)=36,即m+2n=18,(1+2x)m+(1+4x)n展开式中含x2的项的系数为t=C2m22+C2n42=2m2-2m+8n2-8n.
∵m+2n=18,∴m=18-2n,∴t=2(18-2n)2-2(18-2n)+8n2-8n=16n2-148n+612=16(n2-■n+■),∴当n=
■时,t取最小值,但n∈N?鄢,
∴ n=5时,t即x2项的系数最小,最小值为272,此时n=5,m=8.
点评 在二项式的展开式中,每一项的系数与它的二项式系数是不同的.求解中若不注意这一点,就会产生错误.利用函数与方程的观点建立关于n的方程或函数是二项式展开式中有关系数应用的一大特点.本题求解时注意:是求展开式中含x2项的系数的最小值,而不是求展开式中含x2项的二项式系数的最小值.
4. 整体思想和正难则反思想
例5 六人按下列要求站一横排,(1)甲、乙必须相邻,有多少种不同的站法?(2)甲不站左端,乙不站右端,又有多少种不同的站法?
分析 (1) 相邻问题用“捆绑法”即整体思想处理;(2)正难则反用“间接法”处理.
解析 先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人,和其余4人进行全排列有A55种站法,再把甲、乙进行全排列,有A22种站法,根据分步计数原理,共有A55A22=240种站法.
(2)甲站在左端的站法有A55种站法,乙站在右端的站法也有A55种站法,且甲站左端而乙站右端的站法A44种站法,故共有A66-2A55+A44=504种站法.
点评 排列问题的本质就是“元素”占“位子”问题,有限制条件的排列问题的限制主要表现在:某些元素“排”或“不排”在哪个位子上,某些元素“相邻”或“不相邻”.对于这类问题在分析时,主要按“优先”原则,即优先安排特殊元素或优先满足特殊位子.对于“相邻”问题可用“捆绑法”,对于“不相邻”问题可用“插空法”,如本题(1).当正面求解较困难时,也可用“间接法”,如本题(2).
(二)典题分析
1. 计数原理中的分类与分步问题
例6 现从高二四个班的学生中选出34人,其中一、二、三、四班各7人、8人、9人、10人,他们自愿组成数学课外小组.
(1)选其中一个为负责人,有多少种不同的选法?
(2)每班选一名组长,有多少种不同的选法?
(3)推选两人作中心发言,这两人需来自不同的班级,有多少种不同的选法?
分析 这是个分类和分步计数原理的综合问题,(1)是分类计数原理,(2)是分步计数原理,(3)是分类与分步的综合.
解析 (1)分四类,第一类,从一班学生中选1人,有7种选法;第二类,从二班学生中选1人,有8种选法;第三类,从三班学生中选1人,有9种选法;第四类,从四班学生中选1人,有10种选法,所以共有不同的选法N=7+8+9+10=34种.
1. 立足基础知识和基本方法的复习.恰当选取典型例题,构建思维模式,造就思维依托和思维的合理定势,如对排列应用题可用①某元素排在某位置上;②某元素不排在某位置上;③某几个元素排在一起;④某几个元素不得相邻;⑤某几个元素顺序一定等基本问题,加强思维的规范训练.
2. 抓好训练,为提高能力、运用变式题目,常规题向典型问题的转化,进行多种解法训练,从不同角度、不同侧面对题目进行全面分析,结合典型的错解分析,查找思维的缺陷,提高分析、解决问题的能力.
3. 抓好“操作”训练,就是面对问题,具体排一排、选一选,运用分类计数原理和分步计数原理为“完成这件事”设计合理的程序或分类标准,注意加强解题过程的展示与分析.
4. 加强数学思想方法的训练.数学思想方法是高考的重要内容.分类讨论、转化思想、整体思想、正难则反等数学思想在本章试题中经常考查,需要平时经常归纳总结.
5. 对二项式定理内容的复习要加强目标意识和构造意识,要注意展开式的通项公式正、反两方面的应用.
(一)排列、组合、二项式定理应用问题中的主要数学思想
1. 转化与化归数学思想
例1 新年将至,某班四名同学各写了一张贺卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺卡,则四张贺卡不同的分配方式有( )
A. 6种 B. 9种 C. 11种 D. 23种
分析 建立数学模型转化为数学问题:用1,2,3,4这四个数字组成没有重复的四位数,其中1不在个位,2不在十位,3不在百位,4不在千位的四位数共有多少个?那么这个问题就容易解决了.
解析 个位只能放2,3,4有三种,在放过数字2后,十位只能放1,3,4又有三种,最后百位和千位只有一种放法,由乘法原理得共有3×3=9种.
点评 本题属于排列组合中的数学模型的转化问题,在具体方法上是运用了“转化与化归数学思想”.
2. 分类讨论数学思想
例2 已知f是集合M={a,b,c,d}到集合N={0,1,2}的映射,则满足f(a)+f(b)+f(c)+f(d)=4的不同映射的概率为______.
分析 本题属于考察利用组合知识求概率的问题,在具体方法上应运用分类讨论思想解决.
解析 根据a、b、c、d对应的象为2的个数来分类,可分为三类.第一类:没有元素的象为2,其和又为4,必然其象均为1,这样的映射只一个.第二类:一个元素的象是2,其余三个元素的象必为0,1,1.这样的映射有C14C23=12个.第三类:两个元素的象是2,另两个元素的象必为0,这样的映射有C24=6个.故总共有1+12+6=19个满足条件的映射.又从集合M={a,b,c,d}到集合N={0,1,2}的映射总共有34=81个,所以所求概率为■.
点评 关键是确定问题的本质特征“分类”,从而运用分类计数原理求解.恰当地确定分类标准是解本题的关键.
例3 在所有的两位数中,个位数字大于十位数字的两位数共有多少个?
分析 该问题与计数有关,可考虑选用两个基本原理来计算,完成这件事,只要两位数的个位、十位
确定了,这件事就算完成了,因此可考虑安排十位上的数字情况进行分类.
解析 方法一:按十位数上的数字分别是1,2,3,4,5,6,7,8的情况分成8类,在每一类中满足题目条件的两位数分别有8个,7个,6个,5个,4个,3个,2个,1个.
由分类加法计数原理知,符合题意的两位数的个数共有:8+7+6+5+4+3+2+1=36个.
方法二:按个位数字是2,3,4,5,6,7,8,9分成8类,在每一类中满足条件的两位数分别有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个,所以按分类计数原理共有:1+2+3+4+5+6+7+8=36个.
点评 分类计数原理是对涉及完成某一件事的不同方法种数的计数方法,每一类的各种方法都是相互独立的,每一类中的每一种方法都可以独立完成这件事.解决该类问题应从简单入手分类讨论,要做到不重不漏,尽量做到一题多解,从不同的角度考虑问题.
3. 函数与方程的思想
例4 已知f(x)=(1+2x)m+(1+4x)n(m,、n∈N?鄢)的展开式中含项的系数为36,求展开式中含x2项的系数最小值.
分析 展开式中含x2项的系数是关于m,n的关系式,由展开式中含x项的系数为36,可得2m+4n=36,从而转化为关于m或n的二次函数求解.
解析 (1+2x)m+(1+4x)n展开式中含x的项为C1m·2x+C1n·4x=(2C1m·+4C1n)x,
∴(2C1m+4C1n)=36,即m+2n=18,(1+2x)m+(1+4x)n展开式中含x2的项的系数为t=C2m22+C2n42=2m2-2m+8n2-8n.
∵m+2n=18,∴m=18-2n,∴t=2(18-2n)2-2(18-2n)+8n2-8n=16n2-148n+612=16(n2-■n+■),∴当n=
■时,t取最小值,但n∈N?鄢,
∴ n=5时,t即x2项的系数最小,最小值为272,此时n=5,m=8.
点评 在二项式的展开式中,每一项的系数与它的二项式系数是不同的.求解中若不注意这一点,就会产生错误.利用函数与方程的观点建立关于n的方程或函数是二项式展开式中有关系数应用的一大特点.本题求解时注意:是求展开式中含x2项的系数的最小值,而不是求展开式中含x2项的二项式系数的最小值.
4. 整体思想和正难则反思想
例5 六人按下列要求站一横排,(1)甲、乙必须相邻,有多少种不同的站法?(2)甲不站左端,乙不站右端,又有多少种不同的站法?
分析 (1) 相邻问题用“捆绑法”即整体思想处理;(2)正难则反用“间接法”处理.
解析 先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人,和其余4人进行全排列有A55种站法,再把甲、乙进行全排列,有A22种站法,根据分步计数原理,共有A55A22=240种站法.
(2)甲站在左端的站法有A55种站法,乙站在右端的站法也有A55种站法,且甲站左端而乙站右端的站法A44种站法,故共有A66-2A55+A44=504种站法.
点评 排列问题的本质就是“元素”占“位子”问题,有限制条件的排列问题的限制主要表现在:某些元素“排”或“不排”在哪个位子上,某些元素“相邻”或“不相邻”.对于这类问题在分析时,主要按“优先”原则,即优先安排特殊元素或优先满足特殊位子.对于“相邻”问题可用“捆绑法”,对于“不相邻”问题可用“插空法”,如本题(1).当正面求解较困难时,也可用“间接法”,如本题(2).
(二)典题分析
1. 计数原理中的分类与分步问题
例6 现从高二四个班的学生中选出34人,其中一、二、三、四班各7人、8人、9人、10人,他们自愿组成数学课外小组.
(1)选其中一个为负责人,有多少种不同的选法?
(2)每班选一名组长,有多少种不同的选法?
(3)推选两人作中心发言,这两人需来自不同的班级,有多少种不同的选法?
分析 这是个分类和分步计数原理的综合问题,(1)是分类计数原理,(2)是分步计数原理,(3)是分类与分步的综合.
解析 (1)分四类,第一类,从一班学生中选1人,有7种选法;第二类,从二班学生中选1人,有8种选法;第三类,从三班学生中选1人,有9种选法;第四类,从四班学生中选1人,有10种选法,所以共有不同的选法N=7+8+9+10=34种.