排列与组合(3)

2019-04-01 19:55

5(理)C?15?(?15)?(?16)???(?19)5??C19??11628.

5!C32x(x?1)(x?2)12(2)(文)1x2?.∵x>0,x+≥22. 当且仅当x=2时,?(x??3)2x(Cx)6x6xC3x等号成立.∴当x=2时,取得最小值. 12(Cx)(理,文3)性质①不能推广. 例如当x=的推广形式是Cxm2时,C12有定义,但C2?12无意义;性质②能推广,它

?1m?Cm?Cxx?1,x∈R,m是正整数。事实上: 11?C0?x?1?Cxx?1,当m≥2时,

当m=1时,有Cxm?1Cm?x?Cxx?(x?1)???(x?m?1)x?(x?1)???(x?m?2)?m!(m?1)!

x?(x?1)???(x?m?2)x?m?1x?(x?1)???(x?m?2)?(x?1)?(?1)??Cmx?1(m?1)!mm!(3)(理)当x≥m时,组合数Cx∈Z. 当0≤x<m时,Cx=0∈Z.当x<0时,∵-x+m-1>0,

mm∴Cxm?x?(x?1)???(x?m?1)(?x?m?1)???(?x?1)?(?x)?(?1)m?(?1)mCm?x?m?1∈Z.

m!m!

54A84?2A88.计算: . 85A8?A94A84?2?4A844?8124解:原式:=???.

4?3?2A84?9A8424?9155评注:在利用排列数公式进行运算时,要注意排列数之间的关系,若先化简再求值,则上式的运算比直接利用排列数公式将其展开要方便得多.

x?729.解方程3Cx?3?5Ax?4.

解:由排列数和组合数公式,原方程可化为:3?(x?3)!(x?4)!?5?,

(x?7)!4!(x?6)!则

3(x?3)52

?,即为(x-3)(x-6)=40.∴x-9x-22=0,解之可得x=11或x=-2. 4!x?6经检验知x=11是原方程的根,x=-2是原方程的增根.∴方程的根为x=11.

16Ax?23!,x?N, 求f(x) 的最小值。 10.若f(x)=3331?C4?C5???Cx 11

解:f(x)=()1(x?2)(x?1)(x)(x?1)(x?2)(x?3)12=4(x+2)(x-3)=4(x?)-25.

23!(x?1)(x)(x?1)(x?2)∵x∈N,且由题中A6x?2条件知x+2≥6。即x≥4。 ∴x=4时,f(x)有最小值为24。

3n3n?13n?217?n11.计算C13?n?C12?n?C11?n???C2n. 3n解:由C13?n知n满足3n≤13+n, ∴n≤

131717?n;由C2知n必须满足2n≥17-n, ∴n≥. n23∴

1713?n?,又n∈N*, ∴n=6. 32181716111111∴原式=C19=19+18+17+?+12=124. ?C18?C17???C12?C19?C18?C17???C1212. 计算下列各题:

62A57?A698973222 (1) (2)(C100 (3)C2?C100)?A1002?C3?C4???C10 6!?5!解:(1)原式=

7!?6!(7?6?6)?5!36?? 6!?5!(6?1)?5!798333?A101?C101?A101? (2)原式=C1011A33?1 62223222(3)原式=(C33?C3)?C4??C10?(C4?C4)?C5???C10 2223 =(C35?C5)?C6???C10???C11?165

333313.计算:C4; ?C5?C6???C1043334433344解:原式=C4?C4?C5???C10?C4?C5?C5?C6???C10?C4???C11?1?329; 4614.解不等式Cn. ?Cnn!n!?2?,?n?9n?10?0,??1?n?10,?464!(n?4)!6!(n?6)!解:由Cn,得 ?????Cn??n?6.?n?6?n?6?又n∈N, ∴该不等式的解集为{6, 7, 8, 9}.

122n215.求证:Cn1?Cn?22???Cnn?n(n?1)?2n?2 kkkk证:∵k2Cn。 ?[(k2?k)?k]Cn?k(k?1)Cn?kCn*

其中k?Cn?k?kn!(n?1)!k?1k?n??n?Cn?1k(k-1)Cn

k!(n?k)!(k?1)![(n?1)?(k?1)!]=k(k-1)·

n!(n?2)!k?2?n(n?1)?=n(n-1)Cn?2,

k!(n?k)!(k?2)![(n?2)?(k?2)!]12

kk?1k?2∴k2Cn?nCn)Cn?1?n(n?1?2(k?2,?,n).

1222n2∴左边=Cn1?Cn2???Cnn

1201n?212n?1=Cn1?n(n?1)[Cn?C??C]?n?[C?C???C?2n?2n?2n?1n?1n?1]

=n+n(n-1)·2+n(2-1)=n(n+1)·2.

n-2n-1n-2

题型5 组合应用题中的选举及抽样问题

1.某班级有20名男生和18名女生,从这38名学生中任选4名参加一个“Party”。 (1)其中恰有2名女生的选法有多少种? (2)其中至多有2名女生的选法有多少种?

22解:(1)C18?C20?29070;

43122(2)分3类:① 4人中无女生:;② 4人中恰有1女生:;③ 4人中恰有2女生:。 C20C20C18C20C1843122故共有C20?C20?C18?C20?C18?54435种。

2.假设在200件产品中,有3件次品,现在从中任意抽出5件,其中至少有2件次品的抽法有多少种?

解:“至少2件次品”,即是说“有2件次品或3件次品”的抽法.至少有两件次品的抽法有两种可能:

2332(1)有2件次品3件合格的有:C3;(2)有3件次品2件合格的有:C3. C197(种)C197(种)2332由分类计数原理得抽法种数为C3. C197?C3C197(种)

514解法二:(间接法)不论次品、合格品的抽法共有C200种,恰有一件次品的抽法种数为C3C197,没有55514次品的抽法种数为C197。所以至少有2件次品的抽法种数为C200?C197?C3C197.

3.某班选正、副班长的方法数与选4名学生代表的方法数之比为1∶94,问该班有学生多少名?

解:设该班学生数为x人,从x人中选出正、副班长的方法数就是从x个元素中选2个元素的排列数,

2424即Ax种.从x人中选4名学生代表的方法数为Cx种,根据题意,有:Ax∶Cx=1∶94.

即x(x-1)∶

x(x?1)(x?2)(x?3)2

=1∶94.整理得:x-5x-2250=0.解得:x=50,或x=-45(舍去).所以

4?3?2该班学生有50人.

题型6 组合应用题中的几何问题

1.将1个四棱锥的每个顶点染上1种颜色,并使同1条棱的两端异色,如果只有5种颜色可供使用,那么不同的染色方法总数是多少?

解:如图10-4,由题设,四棱锥A-ABCD的顶点S、A、B所染颜色互不相同,它们共有5×4×3=60种染色方法。

当S,A,B已染好时,不妨设其颜色分别为1,2,3,;若C染颜色2,则D可染颜色3,4,5之一,有3种染法;若C染颜色4,则D可染颜色3或5,有2种染法;

若C染颜色5,则D可染颜色3或4,也有2种染法。可见,当S,A,B已染好,C与D还有7种染法。

13

从而,总的染色方法为60×7=420(种)。

2.某区有7条南北向街道,5条东西向街道(如图10-5), (1)图中共有多少个矩形?

(2)从A点走向B点最短的走法有多少种? 解:(1)在7条竖线中任选2条,5条横线中任选2条,这样4条线可组成1个矩形故可组成矩形有:

22=210(个)。 C7?C5(2)每条东西向的街道被分成6段,每条南北向街道被分成4段。从A到B最短的走

法,无论怎样走,一定包括10段,其中6段方向相同,另4段方向相同,每种走法,即

64是从10段中选出6段,这6段是走东西方向的,共有C10=210(种)走法。 ?C10(同样可从10段选4段走南北方向的4段,每个选法即是1种走法)。

3.在∠MOA的边OM上有5个异于O点的点,OA上有4个异于O点的点,以这10个点(含O)为顶点,可以得到多少个三角形?

11解:(直接法)分几种情况考虑:O为顶点的三角形中,必须另外两个顶点分别在OM、OA上,所以有C5C421个;O不为顶点的三角形中,两个顶点在OM上,一个顶点在OA上的有C5C4个;一个顶点在OM上,两个12顶点在OA上的有C5C4个.

112112∴由分类计数原理,共有C5. C4?C5C4?C5C4=5×4+10×4+5×6=90(个)

3解法二:(间接法)先不考虑共线点的问题,从10个不同元素中任取三个组合数是C10,但其中OM上

的6个点(含O)中任取3点不能做到三角形,OA上的5个点(含O)中任取3点也不能得到三角形,所

333333以共可以得到C10个三角形,即C10=120-20-10=90(个)三角形. ?C6?C5?C6?C5解法三:也可以这样考虑,把O看成是OM边上的点,先从OM上的6个点(含O)中任取两点,OA上

21的4点(不含O)中取一点,可得C6C4个三角形,再从OM上的5点(不含O)中取一点,从OA上的4122112点(不含O)中取两点,可得C5C4个三角形,所以共有C6C4?C5C4=15×4+5×6=90(个)三角形.

4.(1)四面体的一个顶点为A,从其他顶点和各棱中点中取3个点,使它们和点A在同一平面上,有多少种不同的取法?

(2)四面体的顶点和各棱中点共10个点,在其中取4个不共面的点,有多少种不同的取法? 解:(1)(直接法):如图10-3-2,含顶点A的四面体的3个面上,除点A外都有5个点,从中取出

33点必与点A共面共有3C5种取法,含顶点A的三条棱上各有三个点,它们与所

对的棱的中点共面,共有3种取法.根据分类计数原理,知与顶点A共面三点的

3取法有3C5+3=33种.

4(2)(间接法):如图10-3-2,从10个顶点中取4个点的取法有C10种,除去

4点共面的取法种数可以得到结果.从四面体同一个面上的6个点中取出的4点

4必定共面,有4C6=60种.四面体的每一棱上3点与相对棱中点共面,共有6种共面情况.从6条棱的中

14

4点中取4个点时有3种共面情形(对棱中点连线两两相交且互相平分)。故4点不共面的取法为C10-

(60+6+3)=141种.

5.在以AB为直径的半圆周上,有异于A、B的六个点C1、C2、C3、C4、C5、C6,A、B上有异于A、B的四个点D1、D2、D3、D4.问:

(1)以这10个点中的3个点为顶点作三角形可作多少个?其中含C1点的有多少个?

(2)以图中的12个点(包括A、B)中的4个为顶点, 可作出多少个四边形?

解:(1) C1、C2、C3、C4、C5、C6这六个点中任取三个可构成一个三角形.

C1、C2、C3、C4、C5、C6中任取一个,D1、D2、D3、D4中任取两点可构成一个三角形.C1、C2、C3、C4、C5、C6

32121中任取两个,D1、D2、D3、D4中任取一点可构成一个三角形.所以共有C6?C4C6?C6C4=116(个)三角2112形;其中以C1为顶点的三角形有C5=36(个). ?C5C4?C443122(2)C6. ?C6C6?C6C6=360(个)

6.设正n边形内接于圆O,正n边形的n个顶点及圆心O点,共(n+1)个点,从这(n+1)个点考虑: (1)过任意两点作直线,能作多少条直线? (2)以任意三点为顶点,能作多少个三角形?

n(n?1)(条); 2nn为偶数时,这时内接正n边形相对顶点的连线为过圆O的直线,这样的直线有条.可连直线的条数为

2n2nn(n?1)2Cn?C3??(条). ?12222解:(1)n为奇数,各顶点的连线均不过圆心,共有Cn?1?(n?1)n(n?1)n(n2?1)?(2)n为奇数时,有C?(个);n为偶数时,与(1)同样考虑,有

663nn3n(n2?4)C?C3?(个).

263n7.直线与圆相离,直线上六点A1,A2,A3,A4,A5,A6,圆上四点B1,B2,B3,B4,任两点连成直线,问所得直线最多几条?最少几条?

解:所得直线最多时,即为任意三点都不共线可分为三类:第一类为已知直线上与圆上各取一点连线

11的直线条数为C6C4=24;第二类为圆上任取两点所得的直线条数为C4=6;第三类为已知直线为1条,则

211直线最多的条数为N1=C6。 C4+C4+1=31(条)

2 所得直线最少时,即重合的直线最多,用排除法减去重合的字数较为方便,而重合的直线即是由圆上取两点连成的直线,排除重复,便是直线最少条数 N2=N1-2C4=31-12=19(条)。

8.平面内有12个点,其中有4点共线,此外再无任何3点共线,以这些点为顶点可得到多少个不同的三角形?

解:我们把从共线的4个点中取点的多少作为分类的标准:第一类:共线的4点中有两点为三角形的

1221顶点,共有:C8=48(个);第二类:共线的4点中有一点三角形的顶点共有:C8=112(个). ?C4?C43第三类:共线的4点中没有点作为三角形的顶点,共有:C8=56(个).

2 15


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