第六章 计数原理 章末检测试卷(含解析) 高中数学 人教A版(2019) 选择性必修 第三册

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第六章 计数原理 章末检测试卷(含解析) 高中数学 人教A版(2019) 选择性必修 第三册

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章末检测试卷一
[时间:120分钟 分值:150分]
一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分)
1.等于(  )
A.24 B.60
C.48 D.72
2.集合M={1,-2,3},N={-3,5,6,-4},从两个集合中各取一个元素作为点的坐标,则在第二象限内的点的个数是(  )
A.2 B.4
C.5 D.6
3.已知(3x-1)n的展开式的第5项的二项式系数最大,则(3x-1)n的展开式中x2的系数为(  )
A.-252 B.252
C.-28 D.28
4.将4个a和2个b随机排成一行,则2个b不相邻的排法种数为(  )
A.10 B.15
C.20 D.24
5.某次数学竞赛中,某校有A,B,C,D,E,F6位同学获奖,在竞赛结束后站成一排合影留念时,假设A,B两人必须相邻且站在正中间,C,D两人不能相邻,则不同的站法共有(  )
A.48种 B.40种
C.32种 D.24种
6.用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的四位数,若将组成的不重复的四位数按从小到大的顺序排成一个数列,则第85个数字为(  )
A.2 301 B.2 304
C.2 305 D.2 310
7.设(1+ax)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5满足a1+a2+…+a5=-2,则a2+a4等于(  )
A.120 B.-120
C.40 D.-40
8.某校高三年级有8名同学计划高考后前往武当山、黄山、庐山三个景点旅游.已知8名同学中有4名男生、4名女生.每个景点至少有2名同学前往,每名同学仅选一处景点游玩,其中男生甲与女生A不去同一处景点游玩,女生B与女生C去同一处景点游玩,则这8名同学游玩行程的方法数为(  )
A.564 B.484
C.386 D.640
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.生命在于运动,小兰给自己制定了周一到周六的运动计划,这六天每天安排一项运动,其中有两天练习瑜伽,另外四天的运动项目互不相同,且运动项目为跑步、爬山、打羽毛球和跳绳,下列说法正确的是(  )
A.若瑜伽被安排在周一和周六,则共有48种不同的安排方法
B.若周二和周五至少有一天安排练习瑜伽,则共有216种不同的安排方法
C.若周一不练习瑜伽,周三爬山,则共有36种不同的安排方法
D.若瑜伽不被安排在相邻的两天,则共有240种不同的安排方法
10.设x8=a0+a1(x+t)+a2(x+t)2+a3(x+t)3+…+a8(x+t)8,若a1=8,则(  )
A.t=1 B.a2=28
C.a0+a1+a2+…+a8=0 D.a2+a4+a6+a8=127
11.在“双减”政策的推动下,某市教育局提出了教师轮岗制度,让更多的学生享受到更好更优质的师资,充分体现了教育的公平性.现从某中学调8名不同科目的教师到另一所中学的4个不同班级.要求每个班级至少分配1名教师,至多分配3名教师,则(  )
A.若将8名教师平均分配到4个不同班级,则有种分配方法
B.若有两个班级分配1名教师,另两个班级分配3名教师,则有种分配方法
C.根据班级实际情况,现(1)班需要1名教师,(2)班和(3)班均需要2名教师,(4)班需要3名教师,有种分配方法
D.根据教学经验分析,甲、乙、丙3名教师必须搭配一个班级,可达到教学效果最优化,则有·种分配方法
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12.若=,则+++…+的值为    .
13.现有四种不同颜色的彩灯装饰五面体ABCDEF的六个顶点,要求A,B用同一种颜色的彩灯,其他各棱的两个顶点挂不同颜色的彩灯,则不同的装饰方案共有    种.(用数字作答)
14.75 600有    个正约数,有    个正奇约数.
四、解答题(本题共5小题,共77分)
15.(13分)4名男生、3名女生排成一行,求下列情形各有多少种不同的排法:
(1)甲、乙两人必须排在两端;(4分)
(2)男女间隔排列;(4分)
(3)甲、乙、丙三人从左到右顺序保持一定.(5分)
16.(15分)在二项式的展开式中,
(1)若第4项的系数与第6项的系数比为5∶6,求展开式中的有理项;(7分)
(2)若展开式中只有第5项的二项式系数最大,求展开式中系数最大的项.(8分)
17.(15分)从6名男生和5名女生中选出4人去参加某活动的志愿者.
(1)若4人中必须既有男生又有女生,则有多少种选法?(5分)
(2)先选出4人,再将这4人分配到两个不同的活动场地(每个场地均要有人去,1人只能去一个场地),则有多少种安排方法?(5分)
(3)若男、女生各需要2人,选出4人后安排与2名组织者合影留念(站一排),2名女生要求相邻,则有多少种不同的合影方法?(5分)
18.(17分)已知(1-2x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn(n∈N*),其中a0,a1,a2,…,an∈R,若第二项与第三项的二项式系数之比是1∶4.
(1)求n的值;(5分)
(2)求a1+a2+…+an;(可用指数形式作答)(5分)
(3)若x=-4,求该二项式的值被8除的余数.(7分)
19.(17分)在(1+x+x2)n=+x+x2+…+xr+…+x2n-1+x2n中,把,,,…,称为三项式系数.
(1)当n=2时,写出三项式系数,,,,的值;(3分)
(2)(a+b)n(n∈N)的展开式中,系数可用杨辉三角形数阵表示,如图,当0≤n≤4,n∈N时,类似杨辉三角形数阵表,请列出三项式的n次系数的数阵表;(6分)
(3)求-+-+…+的值.(用组合数作答)(8分)
章末检测试卷一
[时间:120分钟 分值:150分]
一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分)
1.等于(  )
A.24 B.60
C.48 D.72
答案 A
解析 ==4=24.
2.集合M={1,-2,3},N={-3,5,6,-4},从两个集合中各取一个元素作为点的坐标,则在第二象限内的点的个数是(  )
A.2 B.4
C.5 D.6
答案 D
解析 在第二象限内的点的横坐标是负数,纵坐标是正数.
若集合M提供横坐标,集合N提供纵坐标,则符合题意的点有1×2=2(个);
若集合M提供纵坐标,集合N提供横坐标,则符合题意的点有2×2=4(个).
综上,符合题意的点的个数为2+4=6.
3.已知(3x-1)n的展开式的第5项的二项式系数最大,则(3x-1)n的展开式中x2的系数为(  )
A.-252 B.252
C.-28 D.28
答案 B
解析 由于(3x-1)n的展开式的第5项的二项式系数最大,故n=8,
则(3x-1)8的展开式中x2的系数为(-1)632=252.
4.将4个a和2个b随机排成一行,则2个b不相邻的排法种数为(  )
A.10 B.15
C.20 D.24
答案 A
解析 先排4个a有1种排法,再从5个空隙中选2个位置放b,
∴共有=10(种)排法.
5.某次数学竞赛中,某校有A,B,C,D,E,F6位同学获奖,在竞赛结束后站成一排合影留念时,假设A,B两人必须相邻且站在正中间,C,D两人不能相邻,则不同的站法共有(  )
A.48种 B.40种
C.32种 D.24种
答案 C
解析 第1步,排A,B,由题意可将A,B两人看作一个整体,先站到正中间,共有种站法;
第2步,排C,D,因为C,D两人不能相邻,所以只能排到A,B的两侧,
若C在A,B的左侧,则有种站法,此时D只能在A,B的右侧,有种站法,
共有=4(种)站法,同理C在A,B的右侧,D在A,B的左侧,有=4(种)站法,
故C,D共有8种站法;
第3步,将剩下的E,F进行排列,有种站法,所以不同的站法共有×8×=32(种).
6.用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的四位数,若将组成的不重复的四位数按从小到大的顺序排成一个数列,则第85个数字为(  )
A.2 301 B.2 304
C.2 305 D.2 310
答案 A
解析 首位为1的有=60(个),前两位为20的有=12(个),前两位为21的有=12(个),所以第85个数字是前两位为23的最小数,即为2 301.
7.设(1+ax)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5满足a1+a2+…+a5=-2,则a2+a4等于(  )
A.120 B.-120
C.40 D.-40
答案 A
解析 因为(1+ax)5=a0+a1x+a2x2+…+a5x5,
令x=1,得(1+a)5=a0+a1+a2+…+a5=-2+a0,①
令x=0,得(1+a×0)5=a0=1,可得(1+a)5=-1,所以a=-2.
令x=-1,得(1+2)5=a0-a1+a2-a3+a4-a5=35,②
①+②得,2(a0+a2+a4)=-1+35,故a0+a2+a4=121,
所以a2+a4=120.
8.某校高三年级有8名同学计划高考后前往武当山、黄山、庐山三个景点旅游.已知8名同学中有4名男生、4名女生.每个景点至少有2名同学前往,每名同学仅选一处景点游玩,其中男生甲与女生A不去同一处景点游玩,女生B与女生C去同一处景点游玩,则这8名同学游玩行程的方法数为(  )
A.564 B.484
C.386 D.640
答案 A
解析 8人分三组可分为2人、2人、4人和2人、3人、3人,共2种情况.
第一种情况分成2人、2人、4人三组,女生B,C去同一处景点,当B,C成2人组时,
其他6人分成2人,4人两组且男生甲与女生A不同组,有=8(种)方法;
当B,C在4人组时,有+=36(种)方法.
第二种情况分成2人、3人、3人三组,当B,C成2人组时,有=6(种)方法;
当B,C在3人组时,有+=44(种)方法.
故这8名同学游玩行程的方法数为(8+36+6+44)×=564.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.生命在于运动,小兰给自己制定了周一到周六的运动计划,这六天每天安排一项运动,其中有两天练习瑜伽,另外四天的运动项目互不相同,且运动项目为跑步、爬山、打羽毛球和跳绳,下列说法正确的是(  )
A.若瑜伽被安排在周一和周六,则共有48种不同的安排方法
B.若周二和周五至少有一天安排练习瑜伽,则共有216种不同的安排方法
C.若周一不练习瑜伽,周三爬山,则共有36种不同的安排方法
D.若瑜伽不被安排在相邻的两天,则共有240种不同的安排方法
答案 BCD
解析 对于A,若瑜伽被安排在周一和周六,则共有=24(种)不同的安排方法,故A不正确;
对于B,若周二和周五至少有一天安排练习瑜伽,则由间接法可得,共有-=216(种)不同的安排方法,故B正确;
对于C,若周一不练习瑜伽,周三爬山,则共有=36(种)不同的安排方法,故C正确;
对于D,若瑜伽不被安排在相邻的两天,则先排其他四项运动,共有种不同的安排方法,再从5个空位里插入2个安排练习瑜伽,故共有=240(种)不同的安排方法,故D正确.
10.设x8=a0+a1(x+t)+a2(x+t)2+a3(x+t)3+…+a8(x+t)8,若a1=8,则(  )
A.t=1 B.a2=28
C.a0+a1+a2+…+a8=0 D.a2+a4+a6+a8=127
答案 BD
解析 由于x8=[-t+(x+t)]8,所以a1=(-t)7=-8t7=8,所以t=-1,
a2=(-t)6=28t6=28,故A错误,B正确;
x8=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+a3(x-1)3+…+a8(x-1)8,
令x=1,可得a0=1,
令x=2,可得28=a0+a1+a2+a3+…+a8,
令x=0,可得0=a0-a1+a2-a3+…+a8,
则a2+a4+a6+a8=-a0=128-1=127,故C错误,D正确.
11.在“双减”政策的推动下,某市教育局提出了教师轮岗制度,让更多的学生享受到更好更优质的师资,充分体现了教育的公平性.现从某中学调8名不同科目的教师到另一所中学的4个不同班级.要求每个班级至少分配1名教师,至多分配3名教师,则(  )
A.若将8名教师平均分配到4个不同班级,则有种分配方法
B.若有两个班级分配1名教师,另两个班级分配3名教师,则有种分配方法
C.根据班级实际情况,现(1)班需要1名教师,(2)班和(3)班均需要2名教师,(4)班需要3名教师,有种分配方法
D.根据教学经验分析,甲、乙、丙3名教师必须搭配一个班级,可达到教学效果最优化,则有·种分配方法
答案 ACD
解析 对于A,若将8名教师平均分配到4个不同班级,则有·=(种)分配方法,故A正确;
对于B,若有两个班级分配1名教师,另两个班级分配3名教师,则有·=6(种)分配方法,故B错误;
对于C,(1)班需要1名教师,(2)班和(3)班均需要2名教师,(4)班需要3名教师,有·=(种)分配方法,故C正确;
对于D,甲、乙、丙3名教师必须搭配一个班级,可达到教学效果最优化,
故剩余5名教师可按1,2,2和1,1,3两种情况分类,有·种分配方法,故D正确.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12.若=,则+++…+的值为    .
答案 285
解析 由=,得m-3=或m-3+=13,解得m=(舍去)或m=12,
则+++…+=++++…+-1=+++…+-1=…=-1=285.
13.现有四种不同颜色的彩灯装饰五面体ABCDEF的六个顶点,要求A,B用同一种颜色的彩灯,其他各棱的两个顶点挂不同颜色的彩灯,则不同的装饰方案共有    种.(用数字作答)
答案 72
解析 首先给A,B两个顶点挂彩灯,有4种方法,再给C顶点挂彩灯,有3种方法,
①若D,F挂同一种颜色的彩灯,则有2种方法,
最后挂E点有2种方法,故有4×3×2×2=48(种)装饰方案;
②若D,F挂不同种颜色的彩灯,此时挂D点有2种方法,挂F点有1种方法,
最后挂E点有1种方法,故有4×3×2×1×1=24(种)装饰方案,
综上可得,共有48+24=72(种)不同的装饰方案.
14.75 600有    个正约数,有    个正奇约数.
答案 120 24
解析 因为75 600=24×33×52×7,所以75 600的每个约数都可以写成2i·3j·5k·7l的形式,其中0≤i≤4,0≤j≤3,0≤k≤2,0≤l≤1,且i,j,k,l∈N,所以75 600的正约数的个数为5×4×3×2=120,正奇约数的个数为4×3×2=24.
四、解答题(本题共5小题,共77分)
15.(13分)4名男生、3名女生排成一行,求下列情形各有多少种不同的排法:
(1)甲、乙两人必须排在两端;(4分)
(2)男女间隔排列;(4分)
(3)甲、乙、丙三人从左到右顺序保持一定.(5分)
解 (1)先排甲、乙,再排其余5人,
根据分步乘法计数原理,共有=240(种)排法.
(2)先排4名男生,有种方法,
再将3名女生插在男生形成的3个空上,有种方法,
根据分步乘法计数原理,共有=144(种)排法.
(3)方法一 7人共有种排法,其中甲、乙、丙三人有种排法,故共有=840(种)排法.
方法二 先排剩下的4人,从7个位置选出4个位置就有种方法,再排甲、乙、丙有1种方法,则共有=840(种)排法.
16.(15分)在二项式的展开式中,
(1)若第4项的系数与第6项的系数比为5∶6,求展开式中的有理项;(7分)
(2)若展开式中只有第5项的二项式系数最大,求展开式中系数最大的项.(8分)
解 (1)由题意得(·23)∶(·25)=5∶6,
∴6=20,即n2-7n+6=0,
解得n=6或n=1(舍去).
∴该二项式展开式的通项为Tk+1=·()6-k·=·2k·,k=0,1,2,…,6,
∴当k=0,3,6时,Tk+1为有理项,
即展开式中的有理项为T1=x2,T4=,T7=.
(2)∵展开式中只有第5项的二项式系数最大,
∴n=8,
设展开式中第k+1项的系数最大,则解得5≤k≤6.
又k∈N,∴k=5或k=6,
∴展开式中系数最大的项为T6=)3=1 792x-4,T7=)2=1 792.
17.(15分)从6名男生和5名女生中选出4人去参加某活动的志愿者.
(1)若4人中必须既有男生又有女生,则有多少种选法?(5分)
(2)先选出4人,再将这4人分配到两个不同的活动场地(每个场地均要有人去,1人只能去一个场地),则有多少种安排方法?(5分)
(3)若男、女生各需要2人,选出4人后安排与2名组织者合影留念(站一排),2名女生要求相邻,则有多少种不同的合影方法?(5分)
解 (1)从这11人中任选4人的选法有=330(种),
其中只有男生的选法有=15(种),只有女生的选法有=5(种),
故4人中必须既有男生又有女生的选法有330-15-5=310(种).
(2)从这11人中任选4人的选法有=330(种),
若人数按1,3分配,则安排方法有330=2 640(种);
若人数按2,2分配,则安排方法有330··=1 980(种),
所以共有2 640+1 980=4 620(种)安排方法.
(3)因为男、女生各需要2人,所以选出4人的方法有=150(种).
先排2名男生与2名组织者,有=24(种)排法;
再将2名女生“捆绑”在一起,放入5个空中,有=10(种)方法,
所以共有150×24×10=36 000(种)不同的合影方法.
18.(17分)已知(1-2x)n=a0+a1x+a2x2+…+anxn(n∈N*),其中a0,a1,a2,…,an∈R,若第二项与第三项的二项式系数之比是1∶4.
(1)求n的值;(5分)
(2)求a1+a2+…+an;(可用指数形式作答)(5分)
(3)若x=-4,求该二项式的值被8除的余数.(7分)
解 (1)第二项与第三项的二项式系数之比是1∶4,
所以=,即4n=,
解得n=9或n=0(舍去).
(2)令x=0,得19=1=a0,
令x=1,得(1-2)9=-1=a0+a1+a2+…+a9,
得a1+a2+…+a9=-2.
(3)当x=-4时,
(1-2x)9=99=(1+8)9=+×8+×82+…+×89=+8(+×81+…+×88),
因为8是8的倍数,
所以8(+×81+…+×88)能被8整除,
所以99=(1+8)9=+×8+×82+…+×89被8除的余数为1.
19.(17分)在(1+x+x2)n=+x+x2+…+xr+…+x2n-1+x2n中,把,,,…,称为三项式系数.
(1)当n=2时,写出三项式系数,,,,的值;(3分)
(2)(a+b)n(n∈N)的展开式中,系数可用杨辉三角形数阵表示,如图,当0≤n≤4,n∈N时,类似杨辉三角形数阵表,请列出三项式的n次系数的数阵表;(6分)
(3)求-+-+…+的值.(用组合数作答)(8分)
解 (1)因为=1+2x+3x2+2x3+x4,
所以=1,=2,=3,=2,=1.
(2)因为(1+x+x2)0=1,
(1+x+x2)1=1+x+x2,
(1+x+x2)2=1+2x+3x2+2x3+x4,
(1+x+x2)3=1+3x+6x2+7x3+6x4+3x5+x6,
(1+x+x2)4=1+4x+10x2+16x3+19x4+16x5+10x6+4x7+x8,
所以三项式的n(0≤n≤4,n∈N)次系数的数阵表如图.
(3)·(x-1)2 016=(+x+x2+…+xr+…+x4 031+x4 032)·[x2 016-x2 015+x2 014-x2 013+…+(-1)rx2 016-r+…-x+],
其中x2 016的系数为-+-+…+,
又·(x-1)2 016=,
而二项式的展开式的通项为Tk+1=(-1)k(0≤k≤2 016且k∈N),
由3×(2 016-k)=2 016,解得k=1 344,
所以x2 016的系数为=,
由代数式恒成立,
所以-+-+…+=.

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