- 计数原理
- 共11505题
规定=
,其中x∈R,m是正整数,且CX0=1.这是组合数Cnm(n,m是正整数,且m≤n)的一种推广.
(1)求C-153的值;
(2)组合数的两个性质:①Cnm=Cnn-m;②Cnm+Cnm-1=Cn+1m是否都能推广到Cxm(x∈R,m∈N*)的情形?若能推广,请写出推广的形式并给予证明;若不能请说明理由.
(3)已知组合数Cnm是正整数,证明:当x∈Z,m是正整数时,Cxm∈Z.
正确答案
(1)由题意C-153==-C173=-680 …(4分)
(2)性质①Cnm=Cnn-m不能推广,例如x=时,
有定义,但
无意义;
性质②Cnm+Cnm-1=Cn+1m 能推广,它的推广形式为Cxm+Cxm-1=Cx+1m,x∈R,m∈N*
证明如下:当m=1时,有Cx1+Cx0=x+1=Cx+11; …(1分)
当m≥2时,有Cxm+Cxm-1=+
=
×(
+1)=
=Cx+1m,(6分)
(3)由题意,x∈Z,m是正整数时
当x≥m时,组合数Cxm∈z成立;
当0≤x<m 时,=
=0∈Z,结论也成立;
当x<0时,因为-x+m-1>0,∴Cxm==(-1)m
=(-1)mC-x+m-1m∈z(7分)
综上所述当x∈Z,m是正整数时,Cxm∈Z
某运输公司有7个车队,每个车队的车都多于4辆且型号相同,要从这7个车队中抽出10辆车组成一运输车队,每个队至少抽1辆车,则不同的抽法有多少种?
正确答案
由于每队至少抽1辆,先从每队抽一辆车,则问题转化为从7个车队中抽3辆车,
分类讨论.
①3辆车都从1个队抽,有C71种;
②3辆车从2个队抽,有A72种;
③3辆车从3个队抽,有C73种.
综上所述,共有C71+A72+C73=84种.
从0,1,2,3,4,5中选2个奇数2个偶数,
(1)可组成无重复数字的四位数多少个?
(2)可组成无重复数字的四位偶数多少个?(列式并计算)
正确答案
(1)由题意知,本题是一个分类计数原理,
第一类:从1,2,3,4,5中任取两个奇数和两个偶数,
组成没有重复数字的四位数的个数为C32A44=72
第二类:取0,此时2和4只能取一个,0还有可能排在首位,
组成没有重复数字的四位数的个数为C32C21[A44-A33]=108
∴组成没有重复数字的四位数的个数为108+72=180
(2)符合要求的四位偶数可分为三类:0在个位,2在个位,4在个位.
当0在个位时,在2,4中选一个,在1,3,5中选2个共有C21C32A33=72,
当个位是2时,当另一个偶数选0,三个奇数选2个,共有C32×2A22=12
当个位是4时,也有12种结果,
∴共有72+12+12=96种结果,
答:可组成无重复数字的四位数180个,可组成无重复数字的四位偶数96个.
已知fn(x)=(1+x)n,
(Ⅰ)若f2011(x)=a0+a1x+…+a2011x2011,求a1+a3+…+a2009+a2011的值;
(Ⅱ)若g(x)=f6(x)+2f7(x)+3f8(x),求g(x)中含x6项的系数;
(Ⅲ)证明:+2
+3
+…+n
=[
]
.
正确答案
(Ⅰ)因为fn(x)=(1+x)n,
所以f2011(x)=(1+x)2011,
又f2011(x)=a0+a1x+…+a2011x2011,
所以f2011(1)=a0+a1+…+a2011=22011(1)
f2011(-1)=a0-a1+…+a2010-a2011=0(2)
(1)-(2)得:2(a1+a3+…+a2009+a2011)=22011
所以:a1+a3+…+a2009+a2011=f2011(1)=22010(2分)
(Ⅱ)因为g(x)=f6(x)+2f7(x)+3f8(x),
所以g(x)=(1+x)6+2(1+x)7+3(1+x)8
g(x)中含x6项的系数为1+2×C76+3C86=99(4分)
(Ⅲ)设h(x)=(1+x)m+2(1+x)m+1+…+n(1+x)m+n-1(1)
则函数h(x)中含xm项的系数为Cmm+2×Cm+1m+…+nCm+n-1m(7分)
(1+x)h(x)=(1+x)m+1+2(1+x)m+2++n(1+x)m+n(2)
(1)-(2)得-xh(x)=(1+x)m+(1+x)m+1+(1+x)m+2++(1+x)m+n-1-n(1+x)m+n-xh(x)=-n(1+x)m+n
x2h(x)=(1+x)m-(1+x)m+n+nx(1+x)m+n
h(x)中含xm项的系数,即是等式左边含xm+2项的系数,
等式右边含xm+2项的系数为-Cm+nm+2+nCm+nm+1
=
所以Cmm+2×Cm+1m+…+nCm+n-1m=(13分)
由0,1,2,3,4这五个数字组成无重复数字的五位数.
(1)求大于20000的五位数的个数;
(2)求三个偶数数字0,2,4有且只有两个相邻的五位数的个数.
正确答案
(1)可知首位数字为2,3,4即可,故大于20000的五位数的个数为=72-------(6分)
(2)首先当0可以在首位时的所有方法数是:=72,
若0在首位且2,4相邻时的方法数是:=8,
若0在首位且0与2或4相邻时的方法数是:2=8,
故三个偶数数字0,2,4有且只有两个相邻的五位数的个数是:72-8-8=56---------(12分)
数字游戏
(1)由1、2、3、4、5五个数字共可以组成多少个四位数?
(2)由0、1、2、3、4、5共可以组成多少个没有重复数字的四位数?
(3)若将(2)中的所有四位数由小到大排列,3401是第几个数?
正确答案
(1)由1、2、3、4、5五个数字共可以组成54=625个
(2)千位数为=5,其它位置为
=60,共300个没有重复数字的四位数.
(3)比3401小的数有:①1□□□=60个;②2□□□
=60个;
③30□□=12个;④31□□
=12个;⑤32□□
=12个;
共156个.所以3401是第157个数.
将1,2,3,…,n这n个数随机排成一列,得到的一列数a1,a2,…,an称为1,2,3,…,n的一个排列;定义τ(a1,a2,…,an)=|a1-a2|+|a2-a3|+…|an-1-an|为排列a1,a2,…,an的波动强度.
(Ⅰ)当n=3时,写出排列a1,a2,a3的所有可能情况及所对应的波动强度;
(Ⅱ)当n=10时,求τ(a1,a2,…,a10)的最大值,并指出所对应的一个排列;
(Ⅲ)当n=10时,在一个排列中交换相邻两数的位置称为一次调整,若要求每次调整时波动强度不增加,问对任意排列a1,a2,…,a10,是否一定可以经过有限次调整使其波动强度降为9;若可以,给出调整方案,若不可以,请给出反例并加以说明.
正确答案
(Ⅰ)n=3时,排列a1,a2,a3的所有可能为1,2,3;1,3,2;2,1,3;2,3,1;3,1,2;3,2,1;…(2分)
τ(1,2,3)=2;τ(1,3,2)=3;τ(2,1,3)=3;
τ(2,3,1)=3;τ(3,1,2)=3;τ(3,2,1)=2.…(4分)
(Ⅱ)τ(a1,a2,…,a10)=|a1-a2|+|a2-a3|+…+|a9-a10|
上式转化为±a1±a2±a2±a3±…±a9±a10,
在上述18个±中,有9个选正号,9个选负号,其中a1,a10出现一次,a2,a3,…,a9各出现两次.…(6分)
所以τ(a1,a2,…,a10)可以表示为9个数的和减去9个数的和的形式,
若使τ(a1,a2,…,a10)最大,应使第一个和最大,第二个和最小.
所以τ(a1,a2,…,a10)最大为:(10+10+9+9+8+8+7+7+6)-(1+1+2+2+3+3+4+4+5)=49.…(8分)
所对应的一个排列为:5,7,1,8,2,9,3,10,4,6.(其他正确的排列同等给分) …(9分)
(Ⅲ)不可以.
例如排列10,9,8,7,1,2,3,4,5,6,除调整1,2外,其它调整都将使波动强度增加,
调整1,2波动强度不变.…(11分)
所以只能将排列10,9,8,7,1,2,3,4,5,6调整为排列10,9,8,7,2,1,3,4,5,6.
对于排列10,9,8,7,2,1,3,4,5,6,仍然是除调整2,1外,其它调整都将使波动强度增加,所以仍只能调整1,2两个数字.
如此不断循环下去,不可能经过有限次调整使其波动强度降为9.…(13分)
已知圆的方程(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),从0,3,4,5,6,7,8,9,10这九个数中选出3个不同的数,分别作圆心的横坐标、纵坐标和圆的半径.问:
(1)可以作多少个不同的圆?
(2)经过原点的圆有多少个?
(3)圆心在直线上x+y-10=0的圆有多少个?
正确答案
(1)可分两步完成:第一步,先选r,因r>0,则r有A81种选法,第二步再选a,b,在剩余8个数中任取2个,有A82种选法,
所以由分步计数原理可得有A81.A82=448个不同的圆,,
(2)圆(x-a)2+(y-b)2=r2经过原点,a、b、r满足a2+b2=r2,
满足该条件的a,b,r共有3,4,5与6,8,10两组,考虑a、b的顺序,有A22种情况,
所以符合题意的圆有2A22=4,
(3)圆心在直线x+y-10=0上,即满足a+b=10,则满足条件的a、b有三组:0,10;3,7;4,6.
当a、b取10、0时,r有7种情况,
当a、b取3、7;4、6时,r不可取0,有6种情况,
考虑a、b的顺序,有A22种情况,
所以满足题意的圆共有A22.A71+2A22A61=38个
将一个棋盘中的8个小方格染成黑色,使得每行、每列都恰有两个黑色方格,则有 不同的染法.(用数字作答)
正确答案
90
:第一行染2个黑格有种染法.第一行染好后,有如下三种情况:
(1)第二行染的黑格均与第一行的黑格同列,这时其余行都只有一种染法;
(2)第二行染的黑格与第一行的黑格均不同列,这时第三行有种染法,第四行的染法随之确定;
(3)第二行染的黑格恰有一个与第一行的黑格同列,这样的染法有4种,而在第一、第二这两行染好后,第三行染的黑格必然有1个与上面的黑格均不同列,这时第三行的染法有2种,第四行的染法随之确定.
因此,共有染法为种..
(1)已知k、n∈N*,且k≤n,求证:k=n
;
(2)设数列a0,a1,a2,…满足a0≠a1,ai-1+ai+1=2ai(i=1,2,3,…).证明:对任意的正整数n,p(x)=a0(1-x)n+a1
x(1-x)n-1+a2
x2(1-x)n-2+…+an
xn是关于x的一次式.
正确答案
证明:(1)左边=k=k•
=
,
右边=n•=
,
所以k=n
;
(2)由题意得数列a0,a1,a2,…为等差数列,且公差为a1-a0≠0.
则p(x)=a0(1-x)n+a1
x(1-x)n-1+a2
x2(1-x)n-2+…+an
xn=a0
(1-x)n+[a0+(a1-a0)]
x(1-x)n-1+…+[a0+n(a1-a0)]
xn=a0[
(1-x)n+
x(1-x)n-1+…+
xn]+(a1-a0)[
x(1-x)n-1+2
x2(1-x)n-2+…+n
xn]=a0[(1-x)+x]n+(a1-a0)nx[
(1-x)n-1+
x(1-x)n-2+…+
xn-1]=a0+(a1-a0)nx[x+(1-x)]n-1=a0+(a1-a0)nx,
所以对任意的正整数n,p(x)是关于x的一次式.
有两个同心圆,在外圆周上有相异6个点,内圆周上有相异3个点,由这9个点决定的直线至少有 条.
正确答案
21
最少的情况为在内圆周上取三点,外圆周上六点取内圆周三点构成的三角形三边
所在直线与外圆的交点,得直线有条.
奥运会火炬传递准备在某省8个城市中选取6个制定传递路线,满足下列条件的方法各有多少种?
(1)甲乙两个城市只选1个,有多少种方法?有多少条不同的路线?
(2)甲乙两个城市至少选1个,有多少种方法?有多少条不同的路线?
正确答案
(1)①分两步计算,第一步,先从甲乙2个城市中选一个,有C21=2种不同的选法
第二步,从剩下的6个城市中任选5个城市,有C65=6种不同的选法
两步方法数相乘,共有2×6=12种不同的选法.
②不选出的城市再进行全排列,有12A66=8640条不同的路线.
(2)①分两类.第一类,甲乙两个城市之选一个,根据(1),有12种不同的选法,
第一类,甲乙两个城市都选,再从剩下的6个城市中选4个,有C64=15种选法
∴共有12+15=27种不同的选法
②不选出的城市再进行全排列,有27A66=19440条不同的路线.
用0、1、2、3、4、5这六个数字,组成没有重复数字的六位数.
(1)这样的六位奇数有多少个?
(2)数字5不在个位的六位数共有多少个?
(3)数字1和2不相邻,这样的六位数共有多少个?
正确答案
(1)根据题意,末位数字可以为1、3、5,有A31种取法,
首位数字不能为0,有A41种取法,
其他4个数字,排在中间4位,有A44种排法,
则六位奇数共有A31A41A44=288(个)
(2)根据题意,6个数字排成一排,共有A66种排法,
数字5不在个位,5在个位的有A55种情况,
而0不能在首位,0在首位的有A55种情况,
其中,5在个位且0在首位,即其他4个数字,排在中间4位,有A44种排法,
则数字5不在个位的六位数共有A66-2A55+A44=504个,
(3)用0、1、2、3、4、5这六个数字,组成没有重复数字的六位数,
0不在首位,则首位有A51种情况,其他5个位置有A55种情况,即可以组成A51A55个六位数,
其中,数字1和2相邻时的情况有A41A44A22种,即1、2相邻的六位数有A41A44A22个,
则数字1和2不相邻的六位数共有A51A55-A41A44A22=408个.
你能构造一个实际背景,对等式Cn+1m=Cnm+Cnm-1的意义作出解释吗?
正确答案
从装有n个白球,1个黑球,共n+1个球的口袋中取出m个球(0<m≤n,m,n∈N),
若直接取,由组合数公式可得,其有Cn+1m种取法;
同时,也可以分成两类:一类是取出的m个球全部为白球,有Cnm种取法,另一类是,取出1个黑球,m-1个白球,Cn+1m种取法;即有Cnm+Cnm-1种取法;
则Cnm+Cnm-1=Cn+1m成立.
试用两种方法证明:
(1)+
+…+
=2n(n∈N*);
(2)+2
+…+n
=n2n-1(n∈N*且n≥2).
正确答案
(1)证明:方法1:由(1+x)n=1+x+…+
xn(n∈N*)
令x=1,得+
+…+
=2n(n∈N*).…(3分)
方法2:数学归纳法:
①当n=1时,显然成立;
②假设当n=k时,+
+…+
=2k(k∈N*),
则当n=k+1时,由,
=
+
,
=
,
所以,+
+
+…+
=
+(
)+(
)+…+(
)+
=2(+…+
=2•2k=2k+1,
由①②,等式对于任意n∈N*恒成立.…(7分)
(2)方法1:由于k=k
=
,n
=n
=
,
∴k=n
,…(9分)
所以,+2
+…+n
=n
+n
+…+n
=n(
+
+…+
)=n2n-1.…(11分)
方法2:由 (1+x)n=1+x+
x2+…+
xn (n≥2,且 n∈N*),
两边求导,得 n(1+x)n-1=1+2x+3
•x2+…+n
xn-1,…(14分)
令x=1,得+2
+…+n
=n2n-1(n∈N*且n≥2).…(15分)
扫码查看完整答案与解析