专题七 计数原理与概率、推理证明与数学归纳法
真题体验·引领卷
一、选择题
1.(2015·陕西高考)设复数z =(x -1)+y i(x ,y ∈R ),若|z |≤1,则y ≥x 的概率为( ) A.34+1
2π B.14-12π C.12-1π
D.12+1π
2.(2015·四川高考)用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比40 000大的偶数共有( )
A .144个
B .120个
C .96个
D .72个
3.(2015·广东高考)袋中共有15个除了颜色外完全相同的球,其中有10个白球,5个红球.从袋中任取2个球,所取的2个球中恰有1个白球,1个红球的概率为( ) A.521 B.1021 C.11
21
D .1 4.(2015·全国卷Ⅰ)(x 2
+x +y )5
的展开式中,x 5y 2
的系数为( ) A .10 B .20 C .30 D .60
5.(2015·浙江高考)设A ,B 是有限集,定义:d (A ,B )=card(A ∪B )-card(A ∩B ),其中card(A )表示有限集A 中元素的个数,
命题①:对任意有限集A ,B ,“A ≠B ”是“d (A ,B )>0”的充分必要条件; 命题②:对任意有限集A ,B ,C ,d (A ,C )≤d (A ,B )+d (B ,C ),( ) A .命题①和命题②都成立 B .命题①和命题②都不成立 C .命题①成立,命题②不成立 D .命题①不成立,命题②成立
6.(2015·湖北高考)在区间[0,1]上随机取两个数x ,y ,记p 1为事件“x +y ≥1
2
”的概率,
p 2为事件“|x -y |≤12”的概率,p 3为事件“xy ≤12
”的概率,则( )
A .p 1
B .p 2
C.p3 二、填空题 7.(2015·广东高考)某高三毕业班有40人,同学之间两两彼此给对方仅写一条毕业留言,那么全班共写了________条毕业留言(用数字做答). 8.(2015·全国卷Ⅱ)(a+x)(1+x)4的展开式中x的奇数次幂项的系数之和为32,则a=____________. 9.(2015·山东高考)观察下列各式: C01=40; C03+C13=41; C05+C15+C25=42; C07+C17+C27+C37=43; … 照此规律,当n∈N*时,C02n-1+C12n-1+ C22n-1+…+ C n-12n-1=________. 三、解答题 10.(2015·湖南高考)某商场举行有奖促销活动,顾客购买一定金额的商品后即可抽奖.抽奖方法是:从装有2个红球A1,A2和1个白球B的甲箱与装有2个红球a1,a2和2个白球b1、b2的乙箱中,各随机摸出1个球,若摸出的2个球都是红球则中奖,否则不中奖. (1)用球的标号列出所有可能的摸出结果; (2)有人认为:两个箱子中的红球比白球多,所以中奖的概率大于不中奖的概率,你认为正确吗?请说明理由. 11.(2015·北京高考)某超市随机选取1 000位顾客,记录了他们购买甲、乙、丙、丁四种 商品的情况,整理成如下统计表,其中“√”表示购买,“×”表示未购买. (1)估计顾客同时购买乙和丙的概率; (2)估计顾客在甲、乙、丙、丁中同时购买3种商品的概率; (3)如果顾客购买了甲,则该顾客同时购买乙、丙、丁中哪种商品的可能性最大? 12.(2015·四川高考)一辆小客车上有5个座位,其座位号为1,2,3,4,5.乘客P1,P2,P3,P4,P5的座位号分别为1,2,3,4,5,他们按照座位号从小到大的顺序先后上车.乘客P1因身体原因没有坐自己的1号座位,这时司机要求余下的乘客按以下规则就座:如果自己的座位空着,就只能坐自己的座位;如果自己的座位已有乘客就座,就在这5个座位的剩余空位中任意选择座位. (1)若乘客P1坐到了3号座位,其他乘客按规则就座,则此时共有4种坐法.下表给出了其中两种坐法,请填入余下两种坐法(将乘客就座的座位号填入表中空格处); (2)若乘客P 1坐到了2号座位,其他的乘客按规则就座,求乘客P 5坐到5号座位的概率. 专题七 计数原理与概率、推理 证明与数学归纳法 经典模拟·演练卷 一、选择题 1.(2015·舟山联考)设z = 1 1+i +i ,则|z |=( ) A.12 B.22 C.3 2 D .2 2.(2015·杭州诊断)使? ????3x +1x x n (n ∈N *)的展开式中含有常数项的最小的n 为( ) A .4 B .5 C .6 D .7 3.(2015·德州二模)从6名同学中选4人分别到A 、B 、C 、D 四个城市游览,要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这6人中甲、乙两人不去D 城市游览,则不同的选择方案共有( ) A .240种 B .144种 C .96种 D .300种 4.若(1+x )(2-x )2 015 =a 0+a 1x +a 2x 2 +…+a 2 015x 2 015 +a 2 016x 2 016 ,则a 2+a 4+…+a 2 014+a 2 016 等于( ) A .2-22 015 B .2-22 016 C .1-2 2 015 D .1-2 2 016 5.从个位数与十位数之和为奇数的两位数中任取一个,其个位数为0的概率是( ) A.49 B.13 C.29 D.19 6.(2015·温岭中学模拟)在(1+x )6 (1+y )4 的展开式中,记x m y n 项的系数为f (m ,n ),则f (3,0)+f (2,1)+f (1,2)+f (0,3)=( ) A .45 B .60 C .120 D .210 二、填空题 7.如果把个位数是1,且恰有3个数字相同的四位数叫作“好数”,那么在由1,2,3,4四个数字组成的重复数字的四位数中,“好数”共有________个. 8.三位同学参加跳高、跳远、铅球项目的比赛.若每人都选择其中两个项目,则有且仅有两人选择的项目完全相同的概率是________.(结果用最简分数表示) 9.(2015·温州中学)甲、乙、丙三位同学被问到是否去过A ,B ,C 三个城市时, 甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B 城市; 乙说:我没去过C 城市; 丙说:我们三人去过同一城市. 由此可判断乙去过的城市为________. 三、解答题 10.(2015·金华一中模拟)为振兴旅游业,四川省2009年面向国内发行总量为2 000万张的熊猫优惠卡,向省外人士发行的是熊猫金卡(简称金卡),向省内人士发行的是熊猫银卡(简称银卡).某旅游公司组织了一个有36名游客的旅游团到四川名胜旅游,其中34是省外游客, 其余是省内游客.在省外游客中有13持金卡,在省内游客中有2 3持银卡. (1)在该团中随机采访2名游客,求恰有1人持银卡的概率; (2)在该团中随机采访2名游客,求其中持金卡与持银卡人数相等的概率. 11.已知数列{a n }和{b n }满足:a 1=λ,a n +1=23a n +n -4,b n =(-1)n (a n -3n +21),其中λ 为实数,n 为正整数. (1)对任意实数λ,证明:数列{a n }不是等比数列; (2)试判断数列{b n }是否为等比数列. 12.(2015·绍兴联考)设a 1=1,a n +1=a 2 n -2a n +2+b (n ∈N * ). (1)若b =1,求a 2,a 3及数列{a n }的通项公式; (2)若b =-1,问:是否存在实数c 使得a 2n 成立?证明你的结论. 专题七 计数原理与概率、推理证明与数学归纳法 专题过关·提升卷 第Ⅰ卷 (选择题) 一、选择题 1.用反证法证明命题“设a ,b 为实数,则方程x 3 +ax +b =0至少有一个实根”时,要做的假设是( ) A .方程x 3 +ax +b =0没有实根 B .方程x 3+ax +b =0至多有一个实根 C .方程x 3+ax +b =0至多有两个实根 D .方程x 3+ax +b =0恰好有两个实根 2.z - 是z 的共轭复数,若z +z - =2,(z -z - )i =2(i 为虚数单位),则z =( ) A .1+i B .-1-i C .-1+i D .1-i 3.若数列{a n }是等差数列,b n = a 1+a 2+…+a n n ,则数列{b n }也为等差数列.类比这一性质可 知,若正项数列{c n }是等比数列,且{d n }也是等比数列,则d n 的表达式应为( ) A .d n =c 1+c 2+…+c n n B .d n = c 1·c 2·…·c n n C .d n =n c n 1 +c n 2+…+c n n n D .d n =n c 1·c 2·…·c n 4.(2015·勤州中学模拟)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有( ) A .60种 B .70种 C .75种 D .150种 5.若(1-2x )2 015 =a 0+a 1x +…+a 2 015x 2 015 (x ∈R ),则a 12+a 222+…+a 2 015 22 015的值为( ) A .2 B .0 C .-1 D .-2 6.(2015·义乌模拟)从正方形四个顶点及其中心这5个点中,任取2个点,则这2个点的距离不小于该正方形边长的概率为( ) A.15 B.25 C.35 D.4 5 7.用a 代表红球,用b 代表白球,根据分类加法计数原理及分步乘法计数原理,从1个红球和1个白球中取出若干个球的所有取法可由(1+a )(1+b )的展开式1+a +b +ab 表示出来.其中“1”表示一个球都不取,“a ”表示取一个红球,“b ”表示取一个白球,“ab ”表示把红球和白球都取出来,以此类推:下列各式中,其展开式中可用来表示从5个无区别的红球、5个无区别的白球中取出若干个球,且所有的白球都取出或都不取出的所有取法的是( ) A .(1+a +a 2 +a 3 +a 4 +a 5 )(1+b 5 ) B .(1+a 5 )(1+b +b 2 +b 3 +b 4 +b 5 ) C .(1+a )5 (1+b +b 2 +b 3 +b 4 +b 5 ) D .(1+a 5 )(1+b )5 8.已知定义在R 上的函数f (x ),g (x )满足f (x )g (x )=a x ,且f ′(x )g (x )<f (x )g ′(x ),f (1) g (1) + f (-1) g (-1)=52,若有穷数列?? ?? ??f (n )g (n )(n ∈N *)的前n 项和等于31 32,则n 等于( ) A .4 B .5 C .6 D .7 第Ⅱ卷 (非选择题) 二、填空题 9.已知复数z =3+i (1-3i )2 ,z -是z 的共轭复数,则z ·z - =________. 10.观察下列不等式 1+122<32, 1+122+132<53, 1+122+132+142<74, …… 照此规律,第五个不等式为________. 11.(2015·瑞安中学模拟)观察下列等式 12 =1 12 -22 =-3 12 -22 +32 =6 12 -22 +32 -42 =-10 …… 照此规律,第n 个等式可为________. 12.(2015·效实中学模拟)(x -y )(x +y )8 的展开式中x 2y 7 的系数为________(用数字填写答案). 13.若在? ?? ??12+2x n 的展开式中第5项、第6项与第7项的二项式系数成等差数列,则展开式 中二项式系数最大的项的系数为________. 14.(2015·乐清模拟)从0,1,2,3,4,5,6,7,8,9中任取七个不同的数,则这七个数的中位数是6的概率为________. 15.将全体正奇数排成一个三角形数阵: 按照以上排列的规律,第45行从左向右的第17个数为________. 三、解答题 16.(2015·桐乡高级中学模拟)为推动乒乓球运动的发展,某乒乓球比赛允许不同协会的运动员组队参加.现有来自甲协会的运动员3名,其中种子选手2名;乙协会的运动员5名,其中种子选手3名.从这8名运动员中随机选择4人参加比赛. (1)设A为事件“选出的4人中恰有2名种子选手,且这2名种子选手来自同一个协会”,求事件A发生的概率; (2)设X为选出的4人中种子选手的人数,求X分别为1,2,3,4的概率. 17.(2015·杭州高级中学模拟)设{a n}是公比为q的等比数列. (1)推导{a n}的前n项和公式; (2)设q≠1,证明:数列{a n+1}不是等比数列. 18.(2015·诸暨中学模拟)已知数列{a n}满足a1=1,a n+1=a n 2a n+1 . (1)求数列{a n}的通项公式; (2)若2 b n = 1 a n +1,且P n=(1+b1)(1+b3)…(1+b2n-1),求证:P n>2n+1. 19.小波以游戏方式决定是去打球、唱歌还是去下棋.游戏规则为:以O为起点,再从A1、 A 2、A 3、A 4、A 5、A 6(如图)这6个点中任取两点分别为终点得到两个向量,记这两个向量的数 量积为X .若X >0就去打球,若X =0就去唱歌,若X <0就去下棋. (1)写出数量积X 的所有可能取值; (2)分别求小波去下棋的概率和不去唱歌的概率. 20.(2015·台州一中模拟)已知函数f (x )=e x ,x ∈R . (1)求f (x )的反函数的图象上点(1,0)处的切线方程; (2)证明:曲线y =f (x )与曲线y =12x 2 +x +1有唯一公共点; (3)设a <b ,比较f ? ?? ??a +b 2与f (b )-f (a )b -a 的大小,并说明理由. 专题七 计数原理与概率、推理证明与数学归纳法 真题体验·引领卷 1.B [由|z |≤1可得(x -1)2 +y 2 ≤1,表示以(1,0)为圆心,半径为1的圆及其内部,满足y ≥x 的部分为如图阴影所示, 由几何概型概率公式可得所求概率为: P =14π×12 -12×12π×12 =π4-12π=14-12π .] 2.B [由题意,首位数字只能是4,5,若万位是5,则有3×A 3 4=72(个);若万位是4,则有2×A 3 4个=48(个),故比40 000大的偶数共有72+48=120(个).选B.] 3.B [从袋中任取2个球共有C 2 15=105种取法,其中恰好1个白球1个红球共有C 1 10C 1 5=50种取法,所以所取的球恰好1个白球1个红球的概率为50105=10 21.] 4.C [T k +1=C k 5(x 2+x )5-k y k ,∴k =2. 则T 3=C 2 5(x 2 +x )3y 2 对于二项式(x 2 +x )3 ,T r +1=C r 3(x 2) 3-r x r =C r 3x 6-r , 令r =1,所以x 5y 2 的系数为C 2 5·C 1 3=30.] 5.A [命题①成立,若A ≠B ,则card(A ∪B )>card(A ∩B ),所以 d (A ,B )=card(A ∪B )-card(A ∩B )>0.反之可以把上述过程逆推,故“A ≠B ”是“d (A ,B )>0”的充分必要条件; 命题②成立,由Venn 图, 知card(A ∪B )=card(A )+card(B )-card(A ∩B ), d (A ,C )=card(A )+card(C )-2card(A ∩C ), d (B ,C )=card(B )+card(C )-2card(B ∩C ), ∴d (A ,B )+d (B ,C )-d (A ,C ) =card(A )+card(B )-2card(A ∩B )+card(B )+card(C )-2card(B ∩C )-[card(A )+card(C )-2card(A ∩C )] =2card(B )-2card(A ∩B )-2card(B ∩C )+2card(A ∩C ) =2card(B )+2card(A ∩C )-2[card(A ∩B )+card(B ∩C )] =2card(B )+2card(A ∩C )-2[card(A ∪C )∩B + card(A ∩B ∩C )] =[2card(B )-2card(A ∪C )∩B ]+[2card(A ∩C )-2card(A ∩B ∩C )]≥0, ∴d (A ,C )≤d (A ,B )+d (B ,C )得证.] 6.B [如图,点(x ,y )所处的空间为正方形OBCA 表示的平面区域(包括其边界),故本题属于几何概型中的“面积比”型.分别画出三个事件对应的图形,根据图形面积的大小估算概率的大小. 满足条件的x ,y 构成的点(x ,y )在正方形OBCA 及其边界上.事件“x +y ≥1 2”对应的图形 为图①所示的阴影部分;事件“|x -y |≤1 2”对应的图形为图②所示的阴影部分;事件 “xy ≤1 2”对应的图形为图③所示 的阴影部分.对三者的面积进行比较,可得p 2 7.1 560 [依题意两两彼此给对方写一条毕业留言相当于从40人中任选两人的排列数,所以全班共写了A 2 40=40×39=1 560条毕业留言.] 8.3 [设(a +x )(1+x )4 =a 0+a 1x +a 2x 2 +a 3x 3 +a 4x 4 +a 5x 5 . 令x =1,得(a +1)×24=a 0+a 1+a 2+a 3+a 4+a 5.① 令x =-1,得0=a 0-a 1+a 2-a 3+a 4-a 5.② ①-②,得16(a +1)=2(a 1+a 3+a 5)=2×32,∴a =3.] 9.4 n -1 [观察每行等式的特点,每行等式的右端都是幂的形式,底数均为4,指数与等式 左端最后一个组合数的上标相等,故有C 0 2n -1+C 1 2n -1+C 2 2n -1+…+C n -12n -1=4 n -1 .] 10.解 (1)所有可能结果为:(A 1,a 1),(A 1,a 2),(A 1,b 1),(A 1,b 2),(A 2,a 1),(A 2,a 2),(A 2,b 1),(A 2,b 2);(B ,a 1),(B ,a 2),(B ,b 1),(B ,b 2)共计12种结果. (2)不正确,理由如下:设“中奖”为事件A ,则P (A )=412=13 , P (A - )=1-13=2 3,P (A )<P (A - ),故此种说法不正确. 11.解 (1)从统计表可以看出,在这1 000位顾客中有200位顾客同时购买了乙和丙, 所以顾客同时购买乙和丙的概率可以估计为200 1 000 =0.2. (2)从统计表可以看出,在这1 000位顾客中,有100位顾客同时购买了甲、丙、丁,另有200位顾客同时购买了甲、乙、丙,其他顾客最多购买了2种商品. 所以顾客在甲、乙、丙、丁中同时购买3种商品的概率可以估计为100+200 1 000 =0.3. (3)与(1)同理,可得: 顾客同时购买甲和乙的概率可以估计为200 1 000=0.2, 顾客同时购买甲和丙的概率可以估计为100+200+300 1 000=0.6, 顾客同时购买甲和丁的概率可以估计为100 1 000 =0.1. 所以,如果顾客购买了甲,则该顾客同时购买丙的可能性最大. 12.解 (1)余下两种坐法如下表所示: (2)若乘客P 1坐到了2号座位,其他乘客按规则就座,则所有可能的坐法可用下表表示为: 于是,所有可能的坐法共8种, 设“乘客P 5坐到5号座位”为事件A ,则事件A 中的基本事件的个数为4,所以P (A )=48=1 2. 所以乘客P 5坐到5号座位的概率是1 2 . 经典模拟·演练卷 1.B [∵z =11+i +i =1-i (1+i )(1-i )+i =1-i 2+i =12+1 2 i , ∴|z |= ? ????122+? ?? ??122 =22.] 2.B [展开式的通项公式T r +1=C r n (3x )n -r ? ?? ??1x x r , ∴T r +1=3 n -r C r n xn -5 2 r ,r =0,1,2,…,n . 令n -52r =0,n =5 2 r ,故最小正整数n =5.] 3.A [分三类:(1)甲、乙均没参加游览,有A 4 4=24种方案. (2)甲、乙只有1人参加游览,有C 12C 34A 13A 3 3=144种方案. (3)甲、乙均参加游览,有C 24C 12A 3 3=72种方案. ∴由分类加法计数原理,共有24+144+72=240(种)不同方案.] 4.C [采用赋值法,令x =1,得a 0+a 1+a 2+…+a 2 015+a 2 016=2,令x =-1,得a 0-a 1+ a 2-…-a 2 015+a 2 016=0,把两式相加,得2(a 0+a 2+…+a 2 016)=2,所以a 0+a 2+…+a 2 016 =1,又令x =0,得a 0=2 2 015 ,所以a 2+a 4+…+a 2 014+a 2 016=1-2 2 015 .故选C.] 5.D [由个位数与十位数之和为奇数,则个位数与十位数分别为一奇一偶.若个位数为奇数时,这样的两位数共有4×5=20(个);若个位数为偶数时,这样的两位数共有5×5=25(个);于是,个位数与十位数之和为奇数的两位数共有20+25=45(个).其中,个位数是0的有5个.于是,所求概率为545=19 .] 6.C [f (3,0)+f (2,1)+f (1,2)+f (0,3)=C 3 6+C 26C 1 4+C 16C 2 4+C 3 4=120,故选C.] 7.12 [当相同的数字不是1时,有C 1 3个; 当相同的数字是1时,共有C 13C 1 3个, 由分类加法计数原理知共有“好数”C 1 3+C 13C 1 3=12个.] 8.23 [三位同学每人选择三项中的两项有C 23C 23C 2 3=3×3×3=27(种)选法, 其中有且仅有两人所选项目完全相同的有C 23C 23C 1 2=3×3×2=18(种)选法. ∴所求概率为P =1827=2 3 .] 9.A 城市 [由丙可知乙至少去过一个城市,由甲可知甲去过A 、C 城市,且比乙多,故乙去过一个城市,且没去过C 城市.故乙去过A 城市.] 10.解 (1)由题意得,省外游客有27人,其中9人持金卡;省内游客有9人,其中6人持银卡. 设事件A 为“采访该团2人,恰有1人持银卡”, P (A )=C 16C 1 30C 236=27 . 所以采访该团2人,恰有1人持银卡的概率是2 7 . (2)设事件B 为“采访该团2人中,持金卡人数与持银卡人数相等”, 事件A 1为“采访该团2人中,0人持金卡,0人持银卡”, 事件A 2为“采访该团2人中,1人持金卡,1人持银卡”. P (B )=P (A 1)+P (A 2)=C 2 21C 236+C 19C 1 6C 236=13+335=44 105 . 所以采访该团2人中,持金卡人数与持银卡人数相等的概率是44 105 . 11.(1)证明 假设存在一个实数λ,使{a n }是等比数列,则有a 2 2 =a 1a 3,即? ?? ??23λ-32 =λ? ????49λ-4?49λ2 -4λ+9=49λ2-4λ?9=0,矛盾,所以{a n }不是等比数列. (2)解 因为b n +1=(-1)n +1 [a n +1-3(n +1)+21]= (-1) n +1 ? ?? ??23a n -2n +14=-23(-1)n ·(a n -3n +21)=-23b n . 又b 1=-(λ+18),所以当λ=-18时, b n =0(n ∈N *),此时{b n }不是等比数列; 当λ≠-18时,b 1=-(λ+18)≠0,由b n +1=-2 3b n . 可知b n ≠0,所以 b n +1b n =-23 (n ∈N * ). 故当λ≠-18时, 数列{b n }是以-(λ+18)为首项,-2 3为公比的等比数列. 12.解 (1)法一 a 2=2,a 3=2+1, 再由题设条件知(a n +1-1)2 =(a n -1)2 +1. 从而{(a n -1)2 }是首项为0,公差为1的等差数列, 故(a n -1)2 =n -1,即a n =n -1+1(n ∈N * ). 法二 a 2=2,a 3=2+1, 可写为a 1=1-1+1,a 2=2-1+1,a 3=3-1+1.因此猜想a n =n -1+1. 下面用数学归纳法证明上式. 当n =1时结论显然成立. 假设n =k 时结论成立,即a k =k -1+1.则 a k +1=(a k -1)2+1+1=(k -1)+1+1=(k +1)-1+1. 这就是说,当n =k +1时结论成立. 所以a n =n -1+1(n ∈N * ). (2)法一 设f (x )=(x -1)2 +1-1,则a n +1=f (a n ). 令c =f (c ),即c =(c -1)2 +1-1,解得c =14. 下面用数学归纳法证明加强命题a 2n 4 假设n =k 时结论成立,即a 2k 从而c =f (c )>f (a 2k +1)>f (1)=a 2,即1>c >a 2k +2>a 2. 再由f (x )在(-∞,1]上为减函数,得 c =f (c ) 故c 综上,符合条件的c 存在,其中一个值为c =1 4. 法二 设f (x )=(x -1)2 +1-1,则a n +1=f (a n ). 先证:0≤a n ≤1(n ∈N * ).① 当n =1时,结论明显成立. 假设n =k 时结论成立,即0≤a k ≤1. 易知f (x )在(-∞,1]上为减函数,从而 0=f (1)≤f (a k )≤f (0)=2-1<1. 即0≤a k +1≤1.这就是说,当n =k +1时结论成立,故①成立. 再证:a 2n 当n =1时,a 2=f (1)=0,a 3=f (a 2)=f (0)=2-1, 有a 2 假设n =k 时,结论成立,即a 2k a 2k +1=f (a 2k )>f (a 2k +1)=a 2k +2, a 2(k +1)=f (a 2k +1) 这就是说,当n =k +1时②成立,所以②对一切n ∈N * 成立. 由②得a 2n 2n -2a 2n +2-1, 即(a 2n +1)2