{ "章节": "第六章-计数原理", "节": "6.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理,6.2 排列与组合,6.3 二项式定理", "小节": "6.1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理,6.2.1 排列,6.2.2 排列数,6.2.3 组合,6.2.4 组合数,6.3.1 二项式定理,6.3.2 二项式系数的性质", "页码范围": "6-48", "knowledge_list": [ { "编号": "K6-1-1-01", "层次": "二级", "名称": "分类加法计数原理", "类型": "原理/法则", "定义": "完成一件事有两类不同方案,在第1类方案中有m种不同的方法,在第2类方案中有n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m+n种不同的方法", "公式": "$N = m + n$", "关键特征": "各类方法互不相同,用其中任何一种方法都可以完成这件事", "为什么这样建立": "分类加法计数原理解决了'分类'问题的计数,其中各种方法相互独立,用其中任何一种方法都可以做完这件事", "核心特征": [ "各类方法相互独立", "每类方法都能单独完成整件事", "各类方法之间互不重叠" ], "必要性": "解决计数问题的基础方法", "特殊说明": "分类要做到'不重不漏'", "前置知识": [ "加法运算", "集合概念" ], "包含的子知识点": [ "K6-1-1-02 分步乘法计数原理" ], "相关方法": [ "分类讨论", "集合分类" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.1节 P14-18", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "分类计数应用", "方法选择判断", "实际计数问题" ] }, { "编号": "K6-1-1-02", "层次": "二级", "名称": "分步乘法计数原理", "类型": "原理/法则", "定义": "完成一件事需要两个步骤,做第1步有m种不同的方法,做第2步有n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m×n种不同的方法", "公式": "$N = m \times n$", "关键特征": "各个步骤中的方法互相依存,只有每一个步骤都完成才算做完这件事", "为什么这样建立": "分步乘法计数原理解决了'分步'问题的计数,其中各个步骤中的方法互相依存,需要所有步骤都完成", "核心特征": [ "步骤之间相互依存", "必须完成所有步骤才能完成整件事", "每个步骤的方法数确定" ], "必要性": "解决复杂计数问题的重要方法", "特殊说明": "分步要做到'步骤完整'", "前置知识": [ "乘法运算", "K6-1-1-01 分类加法计数原理" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "分步分析", "树状图" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.1节 P18-26", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "分步计数应用", "树状图分析", "复杂计数问题" ] }, { "编号": "K6-2-1-01", "层次": "二级", "名称": "排列的概念", "类型": "概念/定义", "定义": "从$n$个不同元素中取出$m(m \\le n)$个元素,并按照一定的顺序排成一列,叫做从$n$个不同元素中取出$m$个元素的一个排列", "关键特征": "元素的互异性和顺序性", "为什么这样定义": "排列是解决有序选取问题的数学概念,强调选取元素的顺序关系", "核心特征": [ "元素互不相同", "考虑元素的排列顺序", "从不同元素中选取部分元素" ], "必要性": "研究有序计数问题的基础", "特殊说明": "两个排列相同的充要条件是元素完全相同且排列顺序相同", "前置知识": [ "K6-1-1-02 分步乘法计数原理", "有序性概念" ], "包含的子知识点": [ "K6-2-2-01 排列数" ], "相关方法": [ "有序排列", "位置分析" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.1节 P41-46", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "排列判断", "有序计数", "实际应用问题" ] }, { "编号": "K6-2-2-01", "层次": "二级", "名称": "排列数", "类型": "公式/概念", "定义": "从$n$个不同元素中取出$m(m \\le n)$个元素的所有不同排列的个数,叫做从$n$个不同元素中取出$m$个元素的排列数", "符号": "$A_n^m$", "公式1": "$A_n^m = n(n-1)(n-2)\\cdots(n-m+1)$", "公式2": "$A_n^m = \frac{n!}{(n-m)!}$", "为什么这样建立": "排列数给出了有序选取问题的计数公式,避免了逐个列举的繁琐", "核心特征": [ "基于分步乘法计数原理", "考虑选取顺序", "阶乘形式的简洁表达" ], "必要性": "计算排列数量的基础公式", "特殊说明": "当$m=n$时,$A_n^n = n!$,称为全排列", "前置知识": [ "K6-2-1-01 排列的概念", "阶乘概念", "K6-1-1-02 分步乘法计数原理" ], "包含的子知识点": [ "K6-2-3-01 组合的概念" ], "相关方法": [ "排列计算", "阶乘运算" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.2节 P46-55", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "排列数计算", "公式应用", "化简求值" ] }, { "编号": "K6-2-3-01", "层次": "二级", "名称": "组合的概念", "类型": "概念/定义", "定义": "从$n$个不同元素中取出$m(m \\le n)$个元素作为一组,叫做从$n$个不同元素中取出$m$个元素的一个组合", "关键特征": "只考虑选取的元素,不考虑选取的顺序", "为什么这样定义": "组合是解决无序选取问题的数学概念,关注的是选取哪些元素而不关注顺序", "核心特征": [ "元素互不相同", "不考虑元素的排列顺序", "从不同元素中选取部分元素组成一组" ], "必要性": "研究无序计数问题的基础", "特殊说明": "两个组合只要元素相同就相同,不论顺序如何", "前置知识": [ "K6-2-1-01 排列的概念", "无序性概念" ], "包含的子知识点": [ "K6-2-4-01 组合数" ], "相关方法": [ "无序选取", "分组方法" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.3节 P56-62", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "组合判断", "无序计数", "与排列的区分" ] }, { "编号": "K6-2-4-01", "层次": "二级", "名称": "组合数", "类型": "公式/概念", "定义": "从$n$个不同元素中取出$m(m \\le n)$个元素的所有不同组合的个数,叫做从$n$个不同元素中取出$m$个元素的组合数", "符号": "$C_n^m$或$\binom{n}{m}$", "公式1": "$C_n^m = \frac{A_n^m}{A_m^m} = \frac{n(n-1)\\cdots(n-m+1)}{m!}$", "公式2": "$C_n^m = \frac{n!}{m!(n-m)!}$", "为什么这样建立": "组合数给出了无序选取问题的计数公式,通过排列数与全排列的比值得到", "核心特征": [ "基于排列数的关系推导", "不考虑选取顺序", "对称性:$C_n^m = C_n^{n-m}$" ], "必要性": "计算组合数量的基础公式", "特殊说明": "规定$C_n^0 = 1$", "前置知识": [ "K6-2-3-01 组合的概念", "K6-2-2-01 排列数" ], "包含的子知识点": [ "K6-2-4-02 组合数的性质" ], "相关方法": [ "组合计算", "性质应用" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.4节 P63-73", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "组合数计算", "公式化简", "性质证明应用" ] }, { "编号": "K6-2-4-02", "层次": "三级", "名称": "组合数的性质", "类型": "定理/性质", "性质1": "$C_n^m = C_n^{n-m}$", "性质2": "$C_{n+1}^m = C_n^m + C_n^{m-1}$", "定义": "关于组合数的性质的定义。", "为什么这样建立": "组合数的性质反映了组合的内在规律,简化了组合数的计算和证明", "核心特征": [ "对称性:选取m个元素等于选取n-m个元素", "递推性:可以从较小组合数递推得到较大组合数", "与杨辉三角的对应关系" ], "必要性": "组合数化简和计算的重要工具", "特殊说明": "性质在$m=n$时也成立", "前置知识": [ "K6-2-4-01 组合数" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "组合数化简", "递推关系", "杨辉三角" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.4节 P73-77", "重要程度": "重要", "考查方式": [ "性质证明", "组合数化简", "递推应用" ] }, { "编号": "K6-3-1-01", "层次": "二级", "名称": "二项式定理", "类型": "定理/公式", "定理": "$(a+b)^n = C_n^0a^n + C_n^1a^{n-1}b + \\cdots + C_n^ka^{n-k}b^k + \\cdots + C_n^nb^n$,其中$n \\in \\mathbb{N}^*$", "通项公式": "$T_{k+1} = C_n^ka^{n-k}b^k$(第$k+1$项)", "特殊情况": "$(1+x)^n = C_n^0 + C_n^1x + C_n^2x^2 + \\cdots + C_n^nx^n$", "定义": "$(a+b)^n = C_n^0a^n + C_n^1a^{n-1}b + \\cdots + C_n^ka^{n-k}b^k + \\cdots + C_n^nb^n$,其中$n \\in \\mathbb{N}^*$", "为什么这样建立": "二项式定理是计数原理在多项式展开中的应用,给出了二项式展开的一般规律", "核心特征": [ "基于计数原理推导", "系数为组合数", "指数递减递增规律", "项数为n+1" ], "必要性": "二项式展开的理论基础", "特殊说明": "适用于任意正整数次幂的二项式展开", "前置知识": [ "K6-2-4-01 组合数", "多项式乘法", "K6-1-1-02 分步乘法计数原理" ], "包含的子知识点": [ "K6-3-2-01 二项式系数的性质" ], "相关方法": [ "多项式展开", "通项应用" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.3.1节 P78-88", "重要程度": "核心", "考查方式": [ "二项式展开", "通项公式应用", "特定项系数求解" ] }, { "编号": "K6-3-2-01", "层次": "三级", "名称": "二项式系数的性质", "类型": "性质/特征", "对称性": "与首末两端'等距离'的两个二项式系数相等,即$C_n^k = C_n^{n-k}$", "增减性与最大值": "当$k < \frac{n+1}{2}$时,$C_n^k$随$k$的增加而增大;当$k > \frac{n+1}{2}$时,$C_n^k$随$k$的增加而减小", "各系数和": "$C_n^0 + C_n^1 + \\cdots + C_n^n = 2^n$", "奇偶项系数和": "$C_n^0 + C_n^2 + C_n^4 + \\cdots = C_n^1 + C_n^3 + C_n^5 + \\cdots = 2^{n-1}$", "定义": "关于二项式系数的性质的定义。", "为什么研究这些性质": "二项式系数的性质反映了展开式系数的内在规律,便于分析展开式的特征", "核心特征": [ "对称分布", "中间项最大", "总和为2的幂次", "奇偶项系数和相等" ], "必要性": "分析二项式展开特征的重要工具", "特殊说明": "当$n$为偶数时,中间一项取得最大值;当$n$为奇数时,中间两项相等且同时取得最大值", "前置知识": [ "K6-3-1-01 二项式定理", "K6-2-4-01 组合数" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "系数分析", "性质应用", "杨辉三角" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.3.2节 P89-99", "重要程度": "重要", "考查方式": [ "性质应用", "系数和计算", "最大值求解" ] }, { "编号": "K6-2-2-02", "层次": "三级", "名称": "全排列", "类型": "概念/公式", "定义": "$n$个不同的元素全部取出的一个排列,叫做$n$个元素的一个全排列", "公式": "$A_n^n = n! = n \times (n-1) \times \\cdots \times 2 \times 1$", "规定": "$0! = 1$", "为什么这样定义": "全排列是排列的特殊情况,是理解阶乘概念和排列数公式的基础", "核心特征": [ "取出所有元素", "考虑排列顺序", "用阶乘表示" ], "必要性": "排列数公式推导的基础", "特殊说明": "全排列数等于正整数1到n的连乘积", "前置知识": [ "K6-2-2-01 排列数", "阶乘概念" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "阶乘计算", "排列应用" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.2节 P52-54", "重要程度": "重要", "考查方式": [ "全排列计算", "阶乘运算", "实际应用" ] }, { "编号": "K6-1-1-03", "层次": "三级", "名称": "两个计数原理的比较", "类型": "方法/比较", "分类加法原理": "针对'分类'问题,各类方法相互独立,用任何一种方法都可以完成这件事", "分步乘法原理": "针对'分步'问题,各个步骤互相依存,只有完成所有步骤才能完成这件事", "选择标准": "分析要完成'一件事'是什么,判断需要分类还是分步", "定义": "关于两个计数原理的比较的定义。", "为什么需要比较": "正确区分两个原理是解决计数问题的关键,避免混淆使用", "核心特征": [ "分类:独立性,任选其一", "分步:依存性,缺一不可", "判断依据:是否需要每个步骤都完成" ], "必要性": "正确选择计数方法的基础", "特殊说明": "有些复杂问题可能需要同时运用两个原理", "前置知识": [ "K6-1-1-01 分类加法计数原理", "K6-1-1-02 分步乘法计数原理" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "原理选择", "综合应用" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.1节 P26-29", "重要程度": "重要", "考查方式": [ "原理选择", "方法判断", "综合应用" ] }, { "编号": "K6-2-5-01", "层次": "三级", "名称": "排列与组合的关系", "类型": "关系/方法", "联系": "都是从$n$个不同元素中取出$m(m \\le n)$个元素", "区别": "排列与元素的顺序有关,组合与元素的顺序无关", "数量关系": "$A_n^m = C_n^m \times A_m^m$,即排列数等于组合数乘以$m$个元素的全排列数", "定义": "关于排列与组合的关系的定义。", "为什么研究关系": "理解排列与组合的关系有助于正确区分问题类型和选择计算方法", "核心特征": [ "相同的选取过程", "不同的顺序要求", "可以通过组合数计算排列数" ], "必要性": "区分排列问题和组合问题的关键", "特殊说明": "顺序是否影响结果是区分排列与组合的重要标志", "前置知识": [ "K6-2-2-01 排列数", "K6-2-4-01 组合数" ], "包含的子知识点": [], "相关方法": [ "问题类型判断", "公式推导" ], "教材位置": "选择性必修第6章6.2.3节 P56-62", "重要程度": "重要", "考查方式": [ "排列组合区分", "关系应用", "问题类型判断" ] } ] }