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1、排列组合题型总结排列组合问题千变万化,解法灵活,条件隐晦,思维抽象,难以找到解题的突破口。因 而在求解排列组合应用题时,除做到:排列组合分清,加乘原理辩明,避免重复遗漏外,还 应注意积累排列组合问题得以快速准确求解。一. 直接法1 .特殊元素法例1用1, 2, 3, 4, 5, 6这6个数字组成无重复的四位数,试求满足下列条件的四位 数各有多少个(1)数字1不排在个位和千位(2)数字1不在个位,数字6不在千位。分析:(1)个位和千位有5个数字可供选择用,其余2位有四个可供选择A:,由乘法 原理:Al A; =2402 .特殊位置法(2)当1在千位时余下三位有用=60, 1不在千位时,千位有种选
2、法,个位有A:种, 余下的有用,共有宙=192所以总共有192+60=252二. 间接法 当直接法求解类别比较大时,应采用间接法。如上例中(2)可用间接法 A; - 2Af+ A: =252例2有五张卡片,它的正反面分别写0与1, 2与3, 4与5, 6与7, 8与9,将它们 任意三张并排放在一起组成三位数,共可组成多少个不同的三维书?分析:此例正面求解需考虑0与1卡片用与不用,且用此卡片又分使用0与使用1,类 别较复杂,因而可使用间接计算:任取三张卡片可以组成不同的三位数23、用个,其中0在百位的有C:x22x4个,这是不合题意的。故共可组成不同的三位数 C:x23x用-C:x22x8=43
3、2 (个)三. 插空法 当需排元素中有不能相邻的元素时,宜用插空法。例3 在一个含有8个节目的节目单中,临时插入两个歌唱节目,且保持原节目顺序, 有多少中插入方法?分析:原有的8个节目中含有9个空档,插入一个节目后,空档变为10个,故有 xA;o=100中插入方法。四. 捆绑法当需排元素中有必须相邻的元素时,宜用捆绑法。例4 4名男生和3名女生共坐一排,男生必须排在一起的坐法有多少种?分析:先将男生捆绑在一起看成一个大元素与女生全排列有种排法,而男生之间又有种排法,又乘法原理满足条件的排法有:A:=576练习1.四个不同的小球全部放入三个不同的盒子中,若使每个盒子不空,则不同的放法 有 种()
4、2.某市植物园要在30天内接待20所学校的学生参观,但每天只能安排一所学校,其中 有一所学校人数较多,要安排连续参观2天,其余只参观一天,则植物园30天内不同的安排 方法有(Cl ;)(注意连续参观2天,即需把30天种的连续两天捆绑看成一天作为一个整 体来选有其余的就是19所学校选28天进行排列)五. 阁板法名额分配或相同物品的分配问题,适宜采阁板用法例5某校准备组建一个由12人组成篮球队,这12个人由8个班的学生组成,每班至少 一人,名额分配方案共一种。分析:此例的实质是12个名额分配给8个班,每班至少一个名额,可在12个名额种的 H个空当中插入7块闸板,一种插法对应一种名额的分配方式,故有
5、种练习1. (a+b+c+d”5有多少项?当项中只有一个字母时,有C:种(即而指数只有15故当项中有2个字母时,有而指数和为15,即将15分配给2个字母时,如何分,闸板法一分为2,即当项中有3个字母时指数15分给3个字母分三组即可当项种4个字母都在时四者都相加即可.练习2.有20个不加区别的小球放入编号为1, 2, 3的三个盒子里,要求每个盒子内的 球数不少编号数,问有多少种不同的方法? (G;)3.不定方程X1+X2+X3+X5=100中不同的整数解有(C;)六. 平均分堆问题 例66本不同的书平均分成三堆,有多少种不同的方法?分析:分出三堆书(ab a2) , (a3, a4), (a5,
6、 a6)由顺序不同可以有A;二6种,而这6种分法只算一种分堆方式,故6本不同的书平均分成三堆方式有盘隼_=15种国练习:1. 6本书分三份,2份1本,1份4本,则有不同分法?2.某年级6个班的数学课,分配给甲乙丙三名数学教师任教,每人教两个班,则分派方法 的种数。七.合并单元格解决染色问题例7 (全国卷(文、理)如图1, 一个地区分为5个行政区域,现给地图着色,要求相 邻区域不得使用同一颜色,现有四种颜色可供选择,则不同的着色方法共有一种(以数字 作答)。分析:颜色相同的区域可能是2、3、4、5.下面分情况讨论:(i)当2、4颜色相同且3、5颜色不同时,将2、4合并成一个单元格,此时不同的着色
7、方 法相当于4个元素的辞加数(ii)当2、4颜色不同且3、5颜色相同时,与情形(i)类似同理可得4 种着色法.(iii)当 2、4 与3、5分别同色时,将2、4; 3、5分别合并,这样仅有三个单元格从4种颜色中选3种来着色这三个单元格,计有C1 4种方法.由加法原理知:不同着色方法共有2A:+CA=48+24=72 (种)练习1 (天津卷(文)将3种作物种植12345在如图的5块试验田里,每快种植一种作物且相邻的试验田不能种植同一作物,不同的种植方法共 种(以数字作答)(72)2 .(江苏、辽宁、天津卷(理)某城市中心广场建造一个花圃,花圃6分为个部分(如图 3),现要栽种4种颜色的花,每部分
8、栽种一种且相邻部分不能栽种同一样颜色的话,不同的 栽种方法有 种(以数字作答).(120)图3图43 .如图4,用不同的5种颜色分别为ABCDE五部分着色,相邻部分不能用同一颜色,但同一种颜色可以反复使用也可以不用,则符合这种要求的不同着色种数.(540)4 .如图5:四个区域坐定4个单位的人,有四种不同颜色的服装,每个单位的观众必须穿同种颜色的服装,且相邻两区域的颜色不同,不相邻区域颜色相同a不相邻区域颜色相同与否不受限制,那么不同的着色方法是 种(84)图5图65 .将一四棱锥(图6)的每个顶点染一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,若只有五种颜 色可供使用,则不同的染色方法共 种(420)
9、八. 递推法例八一楼梯共10级,如果规定每次只能跨上一级或两级,要走上这10级楼梯,共有多少 种不同的走法?分析:设上n级楼梯的走法为4种,易知a=l,a2=2,当n?2时,上n级楼梯的走法可分 两类:第一类:是最后一步跨一级,有a一种走法,第二类是最后一步跨两级,有种走法, 由 加 法 原 理 知: an=an-1+ an-2, 据 此 , a?二ai+a2=3,5, as=a,+a3=8, ae=13, a?=21, %=34,39=55, a1。二89.故走上 10 级楼梯共有 89 种不同的方法。九.几何问题1 .四面体的一个顶点位A,从其它顶点与各棱中点取3个点,使它们和点A在同一平
10、面上, 不同的取法有种(3 +3=33)2,四面体的棱中点和顶点共10个点(1)从中任取3个点确定一个平面,共能确定多少个平同的白球的排列问题.C, =66 (种)例16亚、欧乒乓球对抗赛,各队均有5名队员,按事先排好的顺序参加擂台赛,双方先由 1号队员比赛,负者淘汰,胜者再与负方2号队员比赛,直到一方全被淘汰为止,另一 方获胜,形成一种比赛过程.那么所有可能出现的比赛过程有多少种?解 设亚洲队队员为a1,a2,a”欧洲队队员为b” b2, b5,下标表示事先排列的出场顺 序,若以依次被淘汰的队员为顺序.比赛过程转化为这1。个字母互相穿插的一个排列,最后 师胜队种步被淘汰的队员和可能未参加参赛
11、的队员,所以比赛过程可表示为5个相同的白球 和5个相同黑球排列问题,比赛过程的总数为)=252 (种) 十二.转化命题法例17圆周上共有15个不同的点,过其中任意两点连一弦,这些弦在圆内的交点最多有多少 各?分析:因两弦在圆内若有一交点,则该交点对应于一个以两弦的四端点为顶点的圆内接四边 形,则问题化为圆周上的15个不同的点能构成多少个圆内接四边形,因此这些现在圆内的 交点最多有G;=1365 (个)十三.概率法例18一天的课程表要排入语文、数学、物理、化学、英语、体育六节课,如果数学必须排在 体育之前,那么该天的课程表有多少种排法?分析:在六节课的排列总数中,体育课排在数学之前与数学课排在体
12、育之前的概率相等,均为L故本例所求的排法种数就是所有排法的,即,A二360种2 22十四.除序法 例19用1, 2, 3, 4, 5, 6, 7这七个数字组成没有重复数字的七位数中,(1)若偶数2, 4, 6次序一定,有多少个?(2)若偶数2, 4, 6次序一定,奇数1, 3, 5, 7的次序也一定的有多少个?十五.错位排列例20同室四人各写一张贺卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的卡片,则不同的分配方法有 种(9)公式1)+。_2)n=4时&尸3 (23+2)=9种 即三个人有两种错排,两个人有 一种错排.2) =n! (1- - + - - +(- 1)H 1! 2! 3!nl练习
13、 有五位客人参加宴会,他们把帽子放在衣帽寄放室内,宴会结束后每人戴了一顶帽子 回家,回家后,他们的妻子都发现他们戴了别人的帽子,问5位客人都不戴自己帽子的戴法 有多少种? (44)排列与组合的区别排列与组合的共同点是从n个不同的元素中,任取m (m/n)个元素,而不同点是排列 是按照一定的顺序排成一列,组合是无论怎样的顺序并成一组,因此“有序”与“无序”是 区别排列与组合的重要标志.下面通过实例来体会排列与组合的区别.【例题】判断下列问题是排列问题还是组合问题?并计算出种数.(1)高二年级学生会有11人:每两人互通一封信,共通了多少封信?每两人互握了 一次手,共握了多少次手?(2)高二数学课外
14、活动小组共10人:从中选一名正组长和一名副组长,共有多少种不 同的选法?从中选2名参加省数学竞赛,有多少种不同的选法?(3)有2、3、5、7、11、13、17、19八个质数:从中任取两个数求它们的商,可以有 多少个不同的商?从中任取两个求它的积,可以得到多少个不同的积?(4)有8盆花:从中选出2盆分别给甲、乙两人每人一盆,有多少种不同的选法?从 中选出2盆放在教室有多少种不同的选法?【思考与分析】(1)由于每两人互通一封信,甲给乙的信与乙给甲的信是不同的两封 信,所以与顺序有关,是排列;由于每两人互握一次手,甲与乙握手、乙与甲握手是同一 次握手,与顺序无关,所以是组合问题.其他类似分析.解:(1)是排列问题,共通了=110 (封);是组合问题,共需握手=55 (次)(2)是排列问题,共有=10X9=90 (种)不同的选法;是组合问题,共=45 (种) 不同的选法;(3)是排列问题,共有=8X7=56 (个)不同的商;是组合问题,共有=28 (个) 不同的积;(4)是排列问题,共有=56 (种)不同的选法;是组合问题,共有=28 (种)不 同的选法.(【反思】区分排列与组合的关键是“有序”与“无序”。)