排列组合问题,常见解题策略

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排列组合问题,常见解题策略

曹永玉

排列组合问题是高考的必考内容,也是高考题中正确率最低的题目之一。究其原因,是因为其思维方式独特,解题思路新颖,如果对题意认识出现偏差的话,极易出现计数中的“重复”和“遗漏”。教学中,提高学生解排列组合题的有效途径是将一些常见题型进行方法归类,构造模型解题,这样有利于学生认识模式,进而熟练应用。本文列举了几种常见的排列组合问题的解题策略,以期对大家有所帮助。

一、排列问题

1.某个(或某几个)元素要排在指定位置——特殊元素“优先法”。

例1. 乒乓球队的10 名队员中有3名主力队员,派5名参加比赛,3名主力要排在第一、三、五位置,其余7队员中选2名排在第二、四位置,那么不同的出场安排共有多少种?

解析:3名主力的位置确定在第一、三、五位中选,将他们优先安排,有A72A33种可能,然后从其他队员中选2 人安排在第二、四位置,有A72种排法,因此结果有A33种。

点评:先排特殊(特殊元素或特殊位置)是解决排列问题的基本方法。

2.某个元素不排在指定位置——排除法。

例2. 5个人排队,其中甲不在排头的排法有多少?

解析1:(排除法)5人的全排列数A55,其中甲在排头的排列数A44,故甲不在排头的排列数A55 --A44=96种

解析2:(特殊元素优先法):先从余下的4个位置中选一位置排上,甲有

A41种方法,然后其他4个元素排在余下的四个位置A44,所以总计A44A41种排法。

解析3:(特殊元素优先法):先从甲以外的4人中选出一人排在特殊位置——排头A41,然后其他四个元素排在余下的4个位置A44,所以总计A41A44种排法。

3. 相邻问题——捆绑法

例3. 4名男生和4名女生排成一排照相,要求4名女生必须相邻,有多少种排法?

解析:4名女生看作一个整体(捆绑),与4名男生共五个元素全排列A55,但这4名女生内部又有顺序A44,故A44A55种不同排法。

4. 小团体问题——捆绑法

例4.5人站一排,其中甲、乙之间有且只有一人的站法有多少?

解析:先从甲、乙之外的3人中选一人,然后将甲、乙排在他的两边有C31A22种方式,3人形成一个小团体,看作一个元素再与余下的2人排列有A33种。因此共A31A22A33种不同站法。

5. 不相邻问题——插空法

例5.要排一个有5个独唱节目和3个舞蹈节目单,如果舞蹈节目不排在开头,并且任意两个舞蹈节目不排在一起,则不同的排法有多少?

解析:先将5个独唱节目排列A55,形成的6个空挡中,从后面5个空挡中选3个排在舞蹈节目A53,故有A55A53种不同排法。

6. 定序排列问题——缩短法

例6.书架上有6本书,新买了3本书插进去,保持原来6本书的顺序不变,有多少种排法?

解析:9本书作全排列A99,考虑到原来6本书的顺序不变,原来的每一种

排法都重复了A66次,因此有A99/A66种插法。

点评:若有n 个元素参加排列,其中有m个元素顺序是确定的,则排列数A n n/A m m

7. 重复排列问题——住店法

例7.8名同学争夺3项冠军,获得冠军的可能性有多少?

解析:冠军不能重复给多名同学,但同一同学可以获得多项冠军。把8名同学看作8家店,3项冠军看作三个客,他们都住进任意一家店,每个店都有8种可能,因此共有83种不同结果。

点评:⑴重复排列问题要区分两类元素,一类可以重复,看作店,另一类不能重复,看作客。则通过住店法可以顺利解决。

⑵类似问题很多,信投箱问题,映射问题均可以通过住店法解决。如8封信投进3个信箱,有多少不同结果?这里8封信是客,3个信箱是店,故有38种结果。

8.多排问题——排法

例8. 9个人排3排,每排3人,有多少种不同的排法?

解析:将2、3 排的排头分别接到第1、2排的排尾,问题转化为9人排一排,故有A99种。

9. 标号排位问题——分步法

例9.同室四人各写一张贺卡,先集中起来,然后每人从中拿到一张别人的贺卡,则四张卡不同的分配方式有多少种?

解析:先将四个人标号㈠㈡㈢㈣,各自的卡标号①②③④,转化为卡与人不对号入座问题。第一步㈠号同学取1张①号之外的卡A31;第二步由㈠号同学取出的那张贺卡的供卡人取,有3种取法;第三步由第二步取出的卡的供卡

人取,只有一种取法;第四步最后1人取卡,也只有1种取法,故有3×3×1=9种分配方法。

点评:从第二步起,每1步由上一步取得卡的供卡人取。

二、组合问题

1、某元素一定选上(或不选上)问题

例10.某乒乓球队9名队员,其中2名种子选手,现选5人参赛,种子选手都必须在内,有多少种不同选法?

略解:C73

2. 至多、至少选上几个问题——分类讨论或排除法

例11. 在200件产品中有3件次品,现从中任取5件,其中至少有2件次品的取法有多少?

略解一(分类讨论):C32C1973+C33C1972

略解二(排除法):C2005—C1975—C1974C31

3、分组(分堆)问题

①均匀分组问题:n 个元素分成m组,每组r个元素,则分法

[C n r C r n--r-----C r r]/A m m(其中mr=n)

例12.6本书分成3堆,每堆2本,有多少分法?

解析:共C62C42C22/A33=15种分法

②非均匀分组法

例13.6本不同书分成1本,2本,3本3堆,有多少种不同分法?

解析:先从6本中取出1本为一堆,再从剩下的5本中取2本为第二堆,余下的为第3堆时,故共C61C52C33=60种分法。

点评:①若只有分堆,而不只是分到某一位置或某个人,则只与组合有关。