高二数学两个基本计数原理5
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两个基本计数原理加法原理和乘法原理两个基本计数原理:加法原理和乘法原理在我们日常生活和数学学习中,计数是一项非常重要的任务。
而加法原理和乘法原理就是两个帮助我们解决计数问题的基本原理。
让我们先来聊聊加法原理。
想象一下,你要从 A 地去 B 地,有三条不同的路可以走,分别是路 1、路 2 和路 3。
那么从 A 地到 B 地,总的路线选择就是这三条路的总和,这就是加法原理。
加法原理说的是,如果完成一件事情有 n 类不同的方式,在第一类方式中有 m1 种不同的方法,在第二类方式中有 m2 种不同的方法,以此类推,在第 n 类方式中有 mn 种不同的方法,那么完成这件事情总的方法数就是 m1 +m2 +… + mn 种。
比如说,在一个班级里评选优秀学生,有学习成绩优秀的、品德优秀的、社会实践积极的三种类型。
假设学习成绩优秀的有 10 人,品德优秀的有 8 人,社会实践积极的有 6 人。
那么这个班级里优秀学生的总数就是 10 + 8 + 6 = 24 人。
再比如,你周末想去图书馆看书,图书馆在三个不同的区域分别有分馆,第一个区域有 2 家分馆,第二个区域有 3 家分馆,第三个区域有 1 家分馆。
那么你可以选择去的图书馆分馆总数就是 2 + 3 + 1 = 6 家。
接下来,我们说一说乘法原理。
假设你早上要穿衣服出门,上衣有3 件不同的款式可以选择,裤子有 2 条不同的款式可以选择。
那么你搭配衣服的方式总共有 3×2 = 6 种。
这就是乘法原理。
乘法原理是指,如果完成一件事情需要 n 个步骤,做第一步有 m1 种不同的方法,做第二步有 m2 种不同的方法,以此类推,做第 n 步有 mn 种不同的方法,那么完成这件事情总的方法数就是m1×m2×…×mn 种。
比如说,要从 0 、 1 、 2 、 3 这 4 个数字中选出 3 个数字组成一个三位数,百位上有 3 种选择(因为 0 不能在百位),十位上有 3 种选择,个位上有 2 种选择,那么总共能组成的三位数个数就是 3×3×2 =18 个。
计数原理知识点总结高中一、基本原理计数原理的基本原理包括加法原理和乘法原理。
1. 加法原理加法原理是指当一个事件可以分解为几个不相容的部分时,这个事件的总数等于各部分的事件数之和。
加法原理可以用于求解排列组合等问题。
举例: 一个班上有男生20人、女生25人,那么班上的学生总数为20+25=45人。
2. 乘法原理乘法原理是指当一个事件要发生的步骤可以划分为若干个子事件时,这个事件发生的总次数等于各子事件发生次数的乘积。
举例: 要在4x4的格子中按照某种规则走,从左上角到右下角,每一步只能向右或者向下移动,那么一共有6步,每一步有两种选择,那么总共有2^6=64种不同的走法。
二、排列组合排列和组合是计数原理中的两个重要概念,它们是用来计算不同元素的排列和组合的方法。
1. 排列在数学中,排列的定义是指从若干不同的元素中取出一部分进行排列,排列的顺序是有意义的。
对于n个元素中取出m个元素进行排列,共有n(n-1)(n-2)...(n-m+1)种排列,记作A(n,m)。
2. 组合组合是指从若干不同的元素中取出一部分进行组合,组合的顺序是没有意义的。
对于n个元素中取出m个元素进行组合,共有C(n,m) = n!/((n-m)!m!)种组合。
排列和组合在实际问题中有着广泛的应用,比如在组合学、密码学等领域,都会涉及到排列和组合的计算。
因此,掌握排列和组合的相关知识是非常重要的。
三、分配原理分配原理是指把若干个不同的物体分给若干个相异的盒子的方法,它与排列和组合有着密切的联系。
分配原理也是计数原理中的重要内容之一,可以在实际问题中得到广泛的应用。
举例: 有10个苹果和3个盒子,要求将这10个苹果分给这3个盒子,每个盒子至少有一个苹果,求分法的总数。
按照分配原理,将10个苹果放入3个盒子,总共有${{10-1}\choose{3-1}}=36$种不同的分法。
分配原理在实际问题中也有着广泛的应用,比如在计算机科学中的任务调度、网络流量控制等方面都会用到分配原理的相关知识。
两个基本计数原理教案第一章:概述1.1 计数原理的定义解释计数原理的概念和重要性强调计数原理在数学和实际生活中的应用1.2 两个基本计数原理介绍两个基本计数原理:排列原理和组合原理解释排列原理:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列方式的个数解释组合原理:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有组合方式的个数第二章:排列原理2.1 排列原理的公式介绍排列公式:P(n, m) = n! / (n-m)!解释排列公式的含义和推导过程2.2 排列原理的应用举例说明排列原理在实际问题中的应用练习题:根据给定的问题,运用排列原理计算不同的排列方式个数第三章:组合原理3.1 组合原理的公式介绍组合公式:C(n, m) = n! / [m! (n-m)!]解释组合公式的含义和推导过程3.2 组合原理的应用举例说明组合原理在实际问题中的应用练习题:根据给定的问题,运用组合原理计算不同的组合方式个数第四章:排列与组合的综合应用4.1 排列与组合的区别与联系解释排列与组合的概念及其区别强调排列与组合在解决实际问题中的综合应用4.2 综合应用举例举例说明排列与组合在实际问题中的综合应用练习题:根据给定的问题,运用排列与组合原理计算不同的方式个数第五章:练习与拓展5.1 练习题提供一系列练习题,巩固排列与组合原理的应用鼓励学生自主思考,提高解题能力5.2 拓展与应用探讨排列与组合原理在其他领域的应用鼓励学生发现生活中的数学问题,运用排列与组合原理解决第六章:排列与组合在概率论中的应用6.1 排列与组合在概率计算中的作用解释排列与组合在概率计算中的重要性介绍排列与组合在计算事件概率时的应用6.2 具体案例分析通过具体案例,展示排列与组合在概率计算中的应用练习题:根据给定的概率问题,运用排列与组合原理进行计算第七章:排列与组合在日常生活中的应用7.1 排列与组合在日常生活中的实例探讨排列与组合原理在日常生活中的应用实例强调排列与组合原理在解决实际问题中的重要性7.2 练习题提供一系列与日常生活相关的练习题,运用排列与组合原理进行解答鼓励学生自主思考,提高解决实际问题的能力第八章:排列与组合在算法与编程中的应用解释排列与组合在算法与编程中的应用介绍排列与组合在解决算法与编程问题时的作用第八章:排列与组合在算法与编程中的应用8.1 排列与组合在算法中的应用解释排列与组合在算法中的重要性介绍排列与组合在算法设计中的应用实例8.2 排列与组合在编程语言中的应用探讨排列与组合在编程语言中的应用实例强调排列与组合在编程问题解决中的重要性第九章:排列与组合在数学竞赛中的应用9.1 排列与组合在数学竞赛中的题目特点分析数学竞赛中排列与组合题目的特点解释排列与组合在数学竞赛中的重要性9.2 练习题提供一系列数学竞赛中的排列与组合题目,进行练习鼓励学生自主思考,提高解决竞赛题目的能力第十章:总结与提高10.1 排列与组合原理的总结回顾本教案的主要内容,总结排列与组合原理的重要性和应用强调排列与组合原理在数学和实际生活中的重要性10.2 提高题与研究性学习提供一系列提高题,鼓励学生深入研究排列与组合原理鼓励学生开展研究性学习,探索排列与组合原理在其他领域的应用重点和难点解析六、排列与组合在概率论中的应用重点:排列与组合在概率计算中的作用,具体案例分析难点:理解排列与组合在概率计算中的应用,以及如何将实际问题转化为概率问题七、排列与组合在日常生活中的应用重点:排列与组合在日常生活中的实例,练习题难点:将抽象的排列与组合原理应用到具体的生活情境中,提高解决实际问题的能力八、排列与组合在算法与编程中的应用重点:排列与组合在算法与编程中的应用,练习题难点:理解算法与编程中排列与组合的概念,以及在实际编程中应用这些概念九、排列与组合在数学竞赛中的应用重点:排列与组合在数学竞赛中的题目特点,练习题难点:解决数学竞赛中的排列与组合问题,需要学生具备较高的逻辑思维和解题能力十、总结与提高重点:排列与组合原理的总结,提高题与研究性学习难点:巩固所学知识,进一步探索排列与组合原理在其他领域的应用全文总结与概括:本教案主要介绍了排列与组合两个基本计数原理,通过讲解排列与组合的概念、公式及其在概率论、日常生活、算法与编程、数学竞赛等领域的应用,使学生能够理解并掌握这两个基本计数原理。
第一章计数原理第1节两个基本计数原理教材分析本节课《分类计数原理与分步计数原理》是苏教版普通高中课程标准试验教科书(选修2-3)第一章第一节的内容,是本章后续知识的基础,对后续内容的学习有着举足轻重的作用,另外本节课涉及的分步、分类的思想是解决实际问题的最有效武器,是人们思考问题的最根本方法.学情分析高二学生已具备一定的数学知识和方法,能很容易的接受两个原理的内容,并应用原理解决一些简单的实际问题,这些形成了学生思维的“最近发展区”.虽然学生已经具备了一定的归纳、类比能力,但在数学的应用意识与应用能力方面尚需进一步培养.另外,学生的求知欲强,参与意识,自主探索意识明显增强,对能够引起认知冲突,表现自身价值的学习素材特别感兴趣。
但在合作交流意识欠缺,有待加强. 目标分析⑴知识与技能①掌握分类计数原理与分步计数原理的内容②能根据具体问题的特征选择分类计数原理与分步计数原理解决一些简单实际问题.⑵过程与方法①通过具体问题情境总结出两个计数原理,并通过实际事例学生感悟两个原理的应用并最终学会应用②通过“学生自主探究、合作探究,师生共究”更深刻的理解分类计数与分步计数原理,并应用它们解决实际问题⑶情感、态度、价值观树立学生积极合作的意识,增强数学应用意识,激发学生学习数学的热情和兴趣.教学重难点分析教学重点:分类计数原理与分步计数原理的掌握教学难点:根据具体问题特征选择分类计数原理与分步计数原理解决实际问题.教法、学法分析教法分析:①启发探究法:这种方法有利于学生对知识进行主动建构;有利于突出重点,突破难点;有利于调动学生的主动性和积极性,发挥其创造性。
②分组讨论法:有利于学生进行交流,及时发现问题,解决问题,调动学生的积极性。
学法分析:本节课要求学生自主探究,学会用类比的思想解决问题,树立学生的合作交流意识.教学过程一、创设情境:对于分类计数原理设计如下情境(看多媒体):该情境是原教材上情境经过加工设计的,比原教材情境更加贴近学生生活,能够增强学生的有意注意,激发学生的兴趣,调动学生的主动性和积极性,从而进入思维情境接着是对情境的处理:在情境处理过程中要启发学生由特殊情形归纳出一般原理,遵循由简单到复杂的认知规律,我处理情境的办法是:第一步在解决问题时首先让学生尝试分析,然后由学生代表分析解答,教师及时给出评价,并由老师给出解题过程,在这里由老师按分类计数原理给出解题过程,为学生顺利总结概括出原理做好铺垫.第二步对原问题加以引申:若当天有4次航班,则有多少种不同方法?设计的意图是让学生更清楚的认识到总方法数是各类方法数之和.第三步提出问题:你能否尽可能简练的总结出问题1中的计数规律?接着由学生分组讨论、总结问题1中计数规律,这样由学生总结归纳,并通过讨论准确叙述出分类计数原理,可以提高学生的数学表达意识,激发合作意识和竞争意识,体验获得成功的喜悦,也就完成了情感目标.第四步由教师板书分类计数原理(加法原理)并说明由于总方法数是各类方法数之和,树立学生平时学习生活中的讲道理意识.在分类计数原理中设计如下问题情境,问题2与问题1的背景一样:都是乘车方法的计数问题.对于问题2的处理办法是:第一步由学生自主尝试分析解答,但该问题并没有问题1般简单所以就有了第二步教师电脑屏幕显示分析及解题过程,利用多媒体显示动画,辅助分析,展示不同的走法,帮助学生更直观的解决问题,然后由感性进入理性,这也符合一般的认知规律.第三步问题引申将问题引申为若从兰州到天水新增一辆4号汽车,则有多少种乘车方法?设计的意图是:通过引申让学生更加清楚的认识到总方法数是各步方法数相乘.第四步提出问题:你能否对照分类计数原理,归纳概括出问题2蕴含的计数规律,并尝试命名,这样设计一可指导学生通过类比给出分步计数原理,渗透类比思想第二也可在自主探究中掌握本节重点,当然重点的突破也为难点突破打下了知识基础第五部教师板书:分步计数原理(乘法原理),由学生说明其称为乘法原理的理由.分步计数原理(乘法原理):做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有m1种不同的方法,做第二步有m2种不同的方法,……,做第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事有N=m1×m2×…×m n种不同的方法.二、建构数学在总结出两个计数原理的基础上让学生进行如下三个问题的探究,初步突破难点.探究1:对比两计数原理,指出相同点与不同点设计探究1的意图是通过自主探究合作探究,加深两个定理的理解并且在两个定理内容的比较中提高学生阅读数学的能力.探究方式:分组讨论(合作交流,加深理解)探究结果:共同点是:研究对象相同,它们都是研究完成一件事情,共有多少种不同的方法.不同点是:它们研究完成一件事情的方式不同,分类计数原理是“分类完成”,分步计数原理是“分步完成”由于学生的认识水平有限,在这里只要求认识到分类计数原理是“分类完成”,分步计数原理是“分步完成”.探究2:何时用分类计数原理,何时用分步计数原理探究方式:自主探究,代表发言,共同总结.探究结果:若完成一件事情有n类方法,则用分类计数原理.若完成一件事情有n个步骤,则用分步计数原理.设计意图:在探究1基础上进一步突破重难点,培养学生分析问题的能力.探究3:用两个计数原理解决计数问题的思维步骤探究方式:分组讨论,合作探究,代表发言,共同总结.探究结果:1、明确要完成什么事2、判断分类还是分步3、计算总方法数(一)两个计数原理内容1、分类计数原理:完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有m1种不同的方法,在第2类办法中有m2种不同的方法……在第n类办法中有m n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1 +m2 +……+m n种不同的方法.2、分步计数原理:完成一件事,需要分n个步骤,做第1步骤有m1种不同的方法,做第2步骤有m2种不同的方法……做第n步骤有m n种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1×m2×……×m n种不同的方法.(二)例题分析例1 某学校食堂备有5种素菜、3种荤菜、2种汤。