组合数的两个性质
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对此部分,《教学大纲》要求是理解组合的意义,掌握组合数计算公式和组合数的性质,并能用它们解决一些简单的应用问题,而《课程标准》要求,通过实例,理解排列、组合的概念,能利用计数原理推导排列数公式、组合数公式,并能解决简单的实际问题。
与大纲比较,标准降低要求,不再要求掌握和应用“组合数的两个性质”。
因此教科书以选学内容的方式对它们进行介绍。
“组合数的性质”是学生学习了函数的图像与性质、数列以及组合数公式等知识的基础上提出来的,它与函数、数列、数学归纳法等知识有内在联系,是进一步学习二项式定理的基础,并且能结合实际生产和生活中的问题。
本课题不仅能使学生系统掌握组合数的有关知识,而且能使学生掌握渗透于知识中的数形结合思想,特殊与一般的思想以及观察、猜想、证明的思想方法;不仅对培养学生观察、比较、分析、综合、抽象和概括的能力以及合乎逻辑地、准确地阐述自己的思想和观点,而且对开发智力、培养数学应用的意识和能力以及科学研究的意识和能力也有重要作用;不仅具有培养学生爱国主义思想、献身科学精神以及合作意识和精神,而且能使学生在探究过程中,发现数学美,激发他们勇敢地追求美,主动地创造美,从而陶冶学生的情操,培养学生的创新精神。
《组合数的两个性质》知识解读性质一:C C m n mn n−=. 该性质反映了组合数的对称性,其组合意义是:从n 个不同的元素中取出m 个元素后,就剩下n m −个元素,因此从n 个不同元素中取出m 个元素的方法,与从n 个元素中取出n m −个元素的方法是一一对应的,它们是一样多的,就是说从n 个不同的元素中取出m 个元素的每一个组合,都对应着从n 个不同元素中取出n m −个元素的唯一的一个组合,反过来也一样.故从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数C m n ,等于从n 个不同的元素中取出n m −个元素的组合数C n m n −,也就是C C m n mn n −=. 性质二:11C C C m m m n n n −+=+.性质二的实际意义:一般地,从121,,,n a a a +这1n +个不同元素中取出m 个元素的组合数是1C m n +,这些组合可以分为两类:一类含有1a ,一类不含有1a .含有1a 的组合是从231,,,n a a a +这n 个元素中取出1m −个元素与1a 组成的,共有1C m n −个;不含有1a 的组合是从231,,,n a a a +这n 个元素中取出m 个元素组成的,共有C m n 个.在这里,主要体现了从特殊到一般的归纳思想和“含与不含某元素”的分类思想. 归纳总结 如何理解性质一?性质一表明从n 个不同元素中取出m 个元素的组合,与剩下的n m −个元素的组合是一一对应关系.性质一的应用:(1)简化计算:当2n m >时,通常将计算C m n 转化为计算C n mn −,如5388876C C 56321⨯⨯===⨯⨯;(2)列等式,C C x y n n x y =⇒=或x y n +=.如388C C 3xx =⇒=或3+8x =.如何理解性质二?性质二表明从1n +个不同元素中任取m 个元素的组合,可以分为两类:第1类,取出的m 个元素中不含某个元素a 的组合,只需在除去元素a 的其余n 个元素中任取m 个即可,有C m n 个组合;第2类,取出的m 个元素中含有某个元素a 的组合,只需在除去a 的其余n 个元素中任取1m −个后再取出元素a 即可,有1C m n −个组合. 要注意性质二11C C C m m m n n n −+=+的顺用、逆用、变形用:顺用是将一个组合数拆成两个;逆用则是“合二为一”;变形用是变形为11C C C m m m n n n −+=−再使用,为某些项前后相互抵消提供了方便,在解题时要注意灵活运用.性质二的应用:恒等变形,简化运算.在后面学习二项式定理”时,我们会看到它的具体应用. 知识延伸 常见组合恒等式 (1)11C C m m n n n m m −−+=; (2)1C C m mn n n n m−=−; (3)11C C m m n n n m−−=; (4)1121C C C C C r r rr r r r r n n ++++++++=;(5)011C C C C r r m n m n −+++0C C C r rm n m n +=.说明:在后面学习“二项式定理”时,我们可以得到更多组合恒等式.。
组合数的两个性质组合数的两个性质一、复习知识1、一般地,从n 个不同元素中取出m(m ≤n)个元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m 个元素的一个组合2、从n 个不同元素中取出m(m ≤n)个元素的所有组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m 个元素的组合数。
用符号m n C 表示3、组合数的公式(1)(2)(1)!m mn nm m A n n n n m C A m ---+== 或)!(!!m n m n C m n -=),,(n m N m n ≤∈*且二、新课讲解练习:计算 310C 和710C问题1:为何上面两个不同的组合数其结果相同怎样对这一结果进行解释从10个元素中取出7个元素后,还剩下3个元素,就是说,从10个元素中每次取出7个元素的一个组合,与剩下的(10-7)个元素的组合是一一对应的。
因此,从10个元素中取7个元素的组合,与从这10个元素中取出(10-7)个元素的组合是相等的。
问题2:上述情况加以推广可得组合数怎样的性质一般地,从n 个不同元素中取出m 个元素后,剩下n - m 个元素.因为从n 个不同元素中取出m 个元素的每一个组合,与剩下的n - m 个元素的每一个组合一一对应,所以从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数,等于从这n 个元素中取出n - m 个元素的组合数。
组合数的性质1:m n nm n C C -= 证明:∵)!(!!)]!([)!(!m n m n m n n m n n C m n n -=---=- 又 )!(!!m n m n C m n -= ∴m n n m n C C -= 说明:1、当2n m >时,计算m n C 可变为计算m n n C -,能够使运算简化. 2、我们规定10=n C3、y n x n C C =y x =?或n y x =+组合数性质2引例一个口袋内装有大小相同的7个白球和1个黑球①从口袋里取出3个球,共有多少种取法②从口袋里取出3个球,使其中含有一个黑球,有多少种取法③从口袋里取出3个球,使其中不含黑球,有多少种取法引导学生发现:=38C +27C 37C .为什么呢我们可以这样解释:从口袋内的8个球中所取出的3个球,可以分为两类:一类含有1个黑球,一类不含有黑球.因此根据分类计数原理,上述等式成立.一般地,从121,,,+n a a a 这n +1个不同元素中取出m 个元素的组合数是m n C 1+,这些组合可以分为两类:一类含有元素1a ,一类不含有1a .含有1a 的组合是从132,,,+n a a a 这n 个元素中取出m -1个元素与1a 组成的,共有1-m n C 个;不含有1a 的组合是从132,,,+n a a a 这n 个元素中取出m 个元素组成的,共有m n C 个.根据分类计数原理,可以得到组合数的另一个性质.组合数的性质2:m n C 1+=m n C +1-m nC . 证明:)]!1([)!1(!)!(!!1---+-=+-m n m n m n m n C C m n m n )!1(!!)1(!+-++-=m n m m n m nn )!1(!!)1(+-++-=m n m n m m n )!1(!)!1(+-+=m n m n m n C 1+= ∴m n C 1+=m n C +1-m nC . 说明:1、公式特征:下标相同而上标差1的两个组合数之和,等于下标比原下标多1而上标与原组合数上标较大的相同的一个组合数2、此性质的作用:恒等变形,简化运算.在今后学习“二项式定理”时,我们会看到它的主要应用.小结:组合数的性质1:m n nm n C C -= 组合数的性质2:m n C 1+=m n C +1-m nC常用的组合数性质公式还有:子子宫子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子子了解三、例题分析例1、计算例2、解方程或不等式7234135n n n C A ---=、62213132n n C C +-=、456113m m m m C C C --->+、例3、证明111111m m m m n n n n C C C C --+--=++、1112n n n n n n n m n m C C C C ++++++++= 、例4、在100件产品中,有98件合格品,2件次品.从这100件产品中任意抽出3件(1)一共有多少种不同的抽法(2)抽出的3件中恰好有一件是次品的抽法有多少种(3)抽出的3件中至少有一件是次品的抽法有多少种四、小结通过这一节课的学习我们要进一步熟悉组合数的公式;了解组合数性质推导时的思维方法,掌握组合数的两个性质五、作业优化设计:P84强化训练:6、8、10;P86强化训练:7相关文档:••••••••••更多相关文档请访问:。
组合数的两个性质 作者:万连飞教学目的:1. 使学生掌握组合数的两个性质及其证明方法,培养学生的逻辑思维能力; 2. 使学生能利用组合数的性质进行计算,培养学生的计算能力。
教学过程:一、复习提问:1. 组合数公式的两种形式是什么:2. 利用组合数的公式的第二种形式计算 ,根据学生的回答,教师板书如下:(1) 组合数公式: )!(!!!)1()1(m n m n m m n n n cpp c m nm mm n m n-=--⋅⋅⋅-==}(n,m ∈N,且m ≤N)二、新课讲授:1. 通过具体的实例,丰富学生对性质1的感性认识,并加以证明,再讲它的应用。
(1) 利用组合数的公式,考察:c911与c211,c710与c310,c 67与c 17的关系,并能发现什么规律?(可以逐个叫学生回答,板书)∵!21011!2!9!11911⨯==c ,又!21011211⨯=c , ∴c911=c211;∵!38910!3!7!10710⨯⨯==c 又!38910310⨯⨯=c∴c c 310710=;∵!1!6!767=c又!1717=c∴c 67=c17。
由不完全归纳可得:从n 个不同的元素中取出m 个元素的组合数,等于从n 个不同的元素中取出n-m 个元素的组合数。
即定理1:c mn=cm n n-,(n,m ∈N,且m ≤N)(2)定理1的证明。
要证明这个等式成立,即证明两个量相等。
那么,证明两个量相等有声么方法呢?(指明学生回答) 方法一:“若两个数都等于第三个数,则这两个数相等 ”。
我们知道,)!(!!m n m n cm n-=,!)!(!)]!([)!(!m m n n m n n m n n cm n n-=---=-显然,!)!(!m m n n -等于!)!(!m m n n -。
于是可得下面的证明。
证明:∵)!(!!m n m n cm n-=,又!)!(!)]!([)!(!m m n n m n n m n n cm n n-=---=-,∴c m n=c m n n-。
(3)性质1的另一种解释:从n 个不同的元素中取出m 个元素,并成一组,那么,剩下的n-m 个元素也成一组;反之,从n 个不同的元素中取出n-m 个元素并组成一组,那么剩下的m 个元素也成一组。
所以,它们的组合是一一对应的,故有从n 个不同的元素中取出m 个的组合数是c mn 等于从 n 个不同的元素中取出n-m 个元素的组合数cm n n-,即c mn =cm n n-。
(4)当2n m >时,利用这个公式,可是cm n的计算简化。
如:3621892979979=⨯⨯===-c c c ,49502199100210098100=⨯⨯==c c 。
(5) 注意:当m=n 时,公式c m n =c mn n-变形为c c n nn 0=,又cn n=1,所以规定:cn0=1即 0!=1(6)在这样的一组组合数:cn0,cn1,cn2……cn n2-,cn n1-,cn n中,性质1还说明了:与两端等距离的两个组合数相等。
如:c n=cn n,c n1=cn n1-,c n2=cn n2-,……。
2. 用计算的方法验证下列各式成立,并加以证明。
(1)(1)用计算的方法考察组合数:c 35与c c 2434+, c58与c c 4757+的关系,你能由此发现什么规律吗?(可指明学生回答,板书)∵1021452535=⨯⨯==c c106424142434=+=+=+C C c c∴c 35=c c 2434+∵563216783858=⨯⨯⨯⨯==c c563521321567216737274757=+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=+c c c c∴c58=c c 4757+规律:若n 、,m 是自然数,m ≤n ,则c c c m nmn m n 11-++=,(或c c cm n m n m n111---+=)定理2c c c m nmn mn 11-++= (n,m ∈N,且m ≤N)(2) 定理2的证明。
要证明这个等式,只要根据组合数的公式变形即可。
证明:∵)]!1([)!1(!)!(!!1---+-=+-m n m n m n m n cc m nm n)!1(!)1(!)!1(!!)1(!m n m m m n n m n m m n m n n -++-+=-++-+=c mn m n m n 1)!1(!)!1(+=-++=∴cm n 1+=cc m nm n1-+(3)对于定理2,还可以这样解释:从1a , 2a ,….,1+n a这n+1个不同的元素中取出m 个元素的组合数cmn 1+,这些组合可以分成两类:一类含1a ,一类不含1a 。
含1a 的组合是从2a ,….,1+n a 这n 个不同的元素中取出m-1个元素的组合数为cm n1-,不含1a 的组合是从2a ,….,1+n a 这n 个不同的元素中取出m 个元素的组合数为cmn 。
再由加法原理,得:cc c m nm nm n 11-++=。
(3)定理2还说明了,把从n+1个不同的元素中取出m 个元素的组合数cmn 1+,等于从n 个不同的元素中取出m 个元素的组合数cmn 与从n 个不同的元素中取出m-1个元素的组合数cm n1-的和。
这体现了组合数的可分解性,或组合数的可加性。
二、课堂练习: 1. 计算c 198200与c c299399+;2. 求c c2738-;3. 利用定理2证明:c c c cc c m nm m m m m n mn mn 11321...++---=+++++证明:c c cmn m n m n1111-+-++=c c c c c c c m n mn mn mn m n m n m n 133211221+----+---+++=++=……c c cc c mmm m m n m n m n ++++++---=1321...又证:将原式左边的各项写成:c c cm n m n m n 1111+-+--=,c c c m n m n mn 12112+-+---=,c c c m n m n m n 12113+-+---=, ……c c c m m m m m m 11121+++++-=,cc m m m m11++=,将上述的等式两边相加,得:c c c cc c m nm m m m m n m n m n 11321...++---=+++++四、作业:认真阅读课文,重点掌握组合数的两个性质的证明和利用性质计算组合数的方法,并做下列练习: 1.求c c c c c 5545352515222++++2. 证明: c c cc c n m n n m n n n n n n n11121+++++++=+⋅⋅⋅+++3.书上。