求解排列组合应用题的
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排列组合应用问题—解题21法排列组合问题联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,因此解决排列组合问题,首先要认真审题,弄清楚是排列问题、组合问题还是排列与组合综合问题;其次要抓住问题的本质特征,采用合理恰当的方法来处理。
一.特殊元素和特殊位置优先策略例1.由0,1,2,3,4,5可以组成多少个没有重复数字五位奇数.解:由于末位和首位有特殊要求,应该优先安排,以免不合要求的元素占了这两个位置.先排末位共有然后排首位共有最后排其它位置共有由分步计数原理得练习题:7种不同的花种在排成一列的花盆里,若两种葵花不种在中间,也不种在两端的花盆里,问有多少不同的种法?34A A=144054二.相邻元素捆绑策略例2. 7人站成一排,其中甲乙相邻且丙丁相邻, 共有多少种不同的排法.解:可先将甲乙两元素捆绑成整体并看成一个复合元素,同时丙丁也看成一个复合元素,再与其它元素进行排列,同时对相邻元素内部进行自排。
由分步计数原理可得共有种不同的排法练习题:某人射击8枪,命中4枪,4枪命中恰好有3枪连在一起的情形的不同种数为20三.不相邻问题插空策略例3.一个晚会的节目有4个舞蹈,2个相声,3个独唱,舞蹈节目不能连续出场,则节目的出场顺序有多少种?解:分两步进行第一步排2个相声和3个独唱共有种,第二步将4舞蹈插入第一步排好的6个元素中间包含首尾两个空位共有种不同的方法,由分步计数原理,节目的不同顺序共有种练习题:某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个新节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为30四.定序问题倍缩空位插入策略例4.7人排队,其中甲乙丙3人顺序一定共有多少不同的排法解:(倍缩法)对于某几个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后用总排列数除以这几个元素之间的全排列数,则共有不同排法种数是:(空位法)设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有种方法,其余的三个位置甲乙丙共有1种坐法,则共有种方法。
学习改变命运求解排列组合应用题的“八字诀”分——注意利用分类计数原理和分步计数原理解题。
对于一个比较复杂的排列组合应用问题;通常情况下,可以通过“分类”、“分步”等手段分解成若干个易于解决的小问题,然后各个击破之。
特——从特殊的元素、特殊的位置入手解题。
附条件的排列组合应用问题往往涉及一些特殊的元素或特殊的位置;对特殊的元素和特殊的位置作特殊的照顾,则容易找到通向成功之路的入口处。
反——利用“正难则反”的原则解题。
当问题的正面情况错综复杂时,即正面进攻很难奏效时,可以考虑从问题的反面入手,有时会帮你进入“柳暗花明”的境界。
等——利用概率相等解题。
充分利用各元素在每个位置上出现的概率相等,有时可以直捣题目结论。
化——注意用转化思想指导解题。
许多排列组合应用问题,表面上看似乎是风马牛不相及,若能用转化的思想方法剥去其外包装,则会发现其本质是相同的,仅仅是问题的“情境”不同而已。
转化思想是我们通向成功彼岸的指路明灯,对此要引起特别的重视。
捆——解决若干元素必须排在一起的重要解题技巧。
插——解决若干元素必须互不相邻的重要解题技巧。
推——运用递推关系解决排列组合应用问题。
递推方法是把复杂问题化归为简单问题,未知问题转化为已知问题的重要手段之一,也是应用转化思想指导解题的重要体现。
若能对上述“八字诀”做到烂熟于心,又能对具体情况作具体分析,合理地选择方法和技巧,并综合运用之;则通常情况下能立于不败之地。
下面通过几个例题的解答和评注,说明“八字诀”的具体应用。
例2.(1994年上海高考题)计划在某画廊展示出10幅不同的画,其中1幅水彩画,4幅油画,5幅国画,排成一行陈列,要求同一品种的画必须放在一起,并且水彩画不放在两端,那么不同的陈列方式有( )种A .5544A A B .554435A A A C .554413A A A D .554422A A A解:第一步:确定4幅油画的相对位置(捆在一起)的方法数44A . 第二步:确定5幅国画的相对位置(捆在一起)的方法数55A .第三步:确定国画和油画的相对位置的方法数22A ,再把水彩画插在国画和油画之间11A .∴满足条件的陈列方式有:224544A A A ⨯⨯种故选D 。
解排列组合应用题的21种策略排列组合问题是高考的必考题,它联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握,实践证明,掌握题型和解题方法,识别模式,熟练运用,是解决排列组合应用题的有效途径;下面就谈一谈排列组合应用题的解题策略.1.相邻问题绑定方法:标题规定将几个相邻元素绑定成一个组,作为一个大元素参与安排例1.a,b,c,d,e五人并排站成一排,如果a,b必须相邻且b在a的右边,那么不同的排法种数有a、 B类60种,C类48种,D类36种,D类24种2.不相邻问题插空法:元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.例2七个人并排站成一排。
如果甲方和乙方不得相邻,则不同的安排类型为A、1440 B、3600 C、4820 D和48003.定序问题缩倍法:在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法.例3 a.B、C、D和e并排站成一排。
如果B必须站在a的右边(a和B不能相邻),有多少种不同的安排a、24种b、60种c、90种d、120种4.标签排序问题的分步方法:将元素排列到指定位置,首先按照规定排列一个元素,然后在第二步排列另一个元素。
如果你继续这样做,你可以依次完成例4.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有a、6种b、9种c、11种d、23种5.有序分配问题:有序分配问题是指将元素分成若干组,可以逐步分成若干组例5.(1)有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的选法种数是a、 1260种B,2025种C,2520种D,5040种(2)12名同学分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同样的分配方案也是如此44c12c84c4a、ccc种b、3ccc种c、cca种d、种3a34124844412484441248336.全员分配的分组方法:例6.(1)4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种?2)五本不同的书将分发给四名学生,每个学生至少一本。
解排列组合应用题的26种策略排列组合问题是高考的必考题,它联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握.解排列组合问题的基础是两个基本原理,分类用加法原理,分步用乘法原理,问题在于怎样合理地进行分类、分步,特别是在分类时如何做到既不重复,又不遗漏,正确分每一步,这是比较困难的。
要求我们周密思考,细心分析,理解并掌握解题的常用方法和技巧,掌握并能运用分类思想、转化思想、整体思想、正难则反等数学思想解决排列组合问题。
实践证明,掌握题型和解题方法,识别模式,熟练运用,是解决排列组合应用题的有效途径;下面就谈一谈排列组合应用题的解题策略.1、相邻排列——捆绑法:n个不同元素排列成一排,其中某k个元素排在相邻位置上,有多少种不同排法?先将这k个元素“捆绑在一起”,看成一个整体,当作一个元素同其它元素一起排列,共有种排法.然后再将“捆绑”在一起的元素进行内部排列,共有种方法.由乘法原理得符合条件的排列,共种.例1.五人并排站成一排,如果必须相邻且在的右边,那么不同的排法种数有()A、60种B、48种C、36种D、24种解析:把视为一人,且固定在的右边,则本题相当于4人的全排列,种,答案:.例2 有3名女生4名男生站成一排,女生必须相邻,男生必须相邻,共有多少种不同的站法?解:先把3名女生作为一个整体,看成一个元素,4名男生作为一个整体,看成一个元素,两个元素排列成一排共有种排法;女生内部的排法有种,男生内部的排法有种.故合题意的排法有种.2.相离排列——插空法:元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.将n个不同元素排成一排,其中k个元素互不相邻,有多少种排法?先把个元素排成一排,然后把k个元素插入个空隙中,共有排法种.例3 五位科学家和五名中学生站成一排照像,中学生不相邻的站法有多少种?解:先把科学家作排列,共有种排法;然后把5名中学生插入6个空中,共有种排法,故符合条件的站法共有种站法.例4.七位同学并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是()A、1440种B、3600种C、4820种D、4800种解析:除甲乙外,其余5个排列数为种,再用甲乙去插6个空位有种,不同的排法种数是种,选.3、定序问题---倍缩法:在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法.此法也被叫消序法.将n个不同元素排列成一排,其中某k个元素的顺序保持一定,有多少种不同排法?n个不同元素排列成一排,共有种排法;k个不同元素排列成一排共有种不同排法.于是,k个不同元素顺序一定的排法只占排列总数的分之一.故符合条件的排列共种.例5.五人并排站成一排,如果必须站在的右边(可以不相邻)那么不同的排法种数是()A、24种B、60种C、90种D、120种解析:在的右边与在的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,即种,选.例6. A,B,C,D,E五个元素排成一列,要求A在B 的前面且D在E的前面,有多少种不同的排法?解:5个不同元素排列一列,共有种排法. A,B两个元素的排列数为;D,E两个元素的排列数为.因此,符合条件的排列法为种.4、标号排位问题---分步法:把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.例7.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有()A、6种B、9种C、11种D、23种解析:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选.5、留空排列——借元法例8、一排10个坐位,3人去坐,每两人之间都要留空位,共有种坐法。
解排列组合应用题的解法•技巧引言:1、本资料对排列、组合应用题归纳为8种解法、13种技巧2、解排列组合问题的“16字方针”:分类相加,分步相乘,有序排列,无序组合一般先选再排,即先组合再排列,先分再排。
弄清要完成什么样的事件是前提,解决这类问题通常有三种途径(1)以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素(2)以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置即采用“先特殊后一般”的解题原则(3)先不考虑附加条件,计算岀排列或组合数,再减去不符合要求的排列数或组合数前两种方式叫直接解法,后一种方式叫间接(剔除)解法注:数量不大时可以逐一排出结果。
3、解排列组合问题的依据是:分类相加(每类方法都能独立地完成这件事,它是相互独立的,一次的且每次得岀的是最后的结果,只需一种方法就能完成这件事),分步相乘(一步得岀的结果都不是最后的结果,任何一步都不能独立地完成这件事,只有各个步骤都完成了,才能完成这件事,各步是关联的),有序排列,无序组合.(一)排列组合应用题的解法排列组合应用题的解题方法既有一般的规律,又有很多特别的技巧,它要求我们要认真地审题,对题目中的信息进行科学地加工处理。
下面通过一些例题来说明几种常见的解法。
一.运用两个基本原理二.特殊元素(位置)优先三.捆绑法四.插入法五.排除法六.机会均等法七.转化法八.隔板法一.运用两个基本原理加法原理和乘法原理是解排列组合应用题的最基本的出发点,可以说对每道应用题我们都要考虑在记数的时候进行分数或分步处理。
例1: n个人参加某项资格考试,能否通过,有多少种可能的结果?解法1:用分类记数的原理,没有人通过,有C0种结果;1个人通过,有c n种结果,……;n个人通过,有C;种结果。
所以一共有C: C n C:2n种可能的结果。
解法2 :用分步记数的原理。
第一个人有通过与不通过两种可能,第二个人也是这样,……,第n个人也是这样。
所以一共有2n种可能的结果。
排列组合应用题的类型及解题策略排列组合问题,通常都是出现在选择题或填空题中,或结合概率统计综合出题,它联系实际,生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握。
实践证明,解决问题的有效方法是:题型与解法归类、识别模式、熟练运用。
一.处理排列组合应用题的一般步骤为:①明确要完成的是一件什么事(审题)②有序还是无序③分步还是分类。
二.处理排列组合应用题的规律(1)两种思路:直接法,间接法。
(2)两种途径:元素分析法,位置分析法。
解决问题的入手点是:特殊元素优先考虑;特殊位置优先考虑。
特殊优先法:对于存在特殊元素或者特殊位置的排列组合问题,我们可以从这些特殊的东西入手,先解决特殊元素或特殊位置,再去解决其它元素或位置,这种解法叫做特殊优先法。
例1.(06上海春)电视台连续播放6个广告,其中含4个不同的商业广告和2个不同的公益广告,要求首尾必须播放公益广告,则共有种不同的播放方式(结果用数值表示).解:分二步:首尾必须播放公益广告的有A22种;中间4个为不同的商业广告有A44种,从而应当填A22·A44=48. 从而应填48.(3)对排列组合的混合题,一般先选再排,即先组合再排列。
弄清要“完成什么样的事件”是前提。
三.基本题型及方法:1.相邻问题(1)、全相邻问题,捆邦法例2、6名同学排成一排,其中甲,乙两人必须排在一起的不同排法有(C )种。
A)720 B)360 C)240 D)120说明:从上述解法可以看出,所谓“捆邦法”,就是在解决对于某几个元素要求相邻问题时,可以整体考虑将相邻元素视作一个“大”元素。
(2)、全不相邻问题,插空法例3、要排一张有6个歌唱节目和4个舞蹈节目的演出节目单,任何两个舞蹈节目不得相邻,问有多少不同的排法,解:先将6个歌唱节目排好,其中不同的排法有6!,这6个节目的空隙及两端共有七个A种排法,由乘法原理可知,任何两个舞蹈节目不得相邻的排位置中再排4个舞蹈节目有47A A种法为4676例4(06重庆卷)高三(一)班学要安排毕业晚会的4各音乐节目,2个舞蹈节目和1个曲艺节目的演出顺序,要求两个舞蹈节目不连排,则不同排法的种数是(A)1800 (B)3600 (C)4320 (D)5040A A=3600,故选B解:不同排法的种数为5256说明:从解题过程可以看出,不相邻问题是指要求某些元素不能相邻,由其它元素将它隔开,此类问题可以先将其它元素排好,再将特殊元素插入,故叫插空法。
n n nn 解排列组合应用题的解法·技巧引言:1、本资料对排列、组合应用题归纳为 8 种解法、13 种技巧2、解排列组合问题的“16 字方针”:分类相加,分步相乘,有序排列,无序组合一般先选再排,即先组合再排列,先分再排。
弄清要完成什么样的事件是前提,解决这类问题通常有三种途径(1) 以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素(2) 以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置即采用“先特殊后一般”的解题原则.(3) 先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不符合要求的排列数或组合数 前两种方式叫直接解法,后一种方式叫间接(剔除)解法 注:数量不大时可以逐一排出结果。
3、解排列组合问题的依据是:分类相加(每类方法都能独立地完成这件事,它是相互独立的,一次的且 每次得出的是最后的结果,只需一种方法就能完成这件事),分步相乘(一步得出的结果都不是最后的结果, 任何一步都不能独立地完成这件事,只有各个步骤都完成了,才能完成这件事,各步是关联的),有序排列, 无序组合.(一)排列组合应用题的解法排列组合应用题的解题方法既有一般的规律,又有很多特别的技巧,它要求我们要认真地审题,对题目中的信息进行科学地加工处理。
下面通过一些例题来说明几种常见的解法。
一. 运用两个基本原理二. 特殊元素(位置)优先 三. 捆绑法 四. 插入法 五. 排除法 六. 机会均等法 七. 转化法 八. 隔板法一. 运用两个基本原理加法原理和乘法原理是解排列组合应用题的最基本的出发点,可以说对每道应用题我们都要考虑在记数的时候进行分数或分步处理。
例 1:n 个人参加某项资格考试,能否通过,有多少种可能的结果?解法 1:用分类记数的原理,没有人通过,有 C 0 种结果;1 个人通过,有 C 1 种结 n n果,……;n 个人通过,有C n 种结果。
所以一共有C 0 + C 1 + +C n = 2n 种可能的结果。
高考数学复习 解排列组合题的21种策略排列组合问题是高考的必考题,它联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握,实践证明,掌握题型和解题方法,识别模式,熟练运用,是解决排列组合应用题的有效途径;下面就谈一谈排列组合应用题的解题策略.1.相邻问题捆绑法:题目中规定相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列. 例1.,,,,A B C D E 五人并排站成一排,如果,A B 必须相邻且B 在A 的右边,那么不同的排法种数有A 、60种B 、48种C 、36种D 、24种 2.相离问题插空法:元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.例2.七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是A 、1440种B 、3600种C 、4820种D 、4800种3.定序问题缩倍法:在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法.例3.,,,,A B C D E 五人并排站成一排,如果B 必须站在A 的右边(,A B 可以不相邻)那么不同的排法种数是A 、24种B 、60种C 、90种D 、120种4.标号排位问题分步法:把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.例4.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有A 、6种B 、9种C 、11种D 、23种5.有序分配问题逐分法:有序分配问题指把元素分成若干组,可用逐步下量分组法. 4.解析:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选B .3.解析:B 在A 的右边与B 在A 的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,即551602A =种,选B . 2.解析:除甲乙外,其余5个排列数为55A 种,再用甲乙去插6个空位有26A 种,不同的排法种数是52563600A A =种,选B .1.解析:把,A B 视为一人,且B 固定在A 的右边,则本题相当于4人的全排列,4424A =种,答案:D .例5.(1)有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的选法种数是A 、1260种B 、2025种C 、2520种D 、5040种(2)12名同学分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同的分配方案有A 、4441284C C C 种 B 、44412843C C C 种 C 、4431283C C A 种D 、444128433C C C A 种6.全员分配问题分组法:例6.(1)4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种?(2)5本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为A 、480种B 、240种C 、120种D 、96种7.名额分配问题隔板法:例7.10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?8.限制条件的分配问题分类法:例8.某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案?10.解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况: ①若甲乙都不参加,则有派遣方案48A 种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有38A 方法,所以共有383A ;③若乙参加而甲不参加同理也有383A 种; 9.解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的分配方案为6984C =种.7.解析:把四名学生分成3组有24C 种方法,再把三组学生分配到三所学校有33A 种,故共有234336C A =种方法.说明:分配的元素多于对象且每一对象都有元素分配时常用先分组再分配.8.答案:B .5.解析:先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人承担乙项任务,第三步从另外的7人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有21110872520C C C =种,选C .6.答案:A .9.多元问题分类法:元素多,取出的情况也多种,可按结果要求分成不相容的几类情况分别计数,最后总计.例9.(1)由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的共有A 、210种B 、300种C 、464种D 、600种(2)从1,2,3…,100这100个数中,任取两个数,使它们的乘积能被7整除,这两个数的取法(不计顺序)共有多少种?(3)从1,2,3,…,100这100个数中任取两个数,使其和能被4整除的取法(不计顺序)有多少种?10.交叉问题集合法:某些排列组合问题几部分之间有交集,可用集合中求元素个数公式11.解析:按题意,个位数字只可能是0、1、2、3和4共5种情况,分别有55A 、113433A A A 、113333A A A 、113233A A A 和1333A A 个,合并总计300个,选B . 12.解析:被取的两个数中至少有一个能被7整除时,他们的乘积就能被7整除,将这100个数组成的集合视为全集I,能被7整除的数的集合记做{}7,14,21,98A =共有14个元素,不能被7整除的数组成的集合记做{}1,2,3,4,,100I A =ð共有86个元素;由此可知,从A 中任取2个元素的取法有214C ,从A 中任取一个,又从I A ð中任取一个共有111486C C ,两种情形共符合要求的取法有2111414861295C C C +=种.13.解析:将{}1,2,3,100I =分成四个不相交的子集,能被4整除的数集{}4,8,12,100A =;能被4除余1的数集{}1,5,9,97B =,能被4除余2的数集{}2,6,,98C =,能被4除余3的数集{}3,7,11,99D =,易见这四个集合中每一个有25个元素;从A 中任取两个数符合要;从,B D 中各取一个数也符合要求;从C 中任取两个数也符合要求;此外其它取法都不符合要求;所以符合要求的取法共有211225252525C C C C ++种.④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另外两个城市有28A 种,共有287A 方法.所以共有不同的派遣方法总数为433288883374088A A A A +++=种.()()()()n A B n A n B n A B =+-.例10.从6名运动员中选出4人参加4×100米接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少种不同的参赛方案?11.定位问题优先法:某个或几个元素要排在指定位置,可先排这个或几个元素;再排其它的元素。
排列组合一、相临问题——捆绑法例1.7名学生站成一排,甲、乙必须站在一起有多少不同排法?解:两个元素排在一起的问题可用“捆绑”法解决,先将甲乙二人看作一个元素与其他五人进行排列,并考虑甲乙二人的顺序,所以共有种。
评注:一般地: 个人站成一排,其中某个人相邻,可用“捆绑”法解决,共有种排法。
二、不相临问题——选空插入法例2.7名学生站成一排,甲乙互不相邻有多少不同排法?解:甲、乙二人不相邻的排法一般应用“插空”法,所以甲、乙二人不相邻的排法总数应为:种 .评注:若个人站成一排,其中个人不相邻,可用“插空”法解决,共有种排法。
三、复杂问题——总体排除法在直接法考虑比较难,或分类不清或多种时,可考虑用“排除法”,解决几何问题必须注意几何图形本身对其构成元素的限制。
例3.(1996年全国高考题)正六边形的中心和顶点共7个点,以其中3个点为顶点的三角形共有多少个.解:从7个点中取3个点的取法有种,但其中正六边形的对角线所含的中心和顶点三点共线不能组成三角形,有3条,所以满足条件的三角形共有-3=32个.四、特殊元素——优先考虑法对于含有限定条件的排列组合应用题,可以考虑优先安排特殊位置,然后再考虑其他位置的安排。
例4.(1995年上海高考题) 1名老师和4名获奖学生排成一排照像留念,若老师不排在两端,则共有不同的排法种.解:先考虑特殊元素(老师)的排法,因老师不排在两端,故可在中间三个位置上任选一个位置,有种,而其余学生的排法有种,所以共有=72种不同的排法.例5.(2000年全国高考题)乒乓球队的10名队员中有3名主力队员,派5名队员参加比赛,3名主力队员要安排在第一、三、五位置,其余7名队员选2名安排在第二、四位置,那么不同的出场安排共有种.解:由于第一、三、五位置特殊,只能安排主力队员,有种排法,而其余7名队员选出2名安排在第二、四位置,有种排法,所以不同的出场安排共有=252种.五、多元问题——分类讨论法对于元素多,选取情况多,可按要求进行分类讨论,最后总计。
排列组合应用题基本解法举例〔关键词〕排列;组合;间接法;捆绑法;插空法;消序法虽然关于排列、组合的应用题是千变万化的,但其解题思路却离不开“分步相乘,分类相加,有序排列,无序组合”的原则.要熟练掌握解题技巧,我们还必须掌握处理排列、组合问题的一些基本技巧、方法.下面举列说明.1. 特殊位置法例1:从10人中选3人站成一排,其中甲不站首位,共有多少种不同排法?分析:首位是特殊位置,先排首位有A种排法,再排其余两位有A种排法,分步相乘得AA=648.2. 间接法例2:有7人站成一排,其中甲不站首位,且乙不站末位,共有多少种不同排法?分析:可用间接法得A-2A+A.其中甲站首位的方法有A种,乙站末位的方法有A种,包含甲站首位且乙站末位的情况有A种.3. 捆绑法例3:6件不同商品排成一排,其中甲、乙、丙3件商品一定要排在一起,共有多少种不同排法?分析:先把甲、乙、丙捆绑起来当一个元素参加排列有A种排法,然后这3件商品内部再排列有A种排法.分步相乘得AA=144.对于有相邻要求的排列组合题,可用此法.4. 插空法例4:有5个男生和4个女生排成一排,其中女生不能相邻,有多少种不同排法?分析:第一步,先排5个男生有A种排法;第二步,5个男生之间(包括两端)的6个空位中插入4个女生有A种排法.由分步相乘法得AA=43200.5. 先选后排法例5:从8个男生和4个女生中选3个男生2个女生,担任5种不同的工作,有多少种方法?分析:AA为错解,因为漏掉了男、女生的混合排列.正确解法用先选后排法,即先按要求选出5人有CC种方法,后进行排列有A种方法,由分步相乘法得CCA=40320.6. 消序法例6:有身高各不相同的10个人站成一排,要求甲、乙、丙3人从左边顺次一个比一个低(可以不相邻),共有多少种不同排法?分析:首先不考虑限制条件,共有A种不同排法;其次对甲、乙、丙3人的排列消序得:=604800,即共有604800种排法.7. 平均分组法例7:A、B、C、D、E、F 6人平均分成三组下棋,有多少种不同分法?分析:CCC为错解,其中有重复.如:6人中先选A、B为一组,再在剩余4人中选C、E为一组,最后剩余2人D、F为一组;6人中先选C、E为一组,再在剩余4人中选A、B为一组,最后剩余2人D、F为一组.以上两种不同分法得到的结果是完全相同的,即A、B为一组,C、E为一组,D、F为一组.不难发现,错解对这一种分法算了6次.故易得,正确解法为=15.8. 查字典法例8:由0、1、2、3、4、5六个数字,可以组成多少个没有重复数字且比324105大的六位数?分析:从高位排查如下:(1)查首位有4×××××、5×××××,故有2A个数;(2)查前两位有34××××、35××××,故有2A个数;(3)查前三位有325×××,故有A个数;(4)查前四位有3245××,故有A个数;(5)查前五位有324150,故有1个数.故共有:2A+2A+A+A+1=297个数.。
求解排列组合应用题的“八字诀”分——注意利用分类计数原理和分步计数原理解题。
对于一个比较复杂的排列组合应用问题;通常情况下,可以通过“分类”、“分步”等手段分解成若干个易于解决的小问题,然后各个击破之。
特——从特殊的元素、特殊的位置入手解题。
附条件的排列组合应用问题往往涉及一些特殊的元素或特殊的位置;对特殊的元素和特殊的位置作特殊的照顾,则容易找到通向成功之路的入口处。
反——利用“正难则反”的原则解题。
当问题的正面情况错综复杂时,即正面进攻很难奏效时,可以考虑从问题的反面入手,有时会帮你进入“柳暗花明”的境界。
等——利用概率相等解题。
充分利用各元素在每个位置上出现的概率相等,有时可以直捣题目结论。
化——注意用转化思想指导解题。
许多排列组合应用问题,表面上看似乎是风马牛不相及,若能用转化的思想方法剥去其外包装,则会发现其本质是相同的,仅仅是问题的“情境”不同而已。
转化思想是我们通向成功彼岸的指路明灯,对此要引起特别的重视。
捆——解决若干元素必须排在一起的重要解题技巧。
插——解决若干元素必须互不相邻的重要解题技巧。
推——运用递推关系解决排列组合应用问题。
递推方法是把复杂问题化归为简单问题,未知问题转化为已知问题的重要手段之一,也是应用转化思想指导解题的重要体现。
若能对上述“八字诀”做到烂熟于心,又能对具体情况作具体分析,合理地选择方法和技巧,并综合运用之;则通常情况下能立于不败之地。
下面通过几个例题的解答和评注,说明“八字诀”的具体应用。
例2.(1994年上海高考题)计划在某画廊展示出10幅不同的画,其中1幅水彩画,4幅油画,5幅国画,排成一行陈列,要求同一品种的画必须放在一起,并且水彩画不放在两端,那么不同的陈列方式有( )种A .5544A A B .554435A A A C .554413A A A D .554422A A A解:第一步:确定4幅油画的相对位置(捆在一起)的方法数44A . 第二步:确定5幅国画的相对位置(捆在一起)的方法数55A . 第三步:确定国画和油画的相对位置的方法数22A ,再把水彩画插在国画和油画之间11A . ∴满足条件的陈列方式有:224544A A A ⨯⨯种故选D 。
评注:由于本题的主要附加条件是“连在一起”,故容易相到使用“捆”的技巧。
例3.(2002年全国高考题)从正方体的6个面中选取3个面,其中有两个面不相邻的选法共有( ) A.8种 B.12种 C.16种 D.20种解评:由于正面考虑比较复杂,而问题的反面即为三个面两两相邻,一个顶点对应于一种取法,故用“正难则反”的方法解之,即12820836=-=-C 种故选B 。
例4.五个成年人和两个小孩(一男一女)排成一排照相,要求每个小孩两边都是成年人,且小女孩要和其母亲(五个成年人之一)排在一起,问:有多少种不同的排法?解:第一步:从其他四位成年人中选出一人和小女孩的母亲排在小女孩的两边成“成女母”的方法数为:82214=⋅A C 。
第二步:把“成女母”看成一个成年人和另外三位成年人排成一排的方法数:2444=A第三步:把小男孩插入相应的位置的方法数为:313=A .∴满足条件的排法数为:8×24×3=576.评注:①由于小女孩最为特殊,故首先照顾小女孩,即从特殊的元素入手; ②小女孩必须和母亲在一起,且两边都是成年人,故易想到用“捆”的技巧; ③由于小男孩必须排在两成年人之间,故可采用“插”的技巧。
例5.编号为1.2.3……n 的n 个人,坐到编号为1.2.3……n 的n 把椅子上,且每个人都不对号入座的方法数记为n x 。
求,54321,,,,x x x x x 。
解:易见:1x =0 ,12=x ,23=x ,∵n 个人坐到n 把不同的椅子上的方法数为nnA 。
其中: 有且仅有n 个对号入座的方法数为:1.有且仅有(n-1)个人对号入座的方法数为:11x C n . 有且仅有(n-2)个人对号入座的方法数为:22x C n . 有且仅有(n-3)个人对号入座的方法数为:33x C n . …………………………………………………… 有且仅有(n-k )个人对号入座的方法数为:k k n x C . …………………………………………………… 有且仅有1个人对号入座的方法数为:11--n n nx C .有且仅有0个人对号入座的方法数为:n x . ∴n nA =1+11x C n +22x C n +33x C n +……+11--n n n x C +n x . 令n=4可得:24=1+224x C +334x C +4x =1+6+8+4x ∴4x =9.令n=5可得:120=1+225x C +335x C +445x C +5x =1+10+20+45+5x ,5x =44. 评注:①给出的问题本身就有点递推数列的“味道”,故选择递推方法解之。
②在实施递推策略的过程中,注意到问题的反面——至少有一人对号入座的问题已经解决,故又使用了“正难则反”的解题策略。
③从理论上讲,上述给出的公式已彻底解决了n 个元素对n 个位置的错位排列问题。
例6:(1993年全国高考题)同室4人然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,则4张贺年卡的不同分配方式有( )A.6种B.9种C.11种D.23种解评:本题可转化为:编号为:1.2.3.4的四个人坐在编号为1.2.3.4的四把椅上,4人都不对号入座的方法数为多少?由例5可知:4x =9.故选(B ).例7:4对夫妻排成一排照相,每对夫妻要排在一起的方法数为多少? 解:第一步:请每对夫妻各自手拉手(捆)的方法数为:2×2×2×2=16. 第二步:把每对夫妻看成一个人排成一排的方法数为:2444=A .∴满足条件的排法数为:16×24=384.评注:由于每对夫妻要排在一起,故使用先捆后排的策略。
例8.4对夫妻排成前后两排,每排4人,使每对夫妻前后对号的排法有多少种? 解评:易见本题和例7是同一个问题,故方法数为384.例9.4对夫妻排成前后两排,每排4人,使每对夫妻前后都不对号的排法有多少种?解:第一步:对四对夫妻进行重新组合,建立4个新的临时家庭,使每个家庭一男一女,但不是夫妻,由例5可知其方法数为4x =9.第二步:对四个临时家庭进行排队,由例8解法可知,其方法数为384. ∴满足条件的排法数为:9×384=3456.评注:本题看似复杂,但利用分步计数原理可以分解为两个小题,事实上本题可以看成是由例6和例8组合并成的。
各写一张贺年卡,先集中起来,二 知识要点 (一).两个计数原理:1.分类计数原理:做一件事,完成它可以有n 类办法,在第一类办法中有m 1种不同的方法,在第二类办法中有m 2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 = m 1+ m 2+ m 2+…+ m n 种不同的方法.(分类满足的条件是不重不漏).2.分步计数原理:做一件事,完成它需要分成n 个步骤,做第一步有m 1种不同的方法,做第二步有m 2种不同的方法,…,做第n 步有m n 种不同的方法,那么完成这件事共有N = m 1× m 2× m 2×…× m n 种不同的方法.(注意分步的标准,既不重步也不漏步).3.注意:两个原理是解决以后问题的基础,多数的问题在解决的最后,都可以归结到这两个原理上来,特别要注意分步与分类的区别. (二)排列1.排列的定义:从n 个不同元素中,任取m (m ≤n )个元素(被取出的元素各不相同),按照一定的顺序排成一列,叫做从n 个元素中取出m 个元素的一个排列(有序性是排列的本质).2.排列数的定义:从n 个元素中取出m (m ≤n )个元素的所有排列的个数,叫做从n 个元素中取出m 个元素的排列数,用符号mnA 表示. 3.排列数公式:(1)当m<n 时,排列称为选排列,排列数为(1)(2)(1)mn A n n n n m =---+(必须熟记.) (2)当m=n 时,排列称为全排列,排列数为(1)(2)321!m n A n n n n =--⋅⋅=.规定0!1=.(3)排列数公式的另一种形式:!()!m n n A n m =-(在计算,化简,证明中用途比较大).(4)两个性质:①11mm n n A nA --=;②111m m mn n n A mA A ---=+.(三).组合1.组合的定义:从n 个不同元素中,任取m (m ≤n )个元素并成一组,叫做从n 个元素中取出m 个元素的一个组合(组合中的元素与顺序无关).2.组合数的定义:从n 个元素中取出m (m ≤n )个元素的所有组合的个数,叫做从n 个元素中取出m 个元素的组合数,用符号mn C 表示. 3.组合数公式:(1)基本公式(1)(2)(1)(1)(2)21m mn nm m A n n n n m C A m m m ---+==--⋅(必须熟记.)(2)组合数公式的另一种形式:!(,*)!()!m n n C m n n N m n m =≤∈-(在计算,化简,证明中用途比较大).规定01n C =.(3)两个性质:①mn m nnC C -=;②11m m m n n n C C C -+=+.(两个很重要的公式,一定要记住). 4.排列组合常见问题解题策略: (1).特殊元素优先安排的策略; (2).合理分类与准确分步的策略; (3).排列、组合混合问题先选后排的策略; (4).正难则反、等价转化的策略; (5).相邻问题捆绑处理的策略; (6).不相邻问题插空处理的策略; (7).定序问题除法处理的策略; (8).分排问题直排处理的策略;(9).“小集团”排列问题中先整体后局部的策略; (10).构造模型的策略. (四)二项式定理1.二项式定理:一般地,对于任意正整数n ,都有:011()()n n n r n r rn nn n n n a b C a C a b C a b C b n N --+=++++++∈这个公式所表示的定理叫做二项式定理,右边的多项式叫做()na b +的二项展开式,其中系数(0,1,2,,)r n C r n =叫做二项式系数,式中的r n r rn C a b -叫做二项式的通项公式,用1r T +表示,式展开式中的第r +1项.2.二项式系数的性质①对称性:与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等,即mn mnnC C -=.②增减性与最大值:如果二项式的幂指数是偶数,中间一项的二项式系数最大;如果二项式的幂指数是奇数,中间两项的二项式系数相等并且最大.当n 是偶数时,n +1是奇数,展开式共有n +1项,所以展开式有中间一项,并且这一项的二项式系数最大,最大为2n nC .当n 是奇数时,n +1是偶数,展开式共有n +1项,所以展开式有中间两项,并且这两项的二项式系数相等并且最大,最大为1122n n nnCC-+=.③各项二项式系数的和:0122nn nn n n C C C C ++++=. 奇数项的二项式系数和等于偶数项的系数和:02413512n nn n n n n C C C C C C -+++=+++=.3.展开式中各项的系数和:只需要将变元值令为1,算出值即可.4.二项展开式中系数最大问题①由二项式系数性质可知,当项数n 是偶数时,展开式中二项式系数最大的项是中间项,最大为2n nC ;当n 是奇数时,展开式中二项式系数最大的项为中间两项,最大为1122n n nnCC-+=.②展开式中系数与二项式系数不同,设1r t +是展开式中1r T +项的系数,若1r T +项为系数最大的值,则必有112,0,r r r r t t r n t t +++≥⎧≤≤⎨≥⎩.由此不等式组,可确定r 的值,从而确定系数最大的项. (五)概率1.随机事件的概率 (1)基本概念①随机事件:在一定条件下可能发生也可能不发生的事件. ②必然事件:在一定条件下必然要发生的事件. ③不可能事件:在一定条件下不可能发生的事件.④基本事件:一次试验连同其中出现的每一个结果称为一个基本事件. (2)随机事件的概率①定义:一般地,在大量重复进行同一试验时,事件A 发生的频率mn总是接近于某一个常数,在它附近摆动,这时就把这个常数叫做事件A 的概率,记作:P(A).②必然事件的概率为1,不可能事件的概率为0,所以随机事件的概率0≤P(A)≤1. (3)等可能事件的概率①一次试验连同其中可能出现的每一个结果称为一个基本事件,通常一次试验中的某一事件A 由几个基本事件组成.如果一次试验中可能出现的结果有n 个,即此试验由n 个基本事件组成,而且每一个结果出现的可能性都相等,那么每一个基本事件的概率都是1n.如果某个事件A 的结果有m 个,那么事件A 的概率为()m P A n=. ②求等可能事件的基本步骤:A.算出基本事件的总个数n ;B.算出事件A 中包含基本事件的个数m ;C.算出事件A 的概率,()m P A n=. 2.互斥事件有一个发生的概率(1)基本概念:①互斥事件:事件A 与B 不可能同时发生,这种不可能同时发生的两个事件叫做互斥事件. ②对立事件:其中必有一个发生的互斥事件叫做对立事件,事件A 的对立事件记作A .③两个对立事件一定是互斥事件,反之两个互斥事件不一定是对立事件;两个事件对立是两个事件互斥的充分非必要条件;两个事件互斥是两个事件对立的必要非充分条件. (2)事件A+B 的意义及其概率运算公式①若事件A,B 互斥,事件A+B 的含义是A,B 中有一个发生且只有一个发生,只有对于互斥事件才能运用概率运算的加法公式.②如果事件A,B 互斥,那么P (A+B )=P (A )+P (B ).③如果事件A 1,A 2,A 3,…,A n 彼此互斥,则P (A 1+A 2+…+A n )= P (A 1)+P (A 2) +…+P (A n ). ④对立事件A 与A 的概率和等于1,即()()()1()1()P A P A P A A P A P A +=+=⇒=-.3.相互独立事件同时发生的概率 (1)相关概念:①相互独立事件:如果事件A (或B )是否发生对事件B (或A )发生的概率没有影响,那么这样的两个事件叫做相互独立事件.②性质:如果事件A 与B 相互独立,那么,,A B A A B 与与B 与也都是相互独立的.③事件A ·B :表示相互独立事件A 与B 同时发生的事件.(2)两个相互独立事件A 与B 同时发生的概率公式: P (A ·B )=P (A )·P (B ).(3)推广:如果事件A 1,A 2,A 3,…,A n 相互独立,则P (A 1·A 2·…·A n )= P (A 1)·P (A 2)·…·P (A n ). (4)两个相互独立事件A 与B 至少有一个发生的概率:()1()P A B P A B +=-⋅. (5)相互独立事件同时发生的概率的乘法公式求概率的解题步骤: ①确定诸事件是相互独立的; ②确定诸事件会同时发生;③先求每个事件发生的概率,再求其积. 4.独立重复试验n 次独立重复试验中事件A 恰好发生k 次的概率记为()n P k ,设在一次试验中事件A 发生的概率是P ,则()(1)k k n kn n P k C P P -=-.。