高二数学排列组合解题技巧综合复习
- 格式:ppt
- 大小:409.50 KB
- 文档页数:15
巧解排列、组合题排列组合问题的特点是:题型多样,思维抽象,小巧新颖,解法别致.因此,解决排列组合问题,首先要认真审题,弄清题意,注重挖掘题中的隐含条件;其次要抓住问题的本质特征,采用合理恰当的方法来处理.但具体解题过程中,要注意以下几点:总的原则——合理分类与准确分步.即按元素的性质进行分类,按事情发生的连续过程分步,做到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏.两种思路——直接法,间接法.三种途径——以元素为主,先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素;以位置为主,先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置;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.排列组合问题虽然种类繁多,方法多变,但从高考的角度来看,主要考查的是基础知识和基本方法,重点考查抽象概括能力、分析探究能力和综合解决问题的能力.下面,结合高考的要求、考查的题型,谈谈解决排列组合问题的基本策略与方法.一、人或数的问题:高考对排列组合问题的考查,多以人或数的问题出现,内容基础,题型常规,注重考查通性通法.例1、在由数字0、1、2、3、4、5所组成的没有重复数字的四位数中,不能被5整除的数共有()个.解1:(元素优先法)根据所求四位数对0和5两个元素的特殊要求将其分为四类:①含0不含5,共有1324C A =48(个);②含5不含0,共有1334C A =72(个);③含0也含5,共有112224C C A =48(个);④不合0也不含5,共有44A =24(个).所以,符合条件的四位数共有48+72+48+24=192(个).解2:(位置优先法)根据所求四位数对首末两位置的特殊要求可分三步:第一步:排个位,有14C 种方法;第二步;排首位,有14C 种方法;第三步:排中间两位,有24A 种方法.所以符合条件的四位数共有14C 14C 24A =192(个).解3:(排除法)数字0、1、2、3、4、5组成的没有重复数字的四位数有1355300C A =个,能被5整除的数有二类:个位数为0的有3560A =个;个位数为5的有241484A C =个;故符合条件的四位数共有300-60-48=192个.例2、6个人参加4×100接力,甲不跑第一棒,乙不跑第二棒的安排方式有种.解:此例为元素多于位置的情形,可按“含”或“不含”某个元素进行分类:①甲、乙都不参加的安排方法有A 44=24种;②甲参加而乙不参加时,可从余下4人中选3人有C 34种选法.由于甲不跑第一棒,故第一棒可从剩下的三人中选一人有C 13种选法,余下三棒有A 33种安排方法,共有C 34·C 13·A 33=72种方法(或甲不跑第一棒时,可安排甲跑第二、三、四棒中的任一棒,有C 13种方法,余下三棒有A 33种安排方法);③乙参加而甲不参加,同理有72种方法;④甲乙都参加时,由题意有C 24(A 33+A 33-A 22)=60种方法(排除法).故共有24+72+72+60=228种安排方法.例3、用1,2,3,4,5,6,7,8组成没有重复数字的八位数,其中1与2相邻、3与4相邻、5与6相邻、7与8不相邻的八位数共有个.解:此为“相邻”与“不相邻”问题.先“相邻”排列成三个“大元素”,再三个“大元素”排列,最后不相邻的两个元素7与8“插空”,共有2223222234576A A A A A =种.例4、三个学校分别有1名、2名、3名学生获奖,这6名学生排成一排合影,则同校的任何两名学生都不能相邻的排法有种.解:由题意可分两类:①先在6个位置上排第一个学校的三名学生,两两不相邻如图:即3名学生每两名隔一个空位有2种排法,剩下的三个空位中再选2个排第二个学校的2名同学,最后一名同学自动确定位子,此时有232323272C A A =种排法;②第一个学校的3名同学中有两名中间隔两个位子的有两种排法(如图):剩下的3个位子中,挨着的两个不能同时选,所以从另外两个中选,最后一名同学自动确定位子,此时有132322248C A A =种排法.故满足题设条件的排法共有120种排法.例5、用0、1、2、3、4、5、6七个数字组成没有重复数字的五位数,若数字3不在百位,数字5不在个位,共有多少个这样的五位数.解:(集合法)设M={从七个数中任取五个数的排法},A={0在首位的排法},B={3在百位上的排法},C={5在个位上的排法},如图,则满足条件的五位数共有:card (M )-card (A )-card (B )-card (C )+card (A∩B)+card (B∩C)+card (C∩A)-card (A∩B∩C )=16083324354657=-+-A A A A 个.例6、有2个1,3个2,4个3共9个数字排成一排,有多少种排法.解:(角色转换法)将数字作为元素,则这是九个元素排在九个位置上的“不尽相异元素的全排列”问题.若将九个位置作为元素,则问题转化为“相异元素不许重复的组合问题”,即共有1260443729=C C C 种不同的排法.例7、回文数是指从左到右读与从右到左读都一样的正整数.如22,121,3443,94249等.显然2位回文数有9个:11,22,33,…,99.3位回文数有90个:101,111,121,…,191,202,…,999.则(1)4位回文数有个;(2)21()n n ++∈N 位回文数有个.解:(1)4位回文数只用排列前面两位数字,后面数字就可以确定,但是第一位不能为0,有9(1~9)种情况,第二位有10(0~9)种情况,所以4位回文数有90109=⨯种.(2)法一、由上面多组数据研究发现,2n+1位回文数和2n+2位回文数的个数相同,所以可算出2n+2位回文数的个数。
高中数学排列组合问题的常见解题方法和策略江西省永丰中学陈保进排列组合问题是高中数学的一个难点,它和实际问题联系紧密,题型多样,解题思路灵活多变,学生不容易掌握。
下面介绍一些常见的排列组合问题的解题方法和策略。
1.相邻问题捆绑法:将相邻的几个元素捆绑成一组,当作一个大元素参与排列例1:A ,B ,C ,D ,E 五人站成一排,如果A ,B 必须相邻,则不同的排法种数为_____解析:把A ,B 捆绑,视为一个整体,整体内部排序,有22A 种情况,再将整体和另外三人排序,有44A 种情况,所以答案为22A ×44A =48注意:小集团问题也可以用捆绑法变式1:7人排成一排,甲、乙两人中间恰好有3人,则不同的排法有_____种解析:把甲、乙及中间3人看作一个整体,答案为720333522=⨯⨯A A A 2.不相邻问题插空法:不相邻问题,可先把其他元素全排列,再把需要不相邻的元素插入到其他元素的空位或两端例2:七人并排站成一行,如果甲乙丙两两不相邻,那么不同的排法种数是_____解析:先将其它4人全排列,共44A 种情况,再将甲乙丙插入到其他4人的空位或两端,共35A 种情况,所以答案为44A ×35A =14403.定序问题用除法:若要求某几个元素必须保持一定的顺序,可用除法例3:A ,B ,C ,D ,E 五人站成一列,如果A 必须在B 前面,则不同的排法种数有_____解析:先将5人全排列,共55A 种情况,考虑A ,B 的顺序有22A 种,符合题意的只有一种,所以答案为602255=A A 4.特殊元素优先考虑例4:8名男生排成一排,其中甲不站最左边,乙不站最右边,有种排法解析:①甲在最右边时,其他的可全排,有77A 种不同排法②甲不在最右边时,可从余下6个位置中任选一个,有16A 种,再排乙,有16A 种排法,其余人全排列,共有77A +16A ×16A ×66A =30960种不同排法5.特殊位置优先考虑例5:从6名志愿者中选出4人分别从事翻译、导游、导购、保洁四项不同的工作,若其中甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,则不同的选派方案共有种解析:翻译工作是特殊位置,先选择一人参加翻译工作,14C 种情况,再从其他5人中选择5人参加导游、导购、保洁工作,有35A 种情况,答案为14C ×35A =2406.分组、分配问题:先分组后分配,如果是整体平均分组或部分平均分组,最后计算组数时要除以n n A (n 为均分的组数),避免重复计数例6:将6本不同的书分给甲、乙、丙3名学生,其中一人得1本,一人得2本,一人得3本,则有________种不同的分法解析:第一步把书按数量1,2,3分成三组,不是平均分组,有332516C C C 种情况,第二步将分好的3组分到3名学生,有33A 种方法,故共有3606033=⨯A 种情况A BC DE变式1:将6本不同的书分给甲、乙、丙3名学生,其中有两人各得1本,一人得4本,则有________种不同的分法解析:第一步把书按数量1,1,4分成三组,为部分平均分组,有1522441516=A C C C 种情况,第二步将分好的3组分到3名学生,有33A 种方法,故有901533=⨯A 种情况变式2:将6本不同的书分给甲、乙、丙3名学生,每人得2本,则有_______种不同的分法解析:第一步把书按数量2,2,2分成三组,为整体平均分组,有1533222426=A C C C 种情况,第二步将分好的3组分到3名学生,有33A 种方法,故有901533=⨯A 种情况变式3:某学校派出5名优秀教师去边远地区的三所中学进行教学交流,每所中学至少派一名教师,则不同的分配方法有_____种解析:①按照人数2,2,1分成3组;②按照人数3,1,1分成3组答案为15033221112353322112325=⨯+⨯A A C C C A A C C C 7.正难则反,考虑反面:例7:从10名大学毕业生中选3个人担任村长助理,则甲、乙至少有1人入选,而丙没有入选的不同选法的种数为解析:493739=-C C 此法适用于至多、至少、有、没有这类问题8.分类法(含多个限制条件的排列组合问题、多元问题)例8:甲、乙、丙、丁四位同学高考之后计划去A ,B ,C 三个不同社区进行帮扶活动,每人只能去一个社区,每个社区至少一人.其中甲必须去A 社区,乙不去B 社区,则不同的安排方法种数为解析:分2种情况,①乙去A 社区,再将丙丁二人安排到B ,C 社区,有22A 种情况,②乙不去A 社区,则乙必须去C 社区,若丙丁都去B 社区,有1种情况,若丙丁中有1人去B 社区,则先在丙丁中选出1人,安排到B 社区,剩下1人安排到A 或C 社区,有2×2=4种情况,所以答案为2+1+4=7变式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个解析:元素多,取出的情况多种,个位数字可能是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 个数,合计为300个变式2:在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖.将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况有________种解析:只需考虑三张奖券的归属情况,①有三人各得一张奖券,情况数为34A ;②一人获两张奖券一人获一张奖券,情况数为362423=A C ,故答案为609.可重复的排列求幂法例9:把6名实习生分配到7个车间实习,每个车间人数不限,共有种不同方法解析:每名实习生有7种分配方法,答案为7×7×7×7×7×7×7=76种不同的分法10.多排问题单排法例10:6个不同的元素排成前后两排,每排3个元素,那么不同的排法种数是解析:先排前排,36A 种情况,再排后排,33A 种情况,答案为720663336==⨯A A A如果没有条件限制,把元素排成几排和排成一排情况一样多变式1:8个人排成前后两排,每排4人,其中甲乙要排在前排,丙要排在后排,有种排法解析:先排甲乙和丙,还剩5个位置,让5个人做全排列,答案为5760551424=⨯⨯A A A 11.相同元素的分配问题隔板法(名额分配问题也可用隔板法)例11:将7个相同的小球放入四个不同的盒子,每个盒子都不空,放法有种解析:可以在7个小球的6个空位中插入3块木板,每一种插法对应一种放法,故放法有3620C =种变式1:把20个相同的球全放入编号分别为1,2,3的三个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于其编号数,则有种放法解析:先向1,2,3号三个盒子中分别放入0,1,2个球后还余下17个球,然后再把这17个球分成3份,每份至少一球,运用隔板法,共有216120C =种放法12.选排问题先取后排例12:10名同学合影,站成了前排3人,后排7人,现摄影师要从后排7人中抽2人站前排,其他人的相对顺序不变,则不同调整方法的种数为解析:首先从后排的7人中抽2人,有27C 方法;再将这2人安排在前排,第一人有4种放法,第二人有5种放法,答案为2745420C ⨯⨯=变式1:摄像师要对已坐定一排照像的6位小朋友的座位顺序进行调整,要求其中恰有3人座位不调整,则不同的调整方案的种数为______解析:从6人中任选3人有36C 种情况,将这3人位置全部进行调整,有1112112C C C ⨯⨯=种情况,答案为36240C ⨯=13.部分合条件问题排除法例13:以正方体的顶点为顶点的四面体共有个解析:正方体8个顶点从中每次取四点,理论上可构成48C 个四面体,但6个表面和6个对角面的四个顶点共面都不能构成四面体,所以答案为481258C -=变式1:四面体的顶点和各棱中点共10点,在其中取4个不共面的点,不同的取法共有种A、150种B、147种C、144种D、141种解析:从10个点中任取4个的组合数为410210C =,其中4点共面的分三类:①4点在同一侧面或底面的共4组,即46460C ⨯=种②每条棱上的三点和它的对棱的中点共面,这样的共6种③所有棱的6个中点中,4点构成平行四边形共面的有3种答案为210-(60+6+3)=14114.构造模型,等价转化例14:马路上有编号为1,2,3…9九只路灯,现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的二盏或三盏,也不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有多少种?解析:此问题相当于一个排对模型,在6盏亮灯的5个空隙中插入3盏不亮的灯种方法。
高中数学中的排列与组合解题技巧在高中数学中,排列与组合是一个重要的概念和解题方法。
排列与组合涉及到数学中的计数和选择问题,掌握解题技巧对于理解和应用数学知识至关重要。
本文将介绍一些高中数学中排列与组合的解题技巧,帮助学生更好地理解和应用这一知识点。
一、排列的解题技巧排列是指从给定的元素中选取若干个元素按照一定顺序排列的结果。
在解决排列问题时,需要注意以下几个技巧:1. 使用排列的知识计算全排列:全排列是指将所有元素按照不同顺序排列的结果。
当需要计算给定元素全排列的数量时,可以使用排列的知识进行计算。
例如,在班级中选取任意3名同学参加演讲比赛,全排列的数量为P(全,3)。
2. 全排列中的重复元素处理:在计算全排列时,如果存在重复的元素,需要考虑重复元素的情况。
可以先计算全排列的总数,再除以重复元素的排列数量。
例如,在字母“MATH”中,字母“A”重复了2次,在计算全排列时,需要除以2!来消除重复的排列。
3. 限制条件下的排列计算:在一些题目中,可能会有某些元素需要满足一定的限制条件才能参与排列。
在解决这类问题时,需要先确定限制条件下可选的元素数量,再进行排列计算。
例如,从1-10中选取3个数字,要求所选数字之间的差值不小于2,可以先确定可选数字的范围,然后计算排列的数量。
二、组合的解题技巧组合是指从给定的元素中选取若干个元素无序地排列的结果。
在解决组合问题时,需要注意以下几个技巧:1. 使用组合的知识计算组合数量:组合的数量可以使用组合的公式进行计算。
例如,在10个人中选取3个人参加某项活动,可以使用组合的知识计算C(10, 3)。
2. 考虑组合的逆问题:在一些题目中,可能需要求解满足特定条件的组合数量。
此时可以考虑组合的逆问题,即求解不满足条件的组合数量,然后用总组合数量减去不满足条件的组合数量,得到满足条件的组合数量。
例如,在一组数字中,需要选出3个数字,使其和为15,可以先计算出不满足条件的组合数量,再用总组合数量减去不满足条件的组合数量。
高中数学排列组合解题技巧在高中数学中,排列组合是一个重要的概念和考点。
它涉及到对一组对象进行有序或无序地选择和排列的问题,常常出现在数学竞赛和高考中。
掌握排列组合的解题技巧对于提高数学成绩至关重要。
本文将介绍一些常见的排列组合题型,并提供解题技巧和例题分析,帮助高中学生和家长更好地掌握这一知识点。
一、排列问题排列问题是指从给定的一组对象中,按照一定的顺序选择一部分或全部对象的问题。
常见的排列问题有全排列、循环排列和有条件的排列等。
1. 全排列全排列是指从n个不同的元素中,按照一定的顺序选取m个元素进行排列的问题。
全排列的计算公式为P(n, m) = n! / (n-m)!,其中n!表示n的阶乘。
例题1:从1、2、3、4中任选3个数字,共有多少种排列方式?解析:根据全排列的计算公式,P(4, 3) = 4! / (4-3)! = 4! / 1! = 4 × 3 × 2 = 24。
因此,共有24种排列方式。
2. 循环排列循环排列是指将n个不同的元素排成一个环状,不计顺序的排列问题。
循环排列的计算公式为C(n) = (n-1)!,其中n!表示n的阶乘。
例题2:将1、2、3、4排成一个环状,共有多少种循环排列方式?解析:根据循环排列的计算公式,C(4) = (4-1)! = 3! = 3 × 2 = 6。
因此,共有6种循环排列方式。
二、组合问题组合问题是指从给定的一组对象中,按照一定的顺序选择一部分对象的问题。
与排列不同的是,组合不考虑对象的顺序,只关注对象的选择。
常见的组合问题有选择问题和有条件的组合等。
1. 选择问题选择问题是指从n个不同的元素中,按照一定的顺序选取m个元素的问题。
选择问题的计算公式为C(n, m) = n! / (m! × (n-m)!)。
例题3:从1、2、3、4中任选3个数字,共有多少种选择方式?解析:根据选择问题的计算公式,C(4, 3) = 4! / (3! × (4-3)!) = 4! / (3! × 1!) = 4。
高二数学排列组合的知识点归纳高二数学排列组合的知识点归纳排列组合公式/排列组合计算公式排列P------和顺序有关组合C-------不牵涉到顺序的问题排列分顺序,组合不分例如把5本不同的书分给3个人,有几种分法.排列把5本书分给3个人,有几种分法组合1.排列及计算公式从n个不同元素中,任取m(mn)个元素按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列;从n个不同元素中取出m(mn)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号p(n,m)表示.p(n,m)=n(n-1)(n-2)(n-m+1)=n!/(n-m)!(规定0!=1).2.组合及计算公式从n个不同元素中,任取m(mn)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;从n个不同元素中取出m(mn)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c(n,m)表示.c(n,m)=p(n,m)/m!=n!/((n-m)!*m!);c(n,m)=c(n,n-m);从n个元素中取出r个元素的循环排列数=p(n,r)/r=n!/r(n-r)!.n个元素被分成k类,每类的个数分别是n1,n2,...nk这n个元素的全排列数为n!/(n1!*n2!*...*nk!).k类元素,每类的个数无限,从中取出m个元素的组合数为c(m+k-1,m).排列(Pnm(n为下标,m为上标))Pnm=n(n-1)....(n-m+1);Pnm=n!/(n-m)!(注:!是阶乘符号);Pnn(两个n分别为上标和下标)=n!;0!=1;Pn1(n为下标1为上标)=n组合(Cnm(n为下标,m为上标))Cnm=Pnm/Pmm;Cnm=n!/m!(n-m)!;Cnn(两个n分别为上标和下标)=1;Cn1(n为下标1为上标)=n;Cnm=Cnn-m公式P是指排列,从N个元素取R个进行排列。
公式C是指组合,从N个元素取R个,不进行排列。
排列组合问题的解题策略排列组合综合问题的一般解题规律:1)使用“分类计数原理”还是“分步计数原理”要根据我们完成某件事时采取的方式而定:“分类”表现为其中任何一类均可独立完成所给的事件,所以分类计数原理强调完成一件事情的几类办法互不干扰,相互独立,不论哪类办法都能将事情单独完成;而“分步”必须把各步骤均完成才能完成所给事件,所以分步计数原理强调各步骤缺一不可,需要依次完成所有步骤才能完成这件事,步与步之间互不影响,即前步用什么方法不影响后面的步骤采用的方法。
2)排列与组合定义相近,它们的区别在于是否与顺序有关。
3)处理排列、组合综合问题,一般思想是先选元素(组合),后排列,按元素的性质进行“分类”和按事件的过程“分步”,始终是处理排列、组合问题的基本原理和方法,掌握分类和分步的基本技能,达到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
总之,解决排列组合问题的基本规律,即:分类相加,分步相乘,排组分清,加乘明确;有序排列,无序组合;正难则反,间接排除等。
下面介绍几种常用的解题方法和策略。
一、特殊元素——优先考虑法。
对于特殊元素(位置)的排列组合问题,一般先考虑特殊,再考虑其他。
例1、用0,2,3,4,5,五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有(B )。
A. 24个 B.30个 C.40个 D.60个例2. (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.(72种)二.正难则反——总体排除法。
对于含“至多”或“至少”的排列组合问题,若直接解答多需进行复杂讨论,可以考虑“总体去杂”,即将总体中不符合条件的排列或组合删除掉,从而计算出符合条件的排列组合数的方法.例3、从4台甲型和5台乙型电视机中任意取出3台,其中至少要甲型与乙型电视机各一台,则不同的取法共有( )种.故选C.A.140种 B.80种 C.70种 D.35种例4.(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 35-3=32个.三.相邻问题——用捆绑法。
排列组合常见21种解题方法排列组合是高中数学中的重要知识点,也是考试中常见的题型。
在解决排列组合问题时,我们可以运用多种方法来求解,下面将介绍常见的21种解题方法。
1. 直接法,根据排列组合的定义,直接计算排列或组合的个数。
2. 公式法,利用排列组合的公式进行计算,如排列公式P(n,m)=n!/(n-m)!,组合公式C(n,m)=n!/(m!(n-m)!)。
3. 递推法,通过递推关系式求解排列组合问题,如利用排列数的递推关系P(n,m)=P(n-1,m)+P(n-1,m-1)。
4. 分类讨论法,将问题进行分类讨论,分别求解每种情况的排列组合个数,然后合并得出最终结果。
5. 组合数性质法,利用组合数的性质,如C(n,m)=C(n,n-m),C(n,m)=C(n-1,m)+C(n-1,m-1),简化计算过程。
6. 二项式定理法,利用二项式定理展开式子,求解排列组合问题。
7. 二项式系数法,利用二项式系数的性质,如n个不同元素的排列个数为n!,n个相同元素的排列个数为1,简化计算过程。
8. 容斥原理法,利用容斥原理求解排列组合问题,排除重复计算的部分。
9. 对称性法,利用排列组合的对称性质,简化计算过程。
10. 逆向思维法,从问题的逆向思考,求解排列组合问题。
11. 生成函数法,利用生成函数求解排列组合问题,将排列组合问题转化为多项式求解。
12. 构造法,通过构造合适的排列组合模型,求解问题。
13. 图论法,将排列组合问题转化为图论问题,利用图论算法求解。
14. 动态规划法,利用动态规划算法求解排列组合问题,降低时间复杂度。
15. 贪心算法法,利用贪心算法求解排列组合问题,简化计算过程。
16. 模拟法,通过模拟排列组合过程,求解问题。
17. 枚举法,将所有可能的排列组合情况列举出来,求解问题。
18. 穷举法,通过穷举所有可能的情况,求解问题。
19. 数学归纳法,利用数学归纳法证明排列组合的性质,求解问题。