高中数学 第一章《排列》教案1 新人教A版选修2-3
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1.2.1排列第一课时一、复习引入: 1分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n 类办法,在第一类办法中有1m 种不同的方法,在第二类办法中有2m 种不同的方法,……,在第n 类办法中有n m 种不同的方法那么完成这件事共有 12n N m m m =+++种不同的方法2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n 个步骤,做第一步有1m 种不同的方法,做第二步有2m 种不同的方法,……,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事有12n N m m m =⨯⨯⨯ 种不同的方法分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事 应用两种原理解题:1.分清要完成的事情是什么;2.是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;3.有无特殊条件的限制二、讲解新课:1问题:问题1.从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,有多少种不同的方法?分析:这个问题就是从甲、乙、丙3名同学中每次选取2名同学,按照参加上午的活动在前,参加下午活动在后的顺序排列,一共有多少种不同的排法的问题,共有6种不同的排法:甲乙 甲丙 乙甲 乙丙 丙甲 丙乙,其中被取的对象叫做元素解决这一问题可分两个步骤:第 1 步,确定参加上午活动的同学,从 3 人中任选 1 人,有 3 种方法;第 2 步,确定参加下午活动的同学,当参加上午活动的同学确定后,参加下午活动的同学只能从余下的 2 人中去选,于是有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,在 3 名同学中选出 2 名,按照参加上午活动在前,参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有 3×2=6 种,如图 1.2一1 所示.把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题可叙述为:从3个不同的元素 a , b ,。
1.2. 排列-人教A版选修2-3教案一、教学目标1.了解排列的基本概念和表示方法。
2.掌握计算排列数的方法。
3.了解排列在实际问题中的应用。
二、教学重难点1.排列的计算方法。
2.排列在实际问题中的应用。
三、教学过程1. 导入新知识通过一道小学奥数题引出排列的定义:“从1、2、3、4、5中任选三个数字,使它们按从小到大排列,一共有几种不同的排列方法。
”引导学生思考:如何计算不同的排列方法?引出排列的定义和计算方法。
2. 讲解排列的定义和表示方法1.定义指从给定的n个不同元素中任取m(m≤n)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个元素的排列。
2.表示方法n个不同元素的排列数用P(n,m)表示。
3. 计算排列的方法1.直接法P(n, m) = n × (n-1) × (n-2) × … × (n-m+1)2.递推法P(n, m) = P(n-1, m-1) × n4. 讲解排列在实际问题中的应用以“某地A、B、C、D四地之间的交通状况如下,从A到D依次有几种不同的行车路线?”为例,引导学生理解排列在实际问题中的应用。
5. 练习1.有10个小球,从中任选3个小球排成一排,一共有几种不同的排列方法?2.有7人参加比赛,其中前三名获奖。
一共有多少种不同的获奖方式?3.12个棋子排成一排,其中两个棋子不能相邻在一起,一共有几种不同的排列方法?6. 实践应用1.学生们可以编写一个程序,来模拟计算排列的过程。
2.学生们可以思考一些实际问题,并用排列来解决问题。
四、教学评价1.教师根据学生在讲解、练习和实践应用中的表现,进行教学评价,给予肯定和鼓励。
2.学生们可以用自己编写的程序来计算不同的排列数,并与答案进行比对,进行自我评价。
1.2.1排列(第一课时)教学目标:理解排列、排列数的概念,了解排列数公式的推导教学重点:理解排列、排列数的概念,了解排列数公式的推导教学过程一、复习引入:1、分类计数原理:(1)加法原理:如果完成一件工作有k 种途径,由第1种途径有n 1种方法可以完成,由第2种途径有n 2种方法可以完成,……由第k 种途径有n k 种方法可以完成。
那么,完成这件工作共有n 1+n 2+……+n k 种不同的方法。
2,乘法原理:如果完成一件工作可分为K 个步骤,完成第1步有n 1种不同的方法,完成第2步有n 2种不同的方法,……,完成第K 步有nK 种不同的方法。
那么,完成这件工作共有n 1×n 2×……×n k 种不同方法二、讲解新课:1.排列的概念:从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素(这里的被取元素各不相同)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....说明:(1)排列的定义包括两个方面:①取出元素,②按一定的顺序排列;(2)两个排列相同的条件:①元素完全相同,②元素的排列顺序也相同2.排列数的定义:从n 个不同元素中,任取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 元素的排列数,用符号m n A 表示注意区别排列和排列数的不同:“一个排列”是指:从n 个不同元素中,任取m 个元素按照一定的顺序.....排成一列,不是数;“排列数”是指从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素的所有排列的个数,是一个数所以符号m n A 只表示排列数,而不表示具体的排列3.排列数公式及其推导:求m n A 以按依次填m 个空位来考虑(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+,排列数公式:(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+=!()!n n m -(,,m n N m n *∈≤) 说明:(1)公式特征:第一个因数是n ,后面每一个因数比它前面一个少1,最后一个因数是1n m -+,共有m 个因数;(2)全排列:当n m =时即n 个不同元素全部取出的一个排列 全排列数:(1)(2)21!n n A n n n n =--⋅=(叫做n 的阶乘)4.例子:例1.计算:(1)316A ; (2)66A ; (3)46A .解:(1)316A =161514⨯⨯=3360 ;(2)66A =6!=720 ;(3)46A =6543⨯⨯⨯=360例2.(1)若17161554m n A =⨯⨯⨯⨯⨯,则n = ,m = .(2)若,n N ∈则(55)(56)(68)(69)n n n n ----用排列数符号表示 . 解:(1)n = 17 ,m = 14 .(2)若,n N ∈则(55)(56)(68)(69)n n n n ----= 1569n A -.例3.(1)从2,3,5,7,11这五个数字中,任取2个数字组成分数,不同值的分数共有多少个?(2)5人站成一排照相,共有多少种不同的站法?(3)某年全国足球甲级(A 组)联赛共有14队参加,每队都要与其余各队在主客场分别比赛1次,共进行多少场比赛?解:(1)255420A =⨯=;(2)5554321120A =⨯⨯⨯⨯=;(3)2141413A =⨯=课堂小节:本节课学习了排列、排列数的概念,排列数公式的推导课堂练习:课后作业:。
1.2.1排列第一课时一、复习引入:1分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n 类办法,在第一类办法中有1m 种不同的方法,在第二类办法中有2m 种不同的方法,……,在第n 类办法中有n m 种不同的方法那么完成这件事共有 12n N m m m =+++种不同的方法2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n 个步骤,做第一步有1m 种不同的方法,做第二步有2m 种不同的方法,……,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事有12n N m m m =⨯⨯⨯ 种不同的方法分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事 应用两种原理解题:1.分清要完成的事情是什么;2.是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;3.有无特殊条件的限制二、讲解新课:1问题:问题1.从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,有多少种不同的方法?分析:这个问题就是从甲、乙、丙3名同学中每次选取2名同学,按照参加上午的活动在前,参加下午活动在后的顺序排列,一共有多少种不同的排法的问题,共有6种不同的排法:甲乙 甲丙 乙甲 乙丙 丙甲 丙乙,其中被取的对象叫做元素解决这一问题可分两个步骤:第 1 步,确定参加上午活动的同学,从 3 人中任选 1 人,有 3 种方法;第 2 步,确定参加下午活动的同学,当参加上午活动的同学确定后,参加下午活动的同学只能从余下的 2 人中去选,于是有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,在 3 名同学中选出 2 名,按照参加上午活动在前,参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有 3×2=6 种,如图 1.2一1 所示.把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题可叙述为:从3个不同的元素 a , b ,。
§1.2.1排列教学目标:知识与技能:了解排列数的意义,掌握排列数公式及推导方法,从中体会“化归”的数学思想,并能运用排列数公式进行计算。
过程与方法:能运用所学的排列知识,正确地解决的实际问题情感、态度与价值观:能运用所学的排列知识,正确地解决的实际问题.教学重点:排列、排列数的概念教学难点:排列数公式的推导授课类型:新授课课时安排:2课时内容分析:分类计数原理是对完成一件事的所有方法的一个划分,依分类计数原理解题,首先明确要做的这件事是什么,其次分类时要根据问题的特点确定分类的标准,最后在确定的标准下进行分类.分类要注意不重复、不遗漏,保证每类办法都能完成这件事.分步计数原理是指完成一件事的任何方法要按照一定的标准分成几个步骤,必须且只需连续完成这几个步骤后才算完成这件事,每步中的任何一种方法都不能完成这件事.分类计数原理和分步计数原理的地位是有区别的,分类计数原理更具有一般性,解决复杂问题时往往需要先分类,每类中再分成几步.在排列、组合教学的起始阶段,不能嫌罗嗦,教师一定要先做出表率并要求学生严格按原理去分析问题. 只有这样才能使学生认识深刻、理解到位、思路清晰,才会做到分类有据、分步有方,为排列、组合的学习奠定坚实的基础分类计数原理和分步计数原理既是推导排列数公式、组合数公式的基础,也是解决排列、组合问题的主要依据,并且还常需要直接运用它们去解决问题,这两个原理贯穿排列、组合学习过程的始终.搞好排列、组合问题的教学从这两个原理入手带有根本性.排列与组合都是研究从一些不同元素中任取元素,或排成一排或并成一组,并求有多少种不同方法的问题.排列与组合的区别在于问题是否与顺序有关.与顺序有关的是排列问题,与顺序无关是组合问题,顺序对排列、组合问题的求解特别重要.排列与组合的区别,从定义上来说是简单的,但在具体求解过程中学生往往感到困惑,分不清到底与顺序有无关系.教学过程:一、复习引入:1分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n 类办法,在第一类办法中有1m 种不同的方法,在第二类办法中有2m 种不同的方法,……,在第n 类办法中有n m 种不同的方法那么完成这件事共有 12n N m m m =+++种不同的方法2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n 个步骤,做第一步有1m 种不同的方法,做第二步有2m 种不同的方法,……,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事有12n N m m m =⨯⨯⨯ 种不同的方法分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事应用两种原理解题:1.分清要完成的事情是什么;2.是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;3.有无特殊条件的限制二、讲解新课:1、问题:问题1.从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,有多少种不同的方法?分析:这个问题就是从甲、乙、丙3名同学中每次选取2名同学,按照参加上午的活动在前,参加下午活动在后的顺序排列,一共有多少种不同的排法的问题,共有6种不同的排法:甲乙甲丙乙甲乙丙丙甲丙乙,其中被取的对象叫做元素解决这一问题可分两个步骤:第 1 步,确定参加上午活动的同学,从 3 人中任选 1 人,有 3 种方法;第 2 步,确定参加下午活动的同学,当参加上午活动的同学确定后,参加下午活动的同学只能从余下的 2 人中去选,于是有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,在 3 名同学中选出 2 名,按照参加上午活动在前,参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有 3×2=6 种,如图 1.2一1 所示.图 1.2一1把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题可叙述为:从3个不同的元素 a , b ,。
1. 2.1 排列的概念【教学目标】1.了解排列、排列数的定义;掌握排列数公式及推导方法;2. 能用“树形图”写出一个排列问题的所有的排列,并能运用排列数公式进行计算。
3.通过实例分析过程体验数学知识的形成和发展,总结数学规律,培养学习兴趣。
【教学重难点】教学重点:排列的定义、排列数公式及其应用 教学难点:排列数公式的推导【教学过程】合作探究一: 排列的定义我们看下面的问题(1)从红球、黄球、白球三个小球中任取两个,分别放入甲、乙盒子里(2)从10名学生中选2名学生做正副班长; (3)从10名学生中选2名学生干部;上述问题中哪个是排列问题?为什么? 概念形成1、元素:我们把问题中被取的对象叫做元素2、排列:从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素(这里的被取元素各不相同)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....。
说明:(1)排列的定义包括两个方面:①取出元素,②按一定的顺序排列(与位置有关)(2)两个排列相同的条件:①元素完全相同,②元素的排列顺序也相同 合作探究二 排列数的定义及公式3、排列数:从n 个不同元素中,任取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 元素的排列数,用符号mn A 表示议一议:“排列”和“排列数”有什么区别和联系?4、排列数公式推导探究:从n 个不同元素中取出2个元素的排列数2n A 是多少?3n A 呢?mA n 呢?)1()2)(1(+-⋯--=m n n n n A m n (,,m n N m n *∈≤)说明:公式特征:(1)第一个因数是n ,后面每一个因数比它前面一个少1,最后一个 因数是1n m -+,共有m 个因数; (2),,m n N m n *∈≤即学即练:1.计算 (1)410A ; (2)25A ;(3)3355A A ÷ 2.已知101095m A =⨯⨯⨯,那么m =3.,k N +∈且40,k ≤则(50)(51)(52)(79)k k k k ----用排列数符号表示为( )A .5079k k A --B .2979k A -C .3079k A -D .3050k A -答案:1、5040、20、20;2、6;3、C例1. 计算从c b a ,,这三个元素中,取出3个元素的排列数,并写出所有的排列。
第1课时 组合与组合数公式学习目标 1.理解组合的定义,正确认识组合与排列的区别与联系.2.理解排列数与组合数之间的联系,掌握组合数公式,能运用组合数公式进行计算.3.会解决一些简单的组合问题.知识点一 组合的定义思考 ①从3,5,7,11中任取两个数相除; ②从3,5,7,11中任取两个数相乘.以上两个问题中哪个是排列?①与②有何不同特点?答案 ①是排列,①中选取的两个数是有序的,②中选取的两个数无需排列.梳理 一般地,从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素合成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合. 知识点二 组合数与组合数公式 组合数及组合数公式 组合数定义及表示从n 个不同元素中取出m (m ≤n )个元素的所有不同组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数,用符号C mn 表示.组合数公式乘积形式 C mn =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !阶乘形式 C mn =n !m !(n -m )!性质 C mn =C n -mnC m n +1=C m n +C m -1n 备注 规定C 0n =11.从a 1,a 2,a 3三个不同元素中任取两个元素组成一个组合是C 23.( × ) 2.从1,3,5,7中任取两个数相乘可得C 24个积.( √ ) 3.C 35=5×4×3=60.( × ) 4.C 2 0162 017=C 12 017=2 017.( √ )类型一组合概念的理解例1 给出下列问题:(1)a,b,c,d四支足球队之间进行单循环比赛,共需比赛多少场?(2)a,b,c,d四支足球队争夺冠、亚军,有多少种不同的结果?(3)从全班40人中选出3人分别担任班长、副班长、学习委员三个职务,有多少种不同的选法?(4)从全班40人中选出3人参加某项活动,有多少种不同的选法?在上述问题中,哪些是组合问题,哪些是排列问题?考点组合的概念题点组合的判断解(1)单循环比赛要求两支球队之间只打一场比赛,没有顺序,是组合问题.(2)冠、亚军是有顺序的,是排列问题.(3)3人分别担任三个不同职务,有顺序,是排列问题.(4)3人参加某项相同活动,没有顺序,是组合问题.反思与感悟区分排列与组合的办法是首先弄清楚事件是什么,区分的标志是有无顺序,而区分有无顺序的方法是:把问题的一个选择结果写出来,然后交换这个结果中任意两个元素的位置,看是否产生新的变化,若有新变化,即说明有顺序,是排列问题;若无新变化,即说明无顺序,是组合问题.跟踪训练1 判断下列问题是排列问题还是组合问题,并求出相应的结果.(1)集合{0,1,2,3,4}的含三个元素的子集的个数是多少?(2)某小组有9位同学,从中选出正、副班长各一个,有多少种不同的选法?若从中选出2名代表参加一个会议,有多少种不同的选法?考点组合的概念题点组合的判断解(1)由于集合中的元素是不讲次序的,一个含三个元素的集合就是一个从0,1,2,3,4中取出3个数组成的集合.这是一个组合问题,组合的个数是C35=10.(2)选正、副班长时要考虑次序,所以是排列问题,排列数是A29=9×8=72,所以选正、副班长共有72种选法;选代表参加会议是不用考虑次序的,所以是组合问题,所以不同的选法有C29=36(种).类型二 组合数公式及性质的应用 命题角度1 有关组合数的计算与证明 例2 (1)计算C 410-C 37·A 33; 考点 组合数公式题点 利用组合数公式进行计算(1)解 原式=C 410-A 37=10×9×8×74×3×2×1-7×6×5=210-210=0.(2)求证:C mn =m +1n +1C m +1n +1. 考点 组合数公式 题点 组合数公式的应用 (2)证明 因为右边=m +1n +1C m +1n +1=m +1n +1·(n +1)!(m +1)!(n -m )!=n !m !(n -m )!=C mn , 左边=C mn ,所以左边=右边,所以原式成立.反思与感悟 (1)涉及具体数字的可以直接用公式C m n=A mn A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !计算.(2)涉及字母的可以用阶乘式C mn =n !m !(n -m )!计算.(3)计算时应注意利用组合数的两个性质: ①C m n =C n -m n ;②C m n +1=C m n +C m -1n .跟踪训练2 (1)计算C 34+C 35+C 36+…+C 32 017的值为( ) A .C 42 017 B .C 52 017 C .C 42 018-1D .C 52 017-1(2)计算C 98100+C 199200=________. 考点 组合数性质 题点 的性质计算与证明 答案 (1)C (2)5 150 解析 (1)C 34+C 35+C 36+…+C 32 017 =C 44+C 34+C 35+C 36+…+C 32 017-C 44 =C 45+C 35+…+C 32 017-1=… =C 42 017+C 32 017-1=C 42 018-1. (2)C 98100+C 199200=C 2100+C 1200 =100×992+200=5 150.命题角度2 含组合数的方程或不等式 例3 (1)已知1C m 5-1C m 6=710C m 7,求C m 8+C 5-m8;(2)解不等式C 4n >C 6n . 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 解 (1)∵1C m 5-1C m 6=710C m 7,∴m !(5-m )!5!-m !(6-m )!6!=7×(7-m )!m !10×7!,即m !(5-m )!5!-m !(6-m )(5-m )!6×5!=7×m !(7-m )(6-m )(5-m )!10×7×6×5!.∴1-6-m 6=(7-m )(6-m )60,即m 2-23m +42=0,解得m =2或21. ∵0≤m ≤5,∴m =2, ∴C m8+C 5-m8=C 28+C 38=C 39=84.(2)由C 4n >C 6n ,得⎩⎪⎨⎪⎧n !4!(n -4)!>n !6!(n -6)!,n ≥6即⎩⎪⎨⎪⎧n 2-9n -10<0,n ≥6,解得⎩⎪⎨⎪⎧-1<n <10,n ≥6,又n ∈N *,∴该不等式的解集为{6,7,8,9}.反思与感悟 (1)解题过程中应避免忽略根的检验而产生增根的错误,注意不要忽略n ∈N *. (2)与排列组合有关的方程或不等式问题要用到排列数、组合数公式,以及组合数的性质,求解时,要注意由C m n 中的m ∈N *,n ∈N *,且n ≥m 确定m ,n 的范围,因此求解后要验证所得结果是否适合题意.跟踪训练3 解方程3C x -7x -3=5A 2x -4. 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 解 原式可变形为3C 4x -3=5A 2x -4, 即3(x -3)(x -4)(x -5)(x -6)4×3×2×1=5(x -4)(x -5),所以(x-3)(x-6)=5×4×2=8×5.所以x=11或x=-2(舍去).经检验符合题意,所以方程的解为x=11.类型三简单的组合问题例4 有10名教师,其中6名男教师,4名女教师.(1)现要从中选2名去参加会议,有________种不同的选法;(2)选出2名男教师或2名女教师参加会议,有________种不同的选法;(3)现要从中选出男、女教师各2名去参加会议,有________种不同的选法.考点组合的应用题点无限制条件的组合问题答案(1)45 (2)21 (3)90解析(1)从10名教师中选2名去参加会议的选法种数,就是从10个不同元素中取出2个元素的组合数,即C210=10×92×1=45(种).(2)可把问题分两类情况:第1类,选出的2名是男教师有C26种方法;第2类,选出的2名是女教师有C24种方法.根据分类加法计算原理,共有C26+C24=15+6=21(种)不同选法.(3)从6名男教师中选2名的选法有C26种,从4名女教师中选2名的选法有C24种,根据分步乘法计数原理,共有不同的选法C26×C24=6×52×1×4×32×1=90(种).反思与感悟(1)解简单的组合应用题时,首先要判断它是不是组合问题,组合问题与排列问题的根本区别在于排列问题与取出元素之间的顺序有关,而组合问题与取出元素的顺序无关.(2)要注意两个基本原理的运用,即分类与分步的灵活运用.在分类和分步时,一定注意有无重复或遗漏.跟踪训练4 一个口袋内装有大小相同的7个白球和1个黑球.(1)从口袋内取出的3个小球,共有多少种取法?(2)从口袋内取出3个球,使其中含有1个黑球,有多少种取法?(3)从口袋内取出3个球,使其中不含黑球,有多少种取法?考点组合的应用题点有限制条件的组合问题解(1)从口袋内的8个球中取出3个球,取法种数是C38=8×7×63×2×1=56.(2)从口袋内取出3个球有1个是黑球,于是还要从7个白球中再取出2个,取法种数是C27=7×62×1=21.(3)由于所取出的3个球中不含黑球,也就是要从7个白球中取出3个球,取法种数是C37=7×6×53×2×1=35.1.给出下列问题:①从甲、乙、丙3名同学中选出2名分别去参加2个乡镇的社会调查,有多少种不同的选法?②有4张电影票,要在7人中选出4人去观看,有多少种不同的选法?③某人射击8枪,击中4枪,且命中的4枪均为2枪连中,则不同的结果有多少种?其中组合问题的个数是( )A.3 B.2 C.1 D.0考点组合的概念题点组合的判断答案 B解析①与顺序有关,是排列问题,②③均与顺序无关,是组合问题,故选B.2.集合M={x|x=C n4,n≥0且n∈N},集合Q={1,2,3,4},则下列结论正确的是 ( ) A.M∪Q={0,1,2,3,4} B.Q⊆MC.M⊆Q D.M∩Q={1,4}考点组合数公式题点利用组合数公式进行计算答案 D解析由C n4知n=0,1,2,3,4,因为C04=1,C14=4,C24=4×32=6,C34=C14=4,C44=1,所以M={1,4,6}.故M∩Q={1,4}.3.若C n12=C2n-312,则n等于( )A.3 B.5 C.3或5 D.15考点组合数性质题点含有组合数的方程或不等式的问题答案 C解析由组合数的性质得n=2n-3或n+2n-3=12,解得n=3或n=5,故选C.4.某校开设A类选修课3门,B类选修课5门,一位同学要从中选3门,若要求两类课程中至少各选1门,则不同的选法共有( )A .15种B .30种C .45种D .90种 考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题 答案 C解析 分两类,A 类选修课选1门,B 类选修课选2门,或者A 类选修课选2门,B 类选修课选1门,因此,共有C 13·C 25+C 23·C 15=45(种)选法.5.五个点中任何三点都不共线,则这五个点可以连成________条线段;如果是有向线段,共有________条. 考点 组合的概念 题点 组合的判断 答案 10 20解析 从五个点中任取两个点恰好连成一条线段,这两个点没有顺序,所以是组合问题,连成的线段共有C 25=10(条) .再考虑有向线段的问题,这时两个点的先后排列次序不同则对应不同的有向线段,所以是排列问题,排列数是A 25=20.所以有向线段共有20条.1.排列与组合的联系与区别(1)联系:二者都是从n 个不同的元素中取m (m ≤n )个元素. (2)区别:排列问题中元素有序,组合问题中元素无序. 2.关于组合数的计算(1)涉及具体数字的可以直接用公式C m n=A mn A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !计算;(2)涉及字母的可以用阶乘式C mn =n !m !(n -m )!计算.(3)组合数的两个性质: 性质1:C mn =C n -mn ; 性质2:C mn +1=C mn +C m -1n .一、选择题1.以下四个问题,属于组合问题的是( ) A .从3个不同的小球中,取出2个排成一列 B .老师在排座次时将甲、乙两位同学安排为同桌C .在电视节目中,主持人从100位幸运观众中选出2名幸运之星D .从13位司机中任选出两位开同一辆车往返甲、乙两地考点 组合的概念 题点 组合的判断 答案 C解析 只有从100位幸运观众中选出2名幸运之星,与顺序无关,是组合问题. 2.A 3101C 2100+C 97100等于( ) A.16 B .101 C.1107D .6考点 组合数公式题点 利用组合数公式进行计算 答案 D解析 A 3101C 2100+C 97100=A 3101C 2100+C 3100=A 3101C 3101=A 33=6.3.下列等式不正确的是( ) A .C mn =n !m !(n -m )!B .C m n =C n -mn C .C m n +1=C mn +C m -1n D .C mn =C m +1n +1考点 组合数公式 题点 组合数公式的应用 答案 D解析 A 是组合数公式;B ,C 是组合数性质;C mn =n !m !(n -m )!,C m +1n +1=(n +1)!(m +1)!(n -m )!,两者不相等,故D 错误.4.若A 3n =6C 4n ,则n 的值为( ) A .6 B .7 C .8 D .9 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 答案 B解析 由题意知n (n -1)(n -2)=6·n (n -1)(n -2)(n -3)4×3×2×1,化简得n -34=1,所以n =7.5.把三张游园票分给10个人中的3人,则分法有( ) A .A 310种B .C 310种C.C310A310种D.30种考点组合的应用题点无限制条件的组合问题答案 B解析三张票没区别,从10人中选3人即可,即C310.6.将2名女教师,4名男教师分成2个小组,分别安排到甲、乙两所学校轮岗支教,每个小组由1名女教师和2名男教师组成,则不同的安排方案共有( )A.24种B.10种C.12种D.9种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 C解析第一步,为甲地选1名女教师,有C12=2(种)选法;第二步,为甲地选2名男教师,有C24=6(种)选法;第三步,剩下的3名教师到乙地,故不同的安排方案共有2×6×1=12(种),故选C.7.现有6个白球,4个黑球,任取4个,则至少有两个黑球的取法种数是( )A.115 B.90 C.210 D.385考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 A解析依题意根据取法可分为三类:两个黑球,有C24C26=90(种);三个黑球,有C34C16=24(种);四个黑球,有C44=1(种).根据分类加法计数原理可得,至少有两个黑球的取法种数是90+24+1=115,故选A.8.对于所有满足1≤m≤n≤5的自然数m,n,方程x2+C m n y2=1所表示的不同椭圆的个数为( )A.15 B.7 C.6 D.0考点组合数性质题点利用组合数的性质进行计算与证明答案 C解析因为1≤m≤n≤5,且方程表示椭圆,所以C m n可能为C12,C13,C23,C14,C24,C34,C15,C25, C35,C45,其中C13=C23,C14=C34,C15=C45,C25=C35,所以x2+C m n y2=1能表示的不同椭圆有6个.二、填空题9.从2,3,5,7四个数中任取两个不同的数相乘,有m个不同的积;任取两个不同的数相除,有n个不同的商,则m∶n=________.考点 组合的概念 题点 组合的判断 答案 1∶2解析 ∵m =C 24,n =A 24,∴m ∶n =1∶2.10.从进入决赛的6名选手中决出1名一等奖、2名二等奖、3名三等奖,则可能的决赛结果共有________种. 考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题 答案 60解析 根据题意,所有可能的决赛结果有C 16C 25C 33=6×5×42×1=60(种).11.不等式C 2n -n <5的解集为________. 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 答案 {2,3,4} 解析 由C 2n -n <5,得n (n -1)2-n <5,即n 2-3n -10<0, 解得-2<n <5.由题意知n ≥2,且n ∈N *,则n =2,3,4, 故原不等式的解集为{2,3,4}. 三、解答题12.已知C 4n ,C 5n ,C 6n 成等差数列,求C 12n 的值. 考点 组合数公式 题点 组合数公式的应用 解 由已知得2C 5n =C 4n +C 6n ,所以2×n !5!(n -5)!=n !4!(n -4)!+n !6!(n -6)!,整理得n 2-21n +98=0, 解得n =7或n =14, 要求C 12n 的值,故n ≥12, 所以n =14,于是C 1214=C 214=14×132×1=91. 13.在一次数学竞赛中,某学校有12人通过了初试,学校要从中选出5人参加市级培训.在下列条件下,有多少种不同的选法?(1)任意选5人;(2)甲、乙、丙三人必须参加;(3)甲、乙、丙三人不能参加.考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题解 (1)从中任取5人是组合问题,共有C 512=792(种)不同的选法.(2)甲、乙、丙三人必须参加,则只需要从另外9人中选2人,是组合问题,共有C 29=36(种)不同的选法.(3)甲、乙、丙三人不能参加,则只需从另外的9人中选5人,共有C 59=126(种)不同的选法.四、探究与拓展14.以下三个式子:①C mn =A m n m !;②A m n =n A m -1n -1;③C m n ÷C m +1n =m +1n -m .其中正确的个数是____. 考点 组合数公式题点 组合数公式的应用答案 3解析 ①式显然成立;②式中A m n =n (n -1)(n -2)…(n -m +1),A m -1n -1=(n -1)(n -2)…(n -m +1),所以A m n =n A m -1n -1,故②式成立;对于③式C mn ÷C m +1n =C m n C m +1n =A mn ·(m +1)!m !·A m +1n =m +1n -m ,故③式成立. 15.某届世界杯举办期间,共32支球队参加比赛,它们先分成8个小组进行循环赛,决出16强(每队均与本组其他队赛1场,各组第一、二名晋级16强),这16支球队按确定的程序进行淘汰赛,即八分之一淘汰赛,四分之一淘汰赛,半决赛,决赛,最后决出冠、亚军,此外还要决出第三、四名,问这届世界杯总共将进行多少场比赛?考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题解 可分为如下几类比赛:(1)小组循环赛,每组有C 24=6(场),8个小组共有48场;(2)八分之一淘汰赛,8个小组的第一、二名组成16强,根据赛制规则,每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出8强,共有8场;(3)四分之一淘汰赛,根据赛制规则,8强中每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出4强,共有4场;(4)半决赛,根据赛制规则,4强每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出2强,共有2场;(5)决赛,2强比赛1场确定冠、亚军,4强中的另2支球队比赛1场决出第三、四名,共有2场.综上,由分类加法计数原理知,总共将进行48+8+4+2+2=64(场)比赛.。
1.2.1 排列第三课时教学目标知识与技能利用捆绑法、插空法解决排列问题.过程与方法经历把简单的计数问题化为排列问题解决的过程,从中体会“化归〞的数学思想.情感、态度与价值观能运用所学的排列知识,正确地解决实际问题,体会“化归〞思想的魅力.重点难点教学重点:利用捆绑法、插空法解决排列问题.教学难点:利用捆绑法、插空法解决排列问题.教学过程复习回顾提出问题:7位同学排队,根据上一节课所学的方法,解决以下排列问题.(1)7位同学站成一排,共有多少种不同的排法?(2)7位同学站成两排(前3后4),共有多少种不同的排法?(3)7位同学站成一排,其中甲站在中间的位置,共有多少种不同的排法?(4)7位同学站成一排,甲、乙只能站在两端的排法共有多少种?(5)7位同学站成一排,甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种?活动设计:学生自己做,找学生到黑板上板演.活动成果:解:(1)问题可以看作:7个元素的全排列A77=5 040.(2)根据分步乘法计数原理:7×6×5×4×3×2×1=7!=5 040.(3)问题可以看作:余下的6个元素的全排列A66=720.(4)根据分步乘法计数原理:第一步甲、乙站在两端有A22种;第二步余下的5名同学进行全排列有A55种,所以,共有A22·A55=240种排列方法.(5)第一步从(除去甲、乙)其余的5位同学中选2位同学站在排头和排尾有A25种方法;第二步从余下的5位同学中选5位进行排列(全排列)有A55种方法,所以一共有A25A55=2 400种排列方法.典型例题类型一:捆绑法例17位同学站成一排,(1)甲、乙两同学必须相邻的排法共有多少种?(2)甲、乙和丙三个同学都相邻的排法共有多少种?(3)甲、乙两同学必须相邻,而且丙不能站在排头和排尾的排法有多少种?(4)甲、乙、丙三个同学必须站在一起,另外四个人也必须站在一起的排法有多少种?解:(1)先将甲、乙两位同学“捆绑〞在一起看成一个元素,与其余的5个元素(同学)一起进行全排列有A66种方法;再将甲、乙两个同学“松绑〞进行排列有A22种方法.所以这样的排法一共有A66A22=1 440种.(2)方法同上,一共有A55A33=720种.(3)解法一:将甲、乙两同学“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有6个元素,因为丙不能站在排头和排尾,所以可以从其余的5个元素中选取2个元素放在排头和排尾,有A25种方法;将剩下的4个元素进行全排列有A44种方法;最后将甲、乙两个同学“松绑〞进行排列有A22种方法.所以这样的排法一共有A25A44A22=960种.解法二:将甲、乙两同学“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有6个元素,假设丙站在排头或排尾有2A55种方法,所以,丙不能站在排头和排尾的排法有(A66-2A55)·A22=960种.解法三:将甲、乙两同学“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有6个元素,因为丙不能站在排头和排尾,所以可以从其余的四个位置选择共有A14种方法,再将其余的5个元素进行全排列共有A55种方法,最后将甲、乙两同学“松绑〞,所以,这样的排法一共有A14A55A22=960种.(4)将甲、乙、丙三个同学“捆绑〞在一起看成一个元素,另外四个人“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有2个元素,∴一共有排法种数:A33A44A22=288种.点评:对于相邻问题,常用“捆绑法〞(先捆后松).[巩固练习]某商场中有10个展架排成一排,展示10台不同的电视机,其中甲厂5台,乙厂3台,丙厂2台,假设要求同厂的产品分别集中,且甲厂产品不放两端,那么不同的陈列方式有多少种?解:将甲厂5台不同的电视机“捆绑〞在一起看成一个元素,乙厂3台不同的电视机“捆绑〞在一起看成一个元素,丙厂2台不同的电视机“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有3个元素,甲不放两端,甲有1种排法,乙、丙排在两端有A22种排法,共有A55A33A22A22=2 880种不同的排法.[变练演编]7位同学站成一排,(1)甲、乙两同学之间恰好有一个人的排法共有多少种?(2)甲、乙两同学之间恰好有两个人的排法共有多少种?解:(1)先在甲、乙两同学之间排一个人,有A15种不同的排法,把甲、乙和中间的一人“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有5个元素,共有A15A55A22=1 200种不同的排法.(2)先在甲、乙两同学之间排两个人,有A25种不同的排法,把甲、乙和中间的两人“捆绑〞在一起看成一个元素,此时一共有4个元素,共有A25A44A22=960种不同的排法.类型二:插空法例27位同学站成一排,(1)甲、乙两同学不能相邻的排法共有多少种?(2)甲、乙和丙三个同学都不能相邻的排法共有多少种?解:(1)方法一:(排除法)A77-A66·A22=3 600;方法二:(插空法)先将其余五个同学排好有A55种方法,此时他们留下六个位置(称为“空〞),再将甲、乙同学分别插入这六个位置(空)有A26种方法,所以一共有A55A26=3 600种方法.(2)先将其余四个同学排好有A44种方法,此时他们留下五个“空〞,再将甲、乙和丙三个同学分别插入这五个“空〞有A 35种方法,所以一共有A 44A 35=1 440种方法.点评:对于不相邻问题,常用“插空法〞(特殊元素后考虑).[巩固练习]5男5女排成一排,按以下要求各有多少种排法:(1)男女相间;(2)女生按指定顺序排列.解:(1)先将男生排好,有A 55种排法;再将5名女生插在男生之间的6个“空〞(包括两端,但不能同时排在两端)中,有2A 55种排法,故此题的排法有N =2A 55·A 55=28 800种.(2)方法1:N =A 1010A 55=A 510=30 240; 方法2:设想有10个位置,先将男生排在其中的任意5个位置上,有A 510种排法;余下的5个位置排女生,因为女生的位置已经指定,所以她们只有一种排法.故此题的排法为N =A 510×1=30 240种.[变练演编]5男6女排成一列,问(1)5男排在一起有多少种不同排法?(2)5男不都排在一起有多少种排法?(3)5男每两个不排在一起有多少种排法?(4)男女相互间隔有多少种不同的排法?解:(1)先把5男看成一个整体,得A 77,5男之间排列有顺序问题,得A 55,共A 77A 55种.(2)全排列除去5男排在一起即为所求,得A 1111-A 77A 55.(3)因为男生人数少于女生人数,利用男生插女生空的方法解决问题,得A 66A 57.(4)利用男生插女生空的方法,但要保证两女生不能挨在一起,得A 66A 55.[达标检测]1.记者要为5名志愿者和他们帮助的2位老人拍照,要求排成一排,2位老人相邻但不排在两端,不同的排法共有( )A .1 440种B .960种C.720种 D.480种2.把4个不同的黑球,4个不同的红球排成一排,要求黑球、红球分别在一起,不同的排法种数是( )A.A88 B.A44A44C.A44A44A22D.以上都不对3.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,那么不同插法的种数为( )A.42 B.96C.48 D.124答案:课堂小结1.知识收获:进一步复习排列的概念和排列数公式.2.方法收获:捆绑法、插空法.3.思维收获:化归思想、分类讨论思想.补充练习[基础练习]1.6人站成一排照相,其中甲、乙、丙三人要站在一起,且要求乙、丙分别站在甲的两边,那么不同的排法种数为( )A.12 B.24C.48 D.1442.由数字0,1,2,3,4,5组成无重复数字的四位数,其中是25的倍数的数共有______个( )A.9 B.12C.24 D.213.用数字0,1,2,3,4能组成没有重复数字的且比20 000大的五位奇数的个数为( ) A.3 B.30C.72 D.184.将5名志愿者分配到3个不同的奥运场馆参加接待工作,每个场馆至少分配一名志愿者的方案种数为( )A.540 B.300C.180 D.150答案:[拓展练习]5.有4名男生、5名女生,全体排成一行,问以下情形各有多少种不同的排法?(1)甲不在中间也不在两端;(2)甲、乙两人必须排在两端;(3)男、女生分别排在一起;(4)男女相间;(5)甲、乙、丙三人从左到右顺序保持一定.答案:(1)241 920 (2)10 080 (3)5 760 (4)2 880 (5)60 480设计说明本节课是排列的第三课时,本节课的主要目标是介绍排列中常用的捆绑法和插空法.本节课的特点是教师引导给学生以提示,在从例题中学会了方法后,马上让学生练习巩固方法,在变练演编中,举一反三,反复强化,使学生更好地掌握方法和技巧.备课资料一、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________.解析:把A,B视为一人,且B固定在A的右边,那么此题相当于4人的全排列,有A44=24种排法.二、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1书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有______种不同的插法(具体数字作答).解析:A17A33+A27A23+A37=504种.例2高三(1)班学生要安排毕业晚会的4个音乐节目,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,那么不同排法的种数是________.解析:不同排法的种数为A55A26=3 600.例3某工程队有6项工程需要单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工程丙必须在工程乙完成后才能进行,工程丁必须在工程丙完成后才能进行.那么安排这6项工程的不同排法种数是________.解析:依题意,只需将剩余两个工程插在由甲、乙、丙、丁四个工程形成的5个“空〞中,可得有A25=20种不同排法.例4某市春节晚会原定10个节目,导演最后决定添加3个与“抗冰救灾〞有关的节目,但是赈灾节目不排在第一个也不排在最后一个,并且已经排好的10个节目的相对顺序不变,那么该晚会的节目单的编排总数为________种.解析:A19A33+A29A23+A39=990种.例53个人坐在一排8个椅子上,假设每个人左右两边都有空位,那么坐法的种数有多少种?解析:解法1:先将3个人(各带一把椅子)进行全排列有A33,○*○*○*○,在四个“空〞中分别放一把椅子,还剩一把椅子再去插空有A14种,所以每个人左右两边都有空位的排法有A14A33=24种.解法2:先拿出5个椅子排成一排,在5个椅子中间出现4个“空〞,*○*○*○*○*,再让3个人每人带一把椅子去插空,于是有A34=24种.注:题中*表示元素,○表示空.例6停车场划出一排12个停车位置,今有8辆车需要停放.要求空位置连在一起,不同的停车方法有多少种?解析:先排好8辆车有A88种方法,要求空位置连在一起,那么在每2辆之间及其两端的9个空档中任选一个,将空位置插入有A19种方法,所以共有A19A88种方法.。
教学目标:掌握解排列问题的常用方法教学重点:掌握解排列问题的常用方法教学过程一、复习引入:1.排列的概念:从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素(这里的被取元素各不相同)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...说明:(1)排列的定义包括两个方面:①取出元素,②按一定的顺序排列;(2)两个排列相同的条件:①元素完全相同,②元素的排列顺序也相同2.排列数的定义:从n 个不同元素中,任取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 元素的排列数,用符号m n A 表示注意区别排列和排列数的不同:“一个排列”是指:从n 个不同元素中,任取m 个元素按照一定的顺序.....排成一列,不是数;“排列数”是指从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素的所有排列的个数,是一个数所以符号m n A 只表示排列数,而不表示具体的排列3.排列数公式及其推导:(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+(,,m n N m n *∈≤)全排列数:(1)(2)21!n n A n n n n =--⋅=(叫做n 的阶乘) 二、讲解新课:解排列问题问题时,当问题分成互斥各类时,根据加法原理,可用分类法;当问题考虑先后次序时,根据乘法原理,可用位置法;这两种方法又称作直接法.当问题的反面简单明了时,可通过求差排除采用间接法求解;另外,排列中“相邻”问题可以用“捆绑法”;“分离”问题可能用“插空法”等.解排列问题和组合问题,一定要防止“重复”与“遗漏”.互斥分类——分类法先后有序——位置法反面明了——排除法相邻排列——捆绑法分离排列——插空法例1在3000与8000之间,数字不重复的奇数有多少个?分析符合条件的奇数有两类.一类是以1、9为尾数的,共有P21种选法,首数可从3、4、5、6、7中任取一个,有P51种选法,中间两位数从其余的8个数字中选取2个有P82种选法,根据乘法原理知共有P21P51P82个;一类是以3、5、7为尾数的共有P31P41P82个.解符合条件的奇数共有P21P51P82+P31P41P82=1232个.答在3000与8000之间,数字不重复的奇数有1232个.例2 某小组6个人排队照相留念.(1)若分成两排照相,前排2人,后排4人,有多少种不同的排法?(2)若分成两排照相,前排2人,后排4人,但其中甲必须在前排,乙必须在后排,有多少种排法?(3)若排成一排照相,甲、乙两人必须在一起,有多少种不同的排法?(4)若排成一排照相,其中甲必在乙的右边,有多少种不同的排法?(5)若排成一排照相,其中有3名男生3名女生,且男生不能相邻有多少种排法?(6)若排成一排照相,且甲不站排头乙不站排尾,有多少种不同的排法?分析 (1)分两排照相实际上与排成一排照相一样,只不过把第3~6个位子看成是第二排而已,所以实际上是6个元素的全排列问题.(2)先确定甲的排法,有P21种;再确定乙的排法,有P41种;最后确定其他人的排法,有P44种.因为这是分步问题,所以用乘法原理,有P21·P41·P44种不同排法.(3)采用“捆绑法”,即先把甲、乙两人看成一个人,这样有P55种不同排法.然后甲、乙两人之间再排队,有P22种排法.因为是分步问题,应当用乘法原理,所以有P55·P22种排法.(4)甲在乙的右边与甲在乙的左边的排法各占一半,有P66种排法.(5)采用“插入法”,把3个女生的位子拉开,在两端和她们之间放进4张椅子,如____女____女____女____,再把3个男生放到这4个位子上,就保证任何两个男生都不会相邻了.这样男生有P43种排法,女生有P33种排法.因为是分步问题,应当用乘法原理,所以共有P43·P33种排法.(6)符合条件的排法可分两类:一类是乙站排头,其余5人任意排有P55种排法;一类是乙不站排头;由于甲不能站排头,所以排头只有从除甲、乙以外的4人中任选1人有P41种排法,排尾从除乙以外的4人中选一人有P41种排法,中间4个位置无限制有P44种排法,因为是分步问题,应用乘法原理,所以共有P41P41P44种排法.解 (1)P66=720(种)(2)P21·P41·P44=2×4×24=192(种)(3)P55·P22=120×2=240(种)(4)P66=360(种)(5)P43·P33=24×6=144(种)(6)P55+P41P41P44=120+4×4×24=504(种)或法二:(淘汰法)P66-2P55+P44=720-240+24=504(种)课堂小节:本节课学习了排列、排列数的概念,排列数公式的推导课堂练习:1、六人按下列要求站一排,分别有多少种不同的站法?(1)甲不站两端; (2)甲、乙必须相邻;(3)甲、乙不相邻;(4)甲、乙之间恰间隔两人;(5)甲、乙站在两端;(6)甲不站左端,乙不站右端.解题导引(1)求排列应用题最基本的方法有直接法:把符合条件的从正面考虑解决,直接列式计算;间接法:根据正难则反的解题原则,如果问题从正面考虑情况比较多,容易重或漏,那么从整体中去掉不符合题意的情况,就得到满足题意的排列种数.(2)相邻问题,一般用捆绑处理的方法.(3)不相邻问题,一般用插空处理的方法.(4)分排问题,一般用直排处理的方法.(5)“小集团”排列问题中,先整体后局部的处理方法.解(1)方法一要使甲不站在两端,可先让甲在中间4个位置上任选1个,有A14种站法,然后其余5人在另外5个位置上作全排列,有A55种站法,根据分步乘法计数原理,共有A14·A55=480(种)站法.方法二若对甲没有限制条件共有A66种站法,甲在两端共有2A55种站法,从总数中减去这两种情况的排列数即得所求的站法数,共有A66-2A55=480(种)站法.(2)先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人,有A55种站法,再把甲、乙进行全排列,有A22种站法,根据分步乘法计数原理,共有A55·A22=240(种)站法.(3)因为甲、乙不相邻,所以可用“插空法”.第一步,先让甲、乙以外的4个人站队,有A44种站法;第二步,再将甲、乙排在4人形成的5个空档(含两端)中,有A25种站法,故共有A44·A25=480(种)站法.(4)先从甲、乙以外的4个人中任选2人排在甲、乙之间的两个位置上,有A24种;然后把甲、乙及中间2人看作一个“大”元素与余下2人作全排列,有A33种站法;最后对甲、乙进行排列,有A22种站法,故共有A24·A33·A22=144(种)站法.(5)首先考虑特殊元素,甲、乙先站两端,有A22种站法,再让其他4人在中间位置作全排列,有A44种站法,根据分步乘法计数原理,共有A22·A44=48(种)站法.(6)甲在左端的站法有A55种站法,乙在右端的站法有A55种,且甲在左端而乙在右端的站法有A44种站法,共有A66-2A55+A44=504(种)站法.2、用1,2,3,4,5,6组成六位数(没有重复数字),要求任何相邻两个数字的奇偶性不同,且1和2相邻,求这样的六位数的种数.解依题意先排列除1和2外的剩余4个元素有2A22·A22=8(种)方案,再向这排好的4个元素中选1空位插入1和2捆绑的整体,有A15种插法,∴不同的安排方案共有2A22·A22·A15=40(种).。
1.2.1排列上课班别:高二授课教师:教材:人教版选修2—3教学目标:1、知识与技能:了解排列数的意义,掌握排列数公式及推导方法,从中体会“化归”的数学思想,并能运用排列数公式进行计算。
2、过程与方法:能运用所学的排列知识,正确地解决的实际问题3、情感、态度与价值观:能运用所学的排列知识,正确地解决的实际问题.教学重点:排列数公式的理解与运用;排列应用题常用的方法有直接法,间接法教学难点:排列数公式的推导授课类型:新授课课时安排:1课时教具:多媒体内容分析:分类计数原理是对完成一件事的所有方法的一个划分,依分类计数原理解题,首先明确要做的这件事是什么,其次分类时要根据问题的特点确定分类的标准,最后在确定的标准下进行分类.分类要注意不重复、不遗漏,保证每类办法都能完成这件事.分步计数原理是指完成一件事的任何方法要按照一定的标准分成几个步骤,必须且只需连续完成这几个步骤后才算完成这件事,每步中的任何一种方法都不能完成这件事.分类计数原理和分步计数原理的地位是有区别的,分类计数原理更具有一般性,解决复杂问题时往往需要先分类,每类中再分成几步.在排列、组合教学的起始阶段,不能嫌罗嗦,教师一定要先做出表率并要求学生严格按原理去分析问题.只有这样才能使学生认识深刻、理解到位、思路清晰,才会做到分类有据、分步有方,为排列、组合的学习奠定坚实的基础分类计数原理和分步计数原理既是推导排列数公式、组合数公式的基础,也是解决排列、组合问题的主要依据,并且还常需要直接运用它们去解决问题,这两个原理贯穿排列、组合学习过程的始终.搞好排列、组合问题的教学从这两个原理入手带有根本性.排列与组合都是研究从一些不同元素中任取元素,或排成一排或并成一组,并求有多少种不同方法的问题.排列与组合的区别在于问题是否与顺序有关.与顺序有关的是排列问题,与顺序无关是组合问题,顺序对排列、组合问题的求解特别重要.排列与组合的区别,从定义上来说是简单的,但在具体求解过程中学生往往感到困惑,分不清到底与顺序有无关系.教学过程:一、复习引入:1分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有种不同的方法,在第二类办法中有种不同的方法,……,在第n类办法中有种不同的方法那么完成这件事共有种不同的方法2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有种不同的方法,做第二步有种不同的方法,……,做第n步有种不同的方法,那么完成这件事有种不同的方法二、讲解新课:问题1.从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,有多少种不同的方法?图 1.2一1把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题可叙述为:从3个不同的元素 a , b ,。
1.2.1排列第一课时一、复习引入:1分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n 类办法,在第一类办法中有1m 种不同的方法,在第二类办法中有2m 种不同的方法,……,在第n 类办法中有n m 种不同的方法那么完成这件事共有 12n N m m m =+++种不同的方法2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n 个步骤,做第一步有1m 种不同的方法,做第二步有2m 种不同的方法,……,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事有12n N m m m =⨯⨯⨯ 种不同的方法分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事 应用两种原理解题:1.分清要完成的事情是什么;2.是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;3.有无特殊条件的限制 二、讲解新课: 1问题:问题1.从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,有多少种不同的方法?分析:这个问题就是从甲、乙、丙3名同学中每次选取2名同学,按照参加上午的活动在前,参加下午活动在后的顺序排列,一共有多少种不同的排法的问题,共有6种不同的排法:甲乙 甲丙 乙甲 乙丙 丙甲 丙乙,其中被取的对象叫做元素解决这一问题可分两个步骤:第 1 步,确定参加上午活动的同学,从 3 人中任选 1 人,有 3 种方法;第 2 步,确定参加下午活动的同学,当参加上午活动的同学确定后,参加下午活动的同学只能从余下的 2 人中去选,于是有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,在 3 名同学中选出 2 名,按照参加上午活动在前,参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有 3×2=6 种,如图 1.2一1 所示.把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题可叙述为:从3个不同的元素 a , b ,。
中任取 2 个,然后按照一定的顺序排成一列,一共有多少种不同的排列方法?所有不同的排列是 ab,ac,ba,bc,ca, cb,共有 3×2=6 种.问题2.从1,2,3,4这 4 个数字中,每次取出3个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?分析:解决这个问题分三个步骤:第一步先确定左边的数,在4个字母中任取1个,有4种方法;第二步确定中间的数,从余下的3个数中取,有3种方法;第三步确定右边的数,从余下的2个数中取,有2种方法由分步计数原理共有:4×3×2=24种不同的方法,用树型图排出,并写出所有的排列由此可写出所有的排法显然,从 4 个数字中,每次取出 3 个,按“百”“十”“个”位的顺序排成一列,就得到一个三位数.因此有多少种不同的排列方法就有多少个不同的三位数.可以分三个步骤来解决这个问题:第 1 步,确定百位上的数字,在 1 , 2 , 3 , 4 这 4 个数字中任取 1 个,有 4 种方法;第 2 步,确定十位上的数字,当百位上的数字确定后,十位上的数字只能从余下的 3 个数字中去取,有 3 种方法;第 3 步,确定个位上的数字,当百位、十位上的数字确定后,个位的数字只能从余下的 2 个数字中去取,有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,从 1 , 2 , 3 , 4 这 4 个不同的数字中,每次取出 3 个数字,按“百”“十”“个”位的顺序排成一列,共有4×3×2=24种不同的排法,因而共可得到24个不同的三位数,如图1. 2一2 所示.由此可写出所有的三位数:123,124, 132, 134, 142, 143, 213,214, 231, 234, 241, 243,312,314, 321, 324, 341, 342, 412,413, 421, 423, 431, 432 。
同样,问题 2 可以归结为:从4个不同的元素a, b, c,d中任取 3 个,然后按照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?所有不同排列是abc, abd, acb, acd, adb, adc, bac, bad, bca, bcd, bda, bdc,cab, cad, cba, cbd, cda, cdb, dab, dac, dba, dbc, dca, dcb.共有4×3×2=24种.树形图如下a b cdbcdacdabdabc2.排列的概念:从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素(这里的被取元素各不相同)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.... 说明:(1)排列的定义包括两个方面:①取出元素,②按一定的顺序排列; (2)两个排列相同的条件:①元素完全相同,②元素的排列顺序也相同 3.排列数的定义: 从n 个不同元素中,任取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 元素的排列数,用符号m n A 表示注意区别排列和排列数的不同:“一个排列”是指:从n 个不同元素中,任取m 个元素按照一定的顺序.....排成一列,不是数;“排列数”是指从n 个不同元素中,任取m (m n ≤)个元素的所有排列的个数,是一个数所以符号m n A 只表示排列数,而不表示具体的排列4.排列数公式及其推导:由2n A 的意义:假定有排好顺序的2个空位,从n 个元素12,,n a a a 中任取2个元素去填空,一个空位填一个元素,每一种填法就得到一个排列,反过来,任一个排列总可以由这样的一种填法得到,因此,所有不同的填法的种数就是排列数2n A .由分步计数原理完成上述填空共有(1)n n -种填法,∴2n A =(1)n n -由此,求3n A 可以按依次填3个空位来考虑,∴3n A =(1)(2)n n n --, 求m n A 以按依次填m 个空位来考虑(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+,排列数公式:(1)(2)(1)mn A n n n n m =---+(,,m n N m n *∈≤)说明:(1)公式特征:第一个因数是n ,后面每一个因数比它前面一个 少1,最后一个因数是1n m -+,共有m 个因数;(2)全排列:当n m =时即n 个不同元素全部取出的一个排列全排列数:(1)(2)21!nn A n n n n =--⋅=(叫做n 的阶乘)另外,我们规定 0! =1 .例1.用计算器计算: (1)410A ; (2)518A ; (3)18131813A A ÷.解:用计算器可得:由( 2 ) ( 3 )我们看到,51813181813A A A =÷.那么,这个结果有没有一般性呢?即 !()!nm n nn m n m A n A A n m --==-. 排列数的另一个计算公式:(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+(1)(2)(1)()321()(1)321n n n n m n m n m n m ---+-⋅⋅=---⋅⋅=!()!n n m -=n n n m n mA A --. 即 mn A =!()!n n m -例2.解方程:3322126x x x A A A +=+.解:由排列数公式得:3(1)(2)2(1)6(1)x x x x x x x --=++-,∵3x ≥,∴ 3(1)(2)2(1)6(1)x x x x --=++-,即2317100x x -+=, 解得 5x =或23x =,∵3x ≥,且x N *∈,∴原方程的解为5x =. 例3.解不等式:2996xx A A ->.解:原不等式即9!9!6(9)!(11)!x x >⋅--,也就是16(9)!(11)(10)(9)!x x x x >--⋅-⋅-,化简得:2211040x x -+>,解得8x <或13x >,又∵29x ≤≤,且x N *∈,所以,原不等式的解集为{}2,3,4,5,6,7.例4.求证:(1)n m n mn n n m A A A --=⋅;(2)(2)!135(21)2!nn n n =⋅⋅-⋅.证明:(1)!()!!()!m n mn n m n A A n m n n m --⋅=-=-nn A =,∴原式成立(2)(2)!2(21)(22)43212!2!n n n n n n n n ⋅-⋅-⋅⋅⋅=⋅⋅2(1)21(21)(23)312!n n n n n n n ⋅-⋅⋅--⋅=⋅!13(23)(21)!n n n n ⋅⋅--==135(21)n ⋅⋅-=右边∴原式成立说明:(1)解含排列数的方程和不等式时要注意排列数mn A 中,,m n N *∈且m n ≤这些限制条件,要注意含排列数的方程和不等式中未知数的取值范围;(2)公式(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+常用来求值,特别是,m n 均为已知时,公式m n A =!()!n n m -,常用来证明或化简例5.化简:⑴12312!3!4!!n n -++++;⑵11!22!33!!n n ⨯+⨯+⨯++⨯⑴解:原式11111111!2!2!3!3!4!(1)!!n n =-+-+-++-=-11!n -⑵提示:由()()1!1!!!n n n n n n +=+=⨯+,得()!1!!n n n n ⨯=+-, 原式()1!1n =+-说明:111!(1)!!n n n n -=--.。