(原创)1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理 (2课时)
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分类加法计数原理和分步乘法计数原理教案
高二数学创优课教案
高中二年级《数学》选修2-3第一章:计数原理
§1.1分类加法计数原理和分步乘法计数原理(第二课时)
教材地位:
分类计数原理和分步计数原作用并不限于用来推导排列数、组合数公式,实际上其解决问题的思想方法贯穿在整个学习的始终:当将一个较复杂的问题通过分类进行分解时,用的是加法原理;当将它通过分步进行分解时,用的是乘法原理由于其思想方法独特,它也是培养和发展抽象思维能力和逻辑思维能力的好素材。
教材作用:
分类计数原理和分步计数原理是解决计数问题的最基本、最重要的方法。
它起到承前启后的作用:它可以弥补列举法一一数出这个数的不足,使其计数时更加灵活,同时又为研究排列与组合,运用归纳法导出排列数公式与组合数公式,并提出组合数的两个性质,以简化组合数的计算和为推导二项式定理作好铺垫。
一、教学目标:
1、知识与技能:
(1)进一步熟悉分类计数原理与分步计数原理的内容.
(2)归纳总结分类或分步标准的确。
1.1 分类加法计数原理和分步乘法计数原理教学目标:知识与技能:①理解分类加法计数原理与分步乘法计数原理;②会利用两个原理分析和解决一些简单的应用问题;过程与方法:培养学生的归纳概括能力;情感、态度与价值观:引导学生形成“自主学习”与“合作学习”等良好的学习方式教学重点:分类计数原理( 加法原理) 与分步计数原理( 乘法原理)教学难点:分类计数原理( 加法原理) 与分步计数原理( 乘法原理) 的准确理解授课类型:新授课课时安排: 2 课时教具:多媒体、实物投影仪第一课时引入课题先看下面的问题:①从我们班上推选出两名同学担任班长,有多少种不同的选法?②把我们的同学排成一排,共有多少种不同的排法?要解决这些问题,就要运用有关排列、组合知识. 排列组合是一种重要的数学计数方法. 总的来说,就是研究按某一规则做某事时,一共有多少种不同的做法.在运用排列、组合方法时,经常要用到分类加法计数原理与分步乘法计数原理. 这节课,我们从具体例子出发来学习这两个原理.1 分类加法计数原理(1)提出问题问题 1.1 :用一个大写的英文字母或一个阿拉伯数字给教室里的座位编号,总共能够编出多少种不同的号码?问题 1.2 :从甲地到乙地,可以乘火车,也可以乘汽车. 如果一天中火车有 3 班,汽车有2 班. 那么一天中,乘坐这些交通工具从甲地到乙地共有多少种不同的走法?探究:你能说说以上两个问题的特征吗?种不同的方(2)发现新知分类加法计数原理完成一件事有两类不同方案,在第 1 类方案中有m法,在第 2 类方案中有n种不同的方法. 那么完成这件事共有N m n种不同的方法.(3)知识应用例1. 在填写高考志愿表时,一名高中毕业生了解到,A,B 两所大学各有一些自己感兴趣的强项专业,具体情况如下:A 大学B 大学生物学数学化学会计学医学信息技术学物理学法学工程学如果这名同学只能选一个专业,那么他共有多少种选择呢?分析:由于这名同学在 A , B 两所大学中只能选择一所,而且只能选择一个专业,又由于两所大学没有共同的强项专业,因此符合分类加法计数原理的条件.解:这名同学可以选择 A , B 两所大学中的一所.在 A 大学中有 5 种专业选择方法,在 B 大学中有 4 种专业选择方法.又由于没有一个强项专业是两所大学共有的,因此根据分类加法计数原理,这名同学可能的专业选择共有5+4=9(种).变式:若还有C大学,其中强项专业为:新闻学、金融学、人力资源学. 那么,这名同学可能的专业选择共有多少种?探究:如果完成一件事有三类不同方案,在第 1 类方案中有m1 种不同的方法,在第 2类方案中有m种不同的方法,在第3 类方案中有m3 种不同的方法,那么完成这件事共有多2少种不同的方法?如果完成一件事情有n类不同方案,在每一类中都有若干种不同方法,那么应当如何计数呢?一般归纳:完成一件事情,有n 类办法,在第 1 类办法中有m种不同的方法,在第2 类办法中有m21种不同的方法,, 在第n 类办法中有m种不同的方法. 那么完成这件事共有nN m1 m2mn种不同的方法.理解分类加法计数原理:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,完成一件事要分为若干类,各类的方法相互独立,各类中的各种方法也相对独立,用任何一类中的任何一种方法都可以单独完成这件事.例2. 一蚂蚁沿着长方体的棱, 从的一个顶点爬到相对的另一个顶点的最近路线共有多少条?解: 从总体上看, 如, 蚂蚁从顶点A爬到顶点C1有三类方法, 从局部上看每类又需两步完成, 所以,第一类, m1 = 1 × 2 = 2 条第二类, m2 = 1 × 2 = 2 条第三类, m3 = 1 × 2 = 2 条所以, 根据加法原理, 从顶点A到顶点C1最近路线共有N = 2 + 2 + 2 = 6 条练习1.填空:( 1 )一件工作可以用 2 种方法完成,有 5 人只会用第 1 种方法完成,另有 4 人只会用第 2 种方法完成,从中选出l 人来完成这件工作,不同选法的种数是_;( 2 )从 A 村去 B 村的道路有 3 条,从 B 村去 C 村的道路有 2 条,从 A 村经 B 的路线有_条.第二课时2 分步乘法计数原理(1)提出问题问题 2.1 :用前 6 个大写英文字母和1—9 九个阿拉伯数字,以A, A2 , , ,B1 , B2 , ,1的方式给教室里的座位编号,总共能编出多少个不同的号码?用列举法可以列出所有可能的号码:我们还可以这样来思考:由于前 6 个英文字母中的任意一个都能与9 个数字中的任何一个组成一个号码,而且它们各不相同,因此共有 6 ×9 = 54 个不同的号码.探究:你能说说这个问题的特征吗?(2)发现新知分步乘法计数原理完成一件事有两类不同方案,在第 1 类方案中有m法,在第 2 类方案中有n种不同的方法. 那么完成这件事共有N m n种不同的方法.(3)知识应用种不同的方例1. 设某班有男生30 名,女生24 名. 现要从中选出男、女生各一名代表班级参加比赛,共有多少种不同的选法?分析:选出一组参赛代表,可以分两个步骤.第l 步选男生.第 2 步选女生.解:第 1 步,从30 名男生中选出 1 人,有30 种不同选择;第2 步,从24 名女生中选出 1 人,有24 种不同选择.根据分步乘法计数原理,共有30×24 =720种不同的选法.探究:如果完成一件事需要三个步骤,做第1 步有m1 种不同的方法,做第 2 步有m2 种不同的方法,做第 3 步有m种不同的方法,那么完成这件事共有多少种不同的方法?3如果完成一件事情需要n个步骤,做每一步中都有若干种不同方法,那么应当如何计数呢?一般归纳:完成一件事情,需要分成n 个步骤,做第1 步有m1 种不同的方法,做第2 步有m2 种不同的方法,, 做第n 步有m种不同的方法. 那么完成这件事共有nN m1 m2mn种不同的方法. 理解分步乘法计数原理:分步计数原理针对的是“分步”问题,完成一件事要分为若干步,各个步骤相互依存,完成任何其中的一步都不能完成该件事,只有当各个步骤都完成后,才算完成这件事. 3.理解分类加法计数原理与分步乘法计数原理异同点①相同点:都是完成一件事的不同方法种数的问题②不同点:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,完成一件事要分为若干类,各类的方法相互独立,各类中的各种方法也相对独立,用任何一类中的任何一种方法都可以单独完成这件事,是独立完成;而分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,完成一件事要分为若干步,各个步骤相互依存,完成任何其中的一步都不能完成该件事,只有当各个步骤都完成后,才算完成这件事,是合作完成.例2 . 如图, 要给地图A、B、C、D四个区域分别涂上 3 种不同颜色中的某一种, 允许同一种颜色使用多次, 但相邻区域必须涂不同的颜色, 不同的涂色方案有多少种?解: 按地图A、B、C、D四个区域依次分四步完成,第一步, m1 = 3 种,第二步, m2 = 2 种,第三步, m3 = 1 种,第四步, m4 = 1 种,所以根据乘法原理, 得到不同的涂色方案种数共有N = 3 × 2 ×1× 1 = 6变式1,如图, 要给地图A、B、C、D四个区域分别涂上 3 种不同颜色中的某一种, 允许同一种颜色使用多次, 但相邻区域必须涂不同的颜色, 不同的涂色方案有多少种?2 若颜色是 2 种,4 种,5 种又会什么样的结果呢?练习2.现有高一年级的学生 3 名,高二年级的学生 5 名,高三年级的学生 4 名.( 1 )从中任选 1 人参加接待外宾的活动,有多少种不同的选法?村去 C 村,不同( 2 )从 3 个年级的学生中各选 1 人参加接待外宾的活动,有多少种不同的选法?4第三课时3 综合应用例1. 书架的第 1 层放有 4 本不同的计算机书,第 2 层放有 3 本不同的文艺书,第 3 层放2 本不同的体育书.①从书架上任取 1 本书,有多少种不同的取法?②从书架的第1、2、3 层各取 1 本书,有多少种不同的取法?③从书架上任取两本不同学科的书,有多少种不同的取法?【分析】①要完成的事是“取一本书”,由于不论取书架的哪一层的书都可以完成了这件事,因此是分类问题,应用分类计数原理.②要完成的事是“从书架的第1、2、3 层中各取一本书”,由于取一层中的一本书都只完成了这件事的一部分,只有第1、2、3 层都取后,才能完成这件事,因此是分步问题,应用分步计数原理.③要完成的事是“取 2 本不同学科的书”,先要考虑的是取哪两个学科的书,如取计算机和文艺书各 1 本,再要考虑取 1 本计算机书或取 1 本文艺书都只完成了这件事的一部分,应用分步计数原理,上述每一种选法都完成后,这件事才能完成,因此这些选法的种数之间还应运用分类计数原理.解:(1) 从书架上任取 1 本书,有 3 类方法:第 1 类方法是从第 1 层取1 本计算机书,有4 种方法;第2 类方法是从第 2 层取 1 本文艺书,有3 种方法;第3 类方法是从第 3 层取 1 本体育书,有 2 种方法.根据分类加法计数原理,不同取法的种数是N m m m =4+3+2=9;1 2 3( 2 )从书架的第 1 , 2 , 3 层各取 1 本书,可以分成 3 个步骤完成:第 1 步从第 1 层取 1 本计算机书,有 4 种方法;第 2 步从第 2 层取 1 本文艺书,有 3 种方法;第 3 步从第 3 层取1 本体育书,有 2 种方法.根据分步乘法计数原理,不同取法的种数是N m m m =4×3×2=24 .1 2 3(3)N 4 3 4 2 3 2 26 。
§1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理【课题】:§1.1.2分类加法计数原理与分步乘法计数原理【教学目标】:(1)知识与技能掌握分类计数原理和分步计数原理,并能够运用这两个原理解决简单的应用问题;(2)过程与方法通过实例,理解两个基本原理的运用,从而提高分析问题、解决问题的能力,提高学生综合、归纳的能力.(3)情感、态度与价值观通过了解基本原理在生产,生活实际中的应用,使得学生认识数学知识与现实生活的内在联系,增强在现实生活中面对复杂的事物和现象时作出正确分析和准确判断的能力.【教学重点】两个基本原理的运用【教学难点】正确运用两个原理解决问题【教法、学法设计】启发引导式【课前准备】Powerpoint【教学过程设计】:教学环节教学活动设计意图一、复习师提出问题1:书架上层放4本不同的语文书,中层放5本不同的数学书,下层放6本不同的英语书,(1)如果从中任取一本书,有多少种不同的取法?(2)如果从中任取三本书,其中包括语文书、数学书、英语书各一本,有多少种不同的取法?解:(1)本题要完成取出一本书这一件事,可以分三类不同的取法:第一类:从上层取一本语文书有4种不同的取法;第二类:从中层取一本数学书有5种不同的取法;第三类:从下层取一本英语书有6种不同的取法;上述取法均能独立完成这件事,所以有4+5+6=18种(2)本题要分成三个步骤:第一步:从上层取一本语文书有4种不同的取法;第二类:从中层取一本数学书有5种不同的取法;第三类:从下层取一本英语书有6种不同的取法;只有三个步骤全部完成才能完成从各取一本书这件事,故完成这件事的方法种数有4×5×6=120种学生回答,投影学生答案.通过问题,达到复习两个基本原理的目的二、例题师提出问题:例1.给程序模块命名,需要用3个字符,其中首字符要求用字母A—G或U—Z,后两个要求用数字,问最多可以给多少个程序命名?分析:可以分成三个步骤:第1步,选首字符;第2步,选中间字符;第3步,选最后字符。