解排列组合问题的常用方法与技巧
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奥数数字排列组合解题技巧在奥数(奥林匹克数学竞赛)中,数字排列组合是一个常见的考查点,涉及到的技巧和方法有很多。
以下是一些常见的解题技巧:1. 全排列与重复排列:-全排列:n个元素的全排列有n!种情况,其中n!表示n的阶乘。
-重复排列:有重复元素时,全排列的总数要除以重复元素的阶乘。
2. 循环置换:-对于n个元素的排列,可以通过循环置换的方式进行计算。
循环置换的计算可以借助循环节的长度和总元素个数。
3. 组合公式:-对于从n个元素中选取m个元素的组合数,使用二项式系数的组合公式:C(n, m) = n! / (m! * (n-m)!)4. 二项式定理:-利用二项式定理展开多项式,特别是在计算特殊值时,如计算(x+y)^n的展开式。
5. 递推关系:-有时候可以通过递推关系,找到某一项与前面项之间的关系,从而简化计算。
6. 逆向思维:-有时候可以从目标结果出发,逆向思考,找到排列组合的解。
7. 利用对称性:-利用对称性质,减少计算量。
例如,当问题中存在对称性时,可以利用对称性简化问题。
8. 鸽巢原理:-当分配的对象多于容器的个数时,至少有一个容器中含有两个或两个以上的对象。
这个原理在一些排列组合问题中经常被使用。
9. 图论中的排列组合:-在一些图论问题中,可以利用排列组合的知识,特别是在解决路径计数等问题时。
10. 二叉树与组合数学的关系:-一些问题可以通过构建二叉树的方式来求解,从而转化为组合数学的问题。
总的来说,对于奥数中的数字排列组合问题,关键是灵活运用数学知识,善于发现问题中的规律,并通过巧妙的思考和计算得到正确的结果。
排列组合解题的高效技巧与策略排列组合是数学中的一个重要概念,它在解决问题时可以帮助我们快速、高效地找出正确的答案。
本文将介绍一些排列组合解题的高效技巧与策略,帮助读者更好地应对相关问题。
1. 理解排列和组合的概念在开始讨论解题技巧之前,我们首先需要理解排列和组合的概念。
排列是指从一组元素中选取一部分元素按照一定的顺序进行排列,而组合是指从一组元素中选取一部分元素,不考虑顺序的情况下进行组合。
2. 利用公式计算排列组合数排列和组合问题的解答往往涉及到计算排列数和组合数。
针对不同的问题,我们可以利用相应的公式来计算。
例如,计算从n个元素中选取r个元素的排列数可以使用下面的公式:P(n,r) = n! / (n-r)!其中,n!表示n的阶乘,即n! = n * (n-1) * (n-2) * ... * 2 * 1。
3. 利用乘法原理和加法原理乘法原理和加法原理是解决排列组合问题的基本原理。
乘法原理指出,如果一个任务可以分为k个相互独立的子任务,每个子任务有n1、n2、...、nk种选择,则总的选择方式数为n1 * n2 * ... * nk。
而加法原理指出,如果一个任务可以通过两个步骤完成,第一步有n种选择,第二步有m种选择,则总的选择方式数为n + m。
4. 利用递推关系简化计算在解决排列组合问题时,有时可以利用递推关系简化计算过程,减少计算量。
例如,C(n, r) = C(n-1, r-1) + C(n-1, r)就是一个常见的递推关系。
通过利用递推关系,我们可以将原始问题转化为更小规模的子问题,从而简化计算过程。
5. 利用二项式定理求解复杂问题二项式定理是数学中的一个重要定理,它展示了如何将一个二次多项式展开成一个多项式的和。
利用二项式定理,我们可以求解复杂的排列组合问题。
例如,在计算(x + y)^n的展开式中,我们可以得到展开式中各个项的系数,进而能够解决一些特殊问题。
6. 善于应用化简的方法在解决排列组合问题时,有时候问题的描述较为复杂,难以直接进行计算。
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。
排列组合问题的解决方法排列组合问题是数学中的一个重要概念,也是许多实际问题中常见的一种情况。
在解决排列组合问题时,我们需要运用一定的方法和技巧,以得到准确的答案。
本文将介绍一些常见的解决排列组合问题的方法。
一、排列问题的解决方法排列是从若干个元素中选取一部分进行排序的问题。
在解决排列问题时,我们可以运用以下方法:1.全排列法:全排列法适用于待排元素个数较少的情况。
通过穷举待排元素的所有可能排列,我们可以得到准确的答案。
但当待排元素个数较多时,全排列法的计算量会变得非常大,不适用于实际问题。
2.递归法:递归法是解决排列问题的常用方法之一。
通过不断缩小问题规模,并通过递归调用自身来解决子问题,最终得到排列问题的解。
递归法的优点是代码简洁易懂,但在处理大规模问题时,其效率可能较低。
3.数学公式法:对于一些特殊的排列问题,我们可以运用数学公式来求解。
比如,计算从n个元素中选取m个元素进行排列的方法数,可以使用排列组合公式P(n,m) = n! / (n-m)!来计算。
二、组合问题的解决方法组合是从若干个元素中选取一部分进行组合的问题。
在解决组合问题时,我们可以运用以下方法:1.枚举法:枚举法是解决组合问题的常用方法之一。
通过枚举待选元素的所有可能组合,我们可以得到准确的答案。
但同样地,当待选元素个数较多时,枚举法的计算量会非常大。
2.递归法:递归法同样适用于解决组合问题。
通过不断缩小问题规模,并通过递归调用自身来解决子问题,最终得到组合问题的解。
递归法的优点是代码简洁易懂,但在处理大规模问题时,其效率可能较低。
3.数学公式法:对于一些特殊的组合问题,我们可以运用数学公式来求解。
比如,计算从n个元素中选取m个元素进行组合的方法数,可以使用排列组合公式C(n,m) = n! / (m!(n-m)!)来计算。
三、排列组合问题的综合应用在实际问题中,排列组合常常与其他数学概念和方法相结合,以解决更为复杂的问题。
排列组合问题的解题策略关键词:排列组合,解题策略①分堆问题;②解决排列、组合问题的一些常用方法:错位法、剪截法(隔板法)、捆绑法、剔除法、插孔法、消序法(留空法). 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。
一类在数学中常看到的问题便是排列与组合问题,这是指如何从一组元素中选取大量个元素以排列或组合方式进行。
如何解决排列与组合问题,下面给大家介绍了一些建从写:理清基本概念:首先,要把排列和组合的定义弄清楚。
排列是从n 个不同元素中取m ( m < n )个元素的方法,按一定的顺序排在一起,而组合是从n 个不同元素中取m( m < n)个元素并成一组,不考虑顺序。
掌握基本公式:排列数公式为a(n, m)= n!/(n−m)!,组合数公式为C(n,m)=n! /m! (n−m)!。
它们是解排列与组合问题的基础。
用性质简化运算:排列与组合有一些基本性质,如c(n, m)=c(n, n−m) ,c(n+1,m)=c(n,m)+c(n,m−1)等。
用这些性质可以有所加快计算的速度。
分类与分步计数法异常棘手:对于那种遇到复杂问题时,试试用分类与分步计数原理。
分类计数法也称分类计数原理,是将问题分成几种情况,然后分别计数每类情况的数目,最后加起来。
分步计数法也称分步计数原理,是将问题分成若干步骤,然后分别计数每步的情况数,最后把它们乘在一起。
捆绑法与插空法:对于一些特殊的排列组合问题,可以采用捆绑法或插空法。
捆绑法是将彼此相邻的元素捆绑到一起看成一个整体进行排列,再考虑相邻元素之内的排列。
插空法是一种方法:将不相邻的元素插入已排好的元素之间的空隙中。
排除法:当直接计算某一排列或者组合的情况数极为困难时,可以考虑用排除法。
而先计算总的排列(组合)情况数,再减去不符合条件的情况数。
实际转化应用中:在实际的应用中有时不得不将问题转化为例如排列与组合问题求解。
例如,将分配问题转化为组合问题,将选举问题转化为排列问题等。
可以看到,解决排列与组合问题,首先要掌握基本概念、公式和性质;其次,要学会各种技巧和方法意想不到的。
通过不断的练习和经验汇总,可以逐渐培养这种类方面的解题能力。
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。
排列组合24种解题技巧1.排序问题相邻问题捆绑法相离问题插空排定序问题缩倍法(插空法)定位问题优先法多排问题单排法圆排问题单排法可重复的排列求幂法全错位排列问题公式法2.分组分配问题平均分堆问题去除重复法(平均分配问题)相同物品分配的隔板法全员分配问题分组法有序分配问题逐分法3.排列组合中的解题技巧至多至少间接法染色问题合并单元格法交叉问题容斥原理法构造递推数列法(一)排序问题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.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,则不同的排法有例1.,,,,()A、60种B、48种C、36种D、24种A 种,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,4424答案:D.2.相离问题插空排: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 .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)那么不同的排法有( )A 、24种B 、60种C 、90种D 、120种解析: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 . 4.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。
例4.现有1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端则有不同的排法有多少种?解析:老师在中间三个位置上选一个有13A 种,4名同学在其余4个位置上有44A 种方法;所以共有143472A A =种。
排列组合问题的解题策略关键词:排列组合,解题策略①分堆问题;②解决排列、组合问题的一些常用方法:错位法、剪截法(隔板法)、捆绑法、剔除法、插孔法、消序法(留空法). 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。
344 4 3 4A C 5 2 2 5 排列组合解题技巧归纳总结教学内容1. 分类计数原理(加法原理)完成一件事,有n 类办法,在第 1 类办法中有m 1 种不同的方法,在第 2 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:种不同的方法.2. 分步计数原理(乘法原理)完成一件事,需要分成 n 个步骤,做第 1 步有 m 1 种不同的方法,做第 2 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:种不同的方法.3. 分类计数原理分步计数原理区别分类计数原理方法相互独立,任何一种方法都可以独立地完成这件事。
分步计数原理各步相互依存,每步中的方法完成事件的一个阶段,不能完成整个事件. 解决排列组合综合性问题的一般过程如下: 1. 认真审题弄清要做什么事2. 怎样做才能完成所要做的事,即采取分步还是分类,或是分步与分类同时进行,确定分多少步及多少类。
3. 确定每一步或每一类是排列问题(有序)还是组合(无序)问题,元素总数是多少及取出多少个元素.4. 解决排列组合综合性问题,往往类与步交叉,因此必须掌握一些常用的解题策略 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C 1 然后排首位共有C 1 最后排其它位置共有 A 3由分步计数原理得C 1C 1A 3 = 288443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? 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。
解排列组合问题的常用技巧排列组合是高中数学的重点和难点之一,也是进一步学习概率的基础,事实上,许多概率问题也归结为排列组合问题,这一类问题不仅内容抽象,解法灵活,而且解题过程极易出现“重复”和“遗漏”的错误,这些错误甚至不容易检查出来,所以解题时要注意不断积累经验,总结解题规律,掌握若干技巧。
解答排列组合的问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是组合问题,或者属于排列与组合的混合问题。
其次,要抓住问题的本质特征,灵活运用基本原理和公式进行分析解答,同时,还要注意讲究一些基本策略和方法和技巧,使一些看似复杂的问题迎刃而解,下面介绍几种常用的解题技巧。
一、特殊元素“优先安排法”对于带有特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑特殊元素,在考虑其他元素。
例⒈ 用0,2,3,4,5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有( ) A.24个 B.30个 C.40个 D.60个分析:由于该三位数为偶数,故末尾数字必为偶数,又因为0不能排在首位,故0就是其中的特殊元素,应优先安排.按0排在末尾和0不排在末尾分为两类:①0排在末尾时,有24A 个,②0不排在末尾时,则有131312A A A 个,由分类计数原理,共有偶数3013131224=+A A A A 个,选B .例. 从6人中选4人分别到巴黎、伦敦、悉尼、莫斯科四个城市游览,要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这6人中,甲、乙两人不去巴黎游览,则不同的选择方案共有( )A. 300种B. 240种C. 144种D. 96种(05年福建卷)解析:因为甲、乙不去巴黎,故从其余4人选1人去巴黎有C 41种方法,再从剩余5人中选3人去其余3市,有A 53种方法,所以共有方案C A 4153240=(种),故选(B )。
二、总体淘汰法对于含有否定字眼的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去,此时,应注意既不能多减也不能少减。
例⒉ 100件产品中有3件是次品,从中任取三件,其中不全是正品的选法有多少种?分析:从100件产品中选3件产品的选法有3100C 种,选好后发现3件产品都是正品的选法不符合题意,因此把这种排法除去,故有142603973100=-C C 种。
【学生版】微专题:排列组合问题的综合应用【主题】排列、组合问题的求解方法与技巧:1、特殊元素优先安排;2、合理分类与准确分步;3、排列、组合混合问题先选后排;4、相邻问题捆绑处理;5、不相邻问题插空处理;6、定序问题倍除法处理;7、分排问题直排处理;8、“整体”排列问题先整体后局部;9、构造模型;10、正难则反,等价条件。
【典例】题型1、特殊元素(位置)问题例1、大数据时代出现了滴滴打车服务,二胎政策的放开使得家庭中有两个孩子的现象普遍存在.某城市关系要好的A,B,C,D四个家庭各有两个孩子共8人,他们准备使用滴滴打车软件,分乘甲、乙两辆汽车出去游玩,每车限坐4名(乘同一辆车的4个孩子不考虑位置),其中A家庭的孪生姐妹需乘同一辆车,则乘坐甲车的4个孩子恰有2个来自于同一个家庭的乘坐方式共有()A.18种B.24种C.36种D.48种【提示】;【答案】;【解析】;【说明】题型2、相邻、相间问题例2、(1)某大厦一层有A,B,C,D四部电梯,现有3人在同一层乘坐电梯上楼,其中2人恰好乘坐同一部电梯,则不同的乘坐方式有()A.12种B.24种C.18种D.36种【答案】【解析】;(2)某次联欢会要安排3个歌舞类节目,2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是()A.72 B.120 C.144 D.168【答案】【解析】;题型3、分组、分配问题例3、(1)现有三本相同的语文书和一本数学书,分发给三个学生,每个学生至少分得一本,不同分法的种数为()A.36 B.9 C.18 D.15(2)若将6名教师分到3所中学任教,一所1名,一所2名,一所3名,则有种不同的分法.题型4、涂色问题例4、(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)如图,一个地区分为5个行政区域,现给该地区的地图着色,要求相邻区域不得使用同一种颜色.现在有4种颜色可供选择,则不同的着色方法共有________种.(用数字作答)【说明】解决涂色问题,关键还是阅读理解与用好两个计数原理;【归纳】排列、组合的混合问题是从几类元素中取出符合题意的几个元素,再安排到一定位置上的问题.其基本的解题步骤为:第一步:选,根据要求先选出符合要求的元素;第二步:排,把选出的元素按照要求进行排列;第三步:乘,根据分步乘法计数原理求解不同的排列种数,得到结果;均匀分组与不均匀分组、无序分组与有序分组是组合问题的常见题型.解决此类问题的关键是正确判断分组是均匀分组还是不均匀分组,无序均匀分组要除以均匀组数的阶乘数,还要充分考虑到是否与顺序有关,有序分组要在无序分组的基础上乘以分组数的阶乘数;【即时练习】1、有六人排成一排,其中甲只能在排头或排尾,乙、丙两人必须相邻,则满足要求的排法有()A.34种B.48种C.96种D.144种2、从10种不同的作物种子中选出6种放入6个不同的瓶子中展出,如果甲、乙两种种子不能放入第1号瓶内,那么不同的放法种数为()A.C210P48B.C19P59C.C18P59D.C18P583、北京APEC峰会期间,有2位女性和3位男性共5位领导人站成一排照相,则女性领导人甲不在两端,3位男性领导人中有且只有2位相邻的站法有种A.12种B.24种C.48种D.96种4、如图所示,用4种不同的颜色涂入图中的矩形A,B,C,D中,要求相邻的矩形涂色不同,则不同的涂法有种5、在班级活动中,4名男生和3名女生站成一排表演节目:(写出必要的数学式,结果用数字作答)(1)三名女生不能相邻,有多少种不同的站法?(2)女生甲不能站在左端,女生乙不能站在右端,有多少种不同的排法?(3)甲乙丙三人按高低从左到右有多少种不同的排法?(甲乙丙三位同学身高互不相等)(4)从中选出2名男生和2名女生表演分四个不同角色朗诵,有多少种选派方法?6、现有7名师范大学应届毕业的免费师范生将被分配到育才中学、星云中学和明月湾中学任教.(1)若4人被分到育才中学,2人被分到星云中学,1人被分到明月湾中学,则有多少种不同的分配方案?(2)一所学校去4个人,另一所学校去2个人,剩下的一个学校去1个人,有多少种不同的分配方案?【教师版】微专题:排列组合问题的综合应用【主题】排列、组合问题的求解方法与技巧:1、特殊元素优先安排;2、合理分类与准确分步;3、排列、组合混合问题先选后排;4、相邻问题捆绑处理;5、不相邻问题插空处理;6、定序问题倍除法处理;7、分排问题直排处理;8、“整体”排列问题先整体后局部;9、构造模型;10、正难则反,等价条件。
排列组合解题技巧归纳总结教学内容1.分类计数原理(加法原理)完成一件事,有n 类办法,在第1类办法中有1m 种不同的方法,在第2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:种不同的方法.2.分步计数原理(乘法原理) 完成一件事,需要分成n 个步骤,做第1步有1m 种不同的方法,做第2步有2m 种不同的方法,…,做第n 步有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有:种不同的方法.3.分类计数原理分步计数原理区别分类计数原理方法相互独立,任何一种方法都可以独立地完成这件事。
分步计数原理各步相互依存,每步中的方法完成事件的一个阶段,不能完成整个事件. 解决排列组合综合性问题的一般过程如下: 1.认真审题弄清要做什么事2.怎样做才能完成所要做的事,即采取分步还是分类,或是分步与分类同时进行,确定分多少步及多少类。
3.确定每一步或每一类是排列问题(有序)还是组合(无序)问题,元素总数是多少及取出多少个元素.4.解决排列组合综合性问题,往往类与步交叉,因此必须掌握一些常用的解题策略 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13C然后排首位共有14C最后排其它位置共有34A 由分步计数原理得113434288C C A =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? 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522522480A A A =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?443解:分两步进行第一步排2个相声和3个独唱共有55A 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46A 不同的方法,由分步计数原理,节目的不同顺序共有5456A A 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:7373/A A(空位法)设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有47A 种方法,其余的三个位置甲乙丙共有 1种坐法,则共有47A 种方法。
排列组合常见模型及解题技巧■河南省南阳市第二中学校李红勤解排列组合问题常分三步走:首先审题,明确要完成的事件;其次确定是独立完成还是分步完成,是排列还是组合;最后要用计数原理和排列数、组合数公式求解。
一、优先法(先特殊后一般)元素优先法:先考虑有限制条件的元素,再考虑其他元素。
位置优先法:先考虑有限制条件的位置,再考虑其他位置。
f用1,2,3,4,5,6这6个数字组成无重复的五位数,试求满足下列条件的五位数各有多少个。
(1)数字1不在个位和千位;(2)数字1不在个位,数字6不在万位。
解析:(1)位置优先,个位和千位从5个数中选,共有A:种选择方法,其余3位从4个数中选,共有A;种选择方法,由乘法原理知有A[A;=480(个)数满足题意。
(2)元素优先,当1在万位时余下四位有A?=120(种)选法;1不在万位时,万位有A:种选法,个位有A:种选法,余下的有A:种选法,共有A:A;A:=384(种)选法。
所以总共有384+120=504(种)选法。
变式训练1:1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端,则不同的排法有多少种?(答案:72种)二、捆绑法某些元素必相邻的排列,可以先将相邻的元素绑捆成一个元素,与其他元素进行排列,然后再把捆绑元素松开内部全排列。
侧2某市图书馆要在国庆长假一周内接待5所学校的学生参观,但每天只能安排一所学校,其中有一所学校人数较多,要安排连续参观两天,其余只参观一天,则不同的安排方法有多少种?解析:注意连续参观两天,即把7天中的连续两天“捆绑成一天”,有Cj种方法,其余的就是4所学校选5天进行排列,共有C;A:=720(种)方法。
变式训练2:4个不同的小球全部放入3个不同的盒子中,若使每个盒子不空,则不同的放法有____种。
(答案:C:A§=36)三、插空法对于元素不相邻的排列,可以先排其他元素,再让不相邻的元素插空。
若局部元素相邻,可参照“捆绑法”。
解排列组合问题的常用方法与技巧
【摘要】排列组合问题和实际生活密切相关,是高中数学的重点和难点之一,又是近几年高考的必考内容。
很多高中生对这部分知识的学习感到吃力,碰到此类问题常无从下手,是学习中的一个棘手问题,所以必须掌握一些常用方法和技巧,使一些看似复杂的排列组合问题迎刃而解。
【关键词】排列组合问题解题方法
【中图分类号】g633.6 【文献标识码】a 【文章编号】2095-3089(2012)07-0146-02
排列组合问题和实际生活密切相关,排列组合知识又是高中数学的重点和难点之一,也是进一步学好概率的基础,因此排列组合问题成了近几年高考的必考内容之一。
很多高中生对这部分知识的学习感到吃力,碰到此类问题常无从下手,是学习中的一个棘手问题。
解答排列组合问题,首先必须认真审题,明确问题是属于排列问题还是组合问题;其次要抓住问题的本质特征,灵活运用基本原理和公式进行分析解答;同时还要注意讲究一些方法和技巧,使一些看似复杂的问题迎刃而解。
现笔者根据多年来教学教研中积累的一些解题思路与方法,结合实例介绍几种常用的解题方法与技巧供大家参考。
1.合理分类与准确分步法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素性质进行分类,按事情发生的连续过程分步,作到分类标准明确,分步层次清楚,不重
不漏。
例1:安排5名同学担任5种不同的班干部,如果甲同学不担任班长,乙同学不担任学习委员,那么共有多少种不同的安排方法?分析:由题意可先安排甲同学,并按其分类讨论:(1)如果甲同学担任学习委员时有a■■种安排方法;(2)如果甲同学不担任学习委员时,则有a■■a■■a■■种安排方法,由分类计数原理,安排方法共有a■■+ a■■a■■a■■=78种。
2.特殊位置(或元素)”优先安排法”
对于带有特殊位置(或元素)的排列组合问题,一般应先考虑特殊位置(或元素),再考虑其它位置(或元素)。
例2:从6人中选4人分别到巴黎、伦敦、悉尼、莫斯科四个城市游览,要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这6人中,甲、乙两人不去巴黎游览,则不同的选择方案共有()a. 300种 b. 240种 c. 144种 d. 96种
分析:因为甲、乙不去巴黎,故从其余4人中选1人去巴黎有c ■■种方法,再从剩余5人中选3人去其余3市,有a■■种方法,所以共有方案c■■a■■=240(种),故选b。
3.总体淘汰法
对于含有否定字眼的问题,可以从总体中把不符合要求的除去,此时需注意不能多减,也不能少减。
例3:从4名男生和3名女生中选出3人,分别从事三项不同的工作,若这3人中至少有1名女生,则选派方案共有()
a. 108种b. 186种c. 216种d. 270种
分析:此题虽然没有否定词语,然而选出的3人中至少有1名女生,说明不能全是男生。
因此选出3人有c■■种,其中都是男生的有c■■种不合题意,因此共有(c■■-c■■)a■■=186,故选b。
4. 相邻问题“捆绑法”
对于某几个元素要求相邻的排列问题,可先将相邻的元素“捆绑”起来,看作一个大元素与其他元素一起排列,然后再对相邻元素内部之间进行排列。
例4:书架上有4本不同的数学书,5本不同的物理书,3本不同的化学书,全部竖起排成一排,如果不使同类的书分开,一共有多少种排法?
分析:由于同类书不分开,即把4本数学书,5本物理书,3本化学书分别捆成一捆,看作3个大元素进行排列有a■■种,每捆内部的排列分别有a■■种,a■■种,a■■种,由分步计数原理共有排法:a■■a■■a■■a■■=103680(种)。
5.不相邻问题“插空法”
对于某几个元素不相邻的排列问题,可先将其他元素排好,然后再将不相邻的元素在已排好的元素之间及两端的空隙中插入即可。
例5:一个晚会的节目有4个舞蹈,2个相声,3个独唱,若舞蹈不能挨着,则节目顺序有多少种不同的排法?
分析:先排2个相声和3个独唱,有a■■种排法,再在这些节目
之间及两端的6个“空”中选4 个让舞蹈插入,有a■■种排法,这样共有 a■■a■■=43200种不同排法。
6.顺序固定问题用“除法”
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同进行排列,然后用总的排列数除以这几个元素的全排列数。
例6:5男3女列成一队,若女的顺序一定,则共有多少种不同的排法?
分析:因8人的全排列数为a■■种,3女的全排列为a■■,而3女顺序一定,则所求排列数为■=6720种。
7.分排问题“直排法”
把几个元素排成前后若干排的排列问题,若没有其它的特殊要求,可采取统一排成一排的方法来处理。
例 7 某班48 位同学坐在8排座位上,每排坐6人,则不同的坐法有多少种?
分析 48位同学可以在8排座位上随意就坐,再无其它条件,故8排可看作一排来处理,不同的坐法共有a■■种。
8.正难反易“转化法”
对于一些生疏问题或直接求解较为复杂或较为困难的问题,从正面入手情况较多,不易解决,这时可从反面入手,将其转化为一个简单问题来处理。
例8:用1~6这六个数字,可组成比200000大且百位数不是3
的无重复数字的六位数多少个?
分析:乍读起来,比较乱,但细想起来,比200000大其实就是最高位不是1就可以了,因此,把问题想成“1”不在最高位,“3”不在百位,念着念着,你便恍然大悟。
这不和例1甲同学不担任班长,乙同学不担任学习委员一样吗? 因此可转化成例l方法来解决,共有a■■+a■■a■■a■■ = 504个。
9.混合应用问题“先选后排法”
对于排列与组合的混合问题,可采用先选出元素后排列的办法。
例9:某学习小组有5名男生3名女生,要从中选取2名男生1名女生参加数学、物理、化学三科竞赛,要求每科均有一人参加,共有多少种不同的选法?
分析(1)选:从5名男生中选2名有c■■种选法,从3名女生中选1名有c■■种选法;(2)排:3名学生分别参加三科竞赛,即进行全排列有a■■种,故所求选法有c■■c■■a■■=180种。
10.构造模型“隔板法”
对于较复杂的排列问题,可通过设计另一情景,构造一个隔板模型来帮助解决问题。
例10:高中二年级8个班,组织一个12人年级学生分会,每班至少1人,名额分配有多少种不同方法?
分析:将此问题转化为:把12个相同的名额分成8份,有多少种不同分法?因此需把这12个“名额”排成一行,用7个隔板隔在其11个空档上,即可将名额分成8份,显然有c■■种不同的分
法,所以名额分配方法有c■■=330种。
除了上述方法外,有时还可以通过设未知数,借助方程来解答,简单一些的问题可采用列举法,还可以利用对称性或整体思想来解题等等。
排列组合问题不仅内容抽象,解法灵活,而且解题过程极易出现“重复”和“遗漏”的错误,这些错误甚至不容易检查出来,所以解题时要注意不断积累经验,总结解题规律,掌握若干技巧,最终达到能够灵活运用。