排列组合专题复习及经典例题详解

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排列组合专题复习及经典例题详解

1. 学习目标

掌握排列、组合问题的解题策略

2.重点

(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.

3.难点

综合运用解题策略解决问题.

4.学习过程:

(1)知识梳理

1.分类计数原理(加法原理):完成一件事,有几类办法,在第一类办法中有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 类型办法中有n m 种不同的方法,那么完成这件事共有n m m m N +++=...21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n m m m N ⨯⨯⨯=...21种不同的方法.

特别提醒:

分类计数原理与“分类”有关,要注意“类”与“类”之间所具有的独立性和并列性; 分步计数原理与“分步”有关,要注意“步”与“步”之间具有的相依性和连续性,应用这两个原理进行正确地分类、分步,做到不重复、不遗漏.

3.排列:从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 个元素的一个排列,n m <时叫做选排列,n m =时叫做全排列.

4.排列数:从n 个不同元素中,取出m(m≤n)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m n P 表示.

5.排列数公式:)、(+∈≤-=

+---=N m n n m m n n m n n n n P m n ,)!

(!)1)...(2)(1( 排列数具有的性质:11-++=m n m n m n mP P P 特别提醒:

规定0!=1

6.组合:从n 个不同的元素中,任取m(m≤n)个不同元素,组成一组,叫做从n 个不同元素中取m 个不同元素的一个组合.

7.组合数:从n 个不同元素中取m(m≤n)个不同元素的所有组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m 个不同元素的组合数,用符号m

n C 表示. 8.组合数公式:)!(!!!)1)...(2)(1(m n m n m m n n n n P P C m m m n m n

-=+---== 组合数的两个性质:①m n n m n C C -= ;②11-++=m n m n m n C C C

特别提醒:排列与组合的联系与区别.

联系:都是从n 个不同元素中取出m 个元素.

区别:前者是“排成一排”,后者是“并成一组”,前者有顺序关系,后者无顺序关系.

(2)典型例题

考点一:排列问题

例1.六人按下列要求站一横排,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、乙之间间隔两人;

(5)甲、乙站在两端;

(6)甲不站左端,乙不站右端.

【解析】:(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1

4P 种站法,然后其余5人在另外5个位置上作全排列有55P 种站法,根据分步乘法计数原理,共

有站法:)(4805514种=P P 方法二:由于甲不站两端,这两个位置只能从其余5个人中选2个人站,有2

5P 种

站法,然后中间4人有44P 种站法,根据分步乘法计数原理,共有站法:(种)4804425=P P 方法三:若对甲没有限制条件共有66P 种站法,甲在两端共有5

52P 种站法,从总

数中减去这两种情况的排列数,即共有站法:)(48025566种=-P P (2)方法一:先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人,和其余4人进行全排列有5

5P 种

站法,再把甲、乙进行全排列,有22P 种站法,根据分步乘法计数原理,共有)(2402255种=P P 方法二:先把甲、乙以外的4个人作全排列,有4

4P 种站法,再在5个空档中选出一个供甲、

乙放入,有15P 种方法,最后让甲、乙全排列,有22P 种方法,共有)(240221544种=P P P

(3)因为甲、乙不相邻,中间有隔档,可用“插空法”,第一步先让甲、乙以外的4个人站队,有44P 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2

5P 种站

法,故共有站法为(种)4802544=P P 此外,也可用“间接法”,6个人全排列有6

6P 种站法,由(2)知甲、乙相邻有2402255=P P 种站法,所以不相邻的站法有)(480240720225566种=-=-P P P .

(4)方法一:先将甲、乙以外的4个人作全排列,有4

4P 种,然后将甲、乙按条件插入站队,有223P 种,故共有(种))(14432244=⨯P P 站法.

方法二: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2

4P 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33P 种方法,最后对甲、

乙进行排列,有22P 种方法,故共有(种)144223324=P P P 站法. (5)方法一:首先考虑特殊元素,甲、乙先站两端,有2

2P 种,再让其他4人在中间位置作

全排列,有44P 种,根据分步乘法计数原理,共有(种)484422=P P 站法. 方法二:首先考虑两端两个特殊位置,甲、乙去站有2

2P 种站法,然后考虑中间4个位

置,由剩下的4人去站,有44P 种站法,由分步乘法计数原理共有(种)484422=P P 站法. (6)方法一:甲在左端的站法有55P 种,乙在右端的站法有55P 种,甲在左端而且乙在右端的站法有44P 种,故甲不站左端、乙不站右端共有66P -255P +44P =504(种)站法. 方法二:以元素甲分类可分为两类:①甲站右端有55P 种站法,②甲在中间4个位置之一,而乙又不在右端有441414P P P 种,故共有55P +4

41414P P P =504(种)站法.

考点二:组合问题 例2. 男运动员6名,女运动员4名,其中男女队长各1人.选派5人外出比赛.在下列情形中各有多少种选派方法?

(1)男运动员3名,女运动员2名;

(2)至少有1名女运动员;

(3)队长中至少有1人参加;

(4)既要有队长,又要有女运动员.

【解析】:(1)选法为(种)1202436=C C .