1.2.2 组合
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1.2.3组合与组合数公式课前预习学案一、预习目标预习:(1)理解组合的定义,掌握组合数的计算公式(2)正确认识组合与排列的区别与联系(3)会解决一些简单的组合问题二、预习内容1.组合的定义:2.组合与排列的区别与联系(1)共同点。
(2)不同点。
3.组合数mA= = =n4.归纳提升(1)区分组合与排列(2)组合数计算问题三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标(1)理解组合的定义,掌握组合数的计算公式(2)正确认识组合与排列的区别与联系(3)会解决一些简单的组合问题学习重难点:组合与排列的区分二、学习过程问题探究情境问题一:从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加某天的一项活动,其中1名同学参加上午的活动,1名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?问题二:从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加某天一项活动,有多少种不同的选法?合作探究:探究1:组合的定义?一般地,从n 个不同元素中取出m (m ≤n )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.探究2:排列与组合的概念有什么共同点与不同点? 不同点: 排列与元素的顺序有关, 而组合则与元素的顺序无关.共同点: 都要“从n 个不同元素中任取m 个元素” 问题三:判断下列问题是组合问题还是排列问题?(1)设集合A={a ,b ,c ,d ,e },则集合A 的含有3个元素的子集有多少个? (2)某铁路线上有5个车站,则这条铁路线上共需准备多少种车票? 组合是选择的结果,排列是选择后再排序的结果.探究3:写出从a,b,c,d 四个元素中任取三个元素的所有组合abc , abd , acd ,bcd 每一个组合又能对应几个排列?问题四:你能得出组合数的计算公式吗?mn C = = =规定: 典例分析例1判断下列问题是排列问题还是组合问题?(1)a 、b 、c 、d 四支足球队之间进行单循环比赛,共需要多少场比赛? (2)a 、b 、c 、d 四支足球队争夺冠亚军,有多少场不同的比赛? 变式训练1 已知ABCDE 五个元素,写出取出3个元素的所有组合 例2计算下列各式的值(1)97999699C C组合 排列abc abd acd bcdabc baccababd baddabacd caddacbcd cbddbc(2)nn n nC C 321383+-+ 变式训练2 (1)解方程247353---=x x x A C (2)已知m8765C 10711求m m mCCC=+三、反思总结1区分组合与排列 2组合数的计算公式的说明① ② ③ ④ 四、当堂检测1、计算=++293828C C C ( )A120 B240 C60 D480 2、已知2n C =10,则n=( )A10 B5 C3 D23、如果436m m C A =,则m=( )A6 B7 C8 D9答案:1、A 2、B 3、B课后练习与提高1、给出下面几个问题,其中是组合问题的有( )①由1,2,3,4构成的2个元素的集合 ②五个队进行单循环比赛的分组情况 ③由1,2,3组成两位数的不同方法数④由1,2,3组成无重复数字的两位数 A ①③ B ②④ C ①② D ①②④2、rr C C -++1710110的不同值有( )A1个 B2个 C3个 D4个3、已知集合A={1,2,3,4,5,6},B={1,2},若集合M 满足B ⊂M ⊂A ,则这样的集合M 共有 ( )A12个 B13个 C14个 D15个 4、已知的值为与则n m ,43211+-==m nmn m nC C C5、若x 满足112x 1x 3C 2-+-+<x x C ,则x=6、已知的值求n ,15)4(420231355+-++++=n n n n A C n C参考答案:1C 2B 3C 4 m=14,n=34 5 2,3,4,5, 6 n=21.2.4组合应用题课前预习学案一、预习目标预习:(1)理解组合的定义,掌握组合数的计算公式(2)会解决一些简单的组合问题(3)体会简单的排列组合综合问题二、预习内容1.组合的定义:2.组合数mA= = =n3. 课本几个组合应用题,并将24页的探究写在下面三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标(1)理解组合的定义,掌握组合数的计算公式(2)会解决一些简单的组合问题(3)体会简单的排列组合综合问题学习重难点:解决一些简单的组合典型问题二、学习过程问题探究情境问题一:高一(1)班有30名男生,20名女生,现要抽取6人参加一次有意义的活动,问一下条件下有多少种不同的抽法?⑴只在男生中抽取⑵男女生各一半⑶女生至少一人问题二:10个不同的小球,装入3个不同的盒子中,每盒至少一个,共有多少种装法?合作探究:完成问题一问题二的方法总结①②典例分析例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. 变式练习1.、7名学生站成一排,下列情况各有多少种不同的排法?(1)甲乙必须排在一起;(2)甲、乙、丙互不相邻;(3)甲乙相邻,但不和丙相邻.例2.平面上给定10个点,任意三点不共线,由这10个点确定的直线中,无三条直线交于同一点(除原10点外),无两条直线互相平行。
1.2.2 组合第二课时教学目标知识与技能了解组合数的性质,会利用组合数的性质简化组合数的运算;能把一些计数问题抽象为组合问题解决,会利用组合数公式及其性质求解计数问题.过程与方法通过具体实例,经历把具体事例抽象为组合问题,利用组合数公式求解的过程.情感、态度与价值观能运用组合要领分析简单的实际问题,提高分析问题的能力.重点难点教学重点:组合数的性质、利用组合数公式和性质求解相关计数问题.教学难点:利用组合数公式和性质求解相关计数问题.教学过程引入新课提出问题1:判断以下问题哪个是排列问题,哪个是组合问题,并回顾排列和组合的区别和联系.(1)从A、B、C、D四个景点选出2个进行游览;(2)从甲、乙、丙、丁四个学生中选出2个人担任班长和团支部书记.活动设计:教师提问.活动成果:(1)是组合问题,(2)是排列问题.1.组合的概念: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.2.组合与排列的区别和联系:(1)区别:①排列有顺序,组合无顺序.②相同的组合只需选出的元素相同,相同的排列那么需选出的元素相同,并且选出元素的顺序相同.(2)联系:①都是从n个不同的元素中选出m(m≤n)个元素;②排列可以看成先组合再全排列.设计意图:复习组合的概念,检查学生的掌握情况.提出问题2:利用上节课所学组合数公式,完成以下两个练习: 练习1:求证:C m n =n m C m -1n -1.(本式也可变形为:mC m n =nC m -1n -1)练习2:计算:①C 310和C 710;②C 37-C 26与C 36;③C 411+C 511. 活动设计:学生板演.活动成果:练习2答案:①120,120 ②20,20 ③792.1.组合数的概念: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.2.组合数的公式:C m n=A mn A m m =n(n -1)(n -2)…(n -m +1)m !或C mn =n !m !(n -m)!(n ,m∈N ,且m≤n).设计意图:复习组合数公式,为得到组合数的性质打下基础.探索新知提出问题1:由问题2练习中所求的几个组合数,你有没有发现一些规律,能不能总结并证明一下?活动设计:小组交流后请不同的同学总结补充. 活动成果:1.性质:(1)C mn =C n -mn ;(2)C mn +1=C mn +C m -1n .2.证明:(1)∵C n -mn =n !(n -m)![n -(n -m)]!=n !m !(n -m)!,又C mn =n !m !(n -m)!,∴C m n =C n -mn .(2)C m n +C m -1n =n !m !(n -m)!+n !(m -1)![n -(m -1)]!=n !(n -m +1)+n !m m !(n -m +1)!=(n -m +1+m)n !m !(n -m +1)!=(n +1)!m !(n -m +1)!=C mn +1,∴C mn +1=C mn +C m -1n .设计意图:引导学生自己推导出组合数的两个性质.运用新知类型一:组合数的性质 1(1)计算:C 37+C 47+C 58+C 69; (2)求证:C nm +2=C nm +2C n -1m +C n -2m .(1)解:原式=C 48+C 58+C 69=C 59+C 69=C 610=C 410=210;(2)证明:右边=(C nm +C n -1m )+(C n -1m +C n -2m )=C nm +1+C n -1m +1=C nm +2=左边. [巩固练习]求证:C 1n +2C 2n +3C 3n +…+nC nn =n2n -1.证明:左边=C 1n +2C 2n +3C 3n +…+nC nn =C 11C 1n +C 12C 2n +C 13C 3n +…+C 1n C nn ,其中C 1i C in 可表示先在n 个元素里选i 个,再从i 个元素里选一个的组合数.设某班有n 个同学,选出假设干人(至少1人)组成兴趣小组,并指定一人为组长.把这种选法按取到的人数i 分类(i =1,2,…,n),那么选法总数即为原式左边.现换一种选法,先选组长,有n 种选法,再决定剩下的n -1人是否参加,每人都有两种可能,所以组员的选法有2n -1种,所以选法总数为n2n -1种.显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立.[变练演编]求证:C 1n +22C 2n +32C 3n +…+n 2C nn =n(n +1)2n -2.证明:由于i 2C in =C 1i C 1i C in 可表示先在n 个元素里选i 个,再从i 个元素里选两个(可重复)的组合数,所以原式左端可看成在上题中指定一人为组长的基础上,再指定一人为副组长(可兼职)的组合数.对原式右端我们可分为组长和副组长是否是同一个人两种情况.假设组长和副组长是同一个人,那么有n2n -1种选法;假设组长和副组长不是同一个人,那么有n(n-1)2n -2种选法.∴共有n2n -1+n(n -1)2n -2=n(n +1)2n -2种选法.显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立.类型二:有约束条件的组合问题2在100件产品中,有98件合格品,2件次品.从这100件产品中任意抽出3件. (1)有多少种不同的抽法?(2)抽出的3件中恰好有1件是次品的抽法有多少种? (3)抽出的3件中至少有1件是次品的抽法有多少种?解:(1)所求的不同抽法的种数,就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有 C 3100=100×99×981×2×3=161 700种.(2)从2件次品中抽出1件次品的抽法有C 12种,从98件合格品中抽出2件合格品的抽法有C 298种,因此抽出的3件中恰好有1件次品的抽法有C 12×C 298=9 506种.(3)解法1 从100件产品抽出的3件中至少有1件是次品,包括有1件次品和有2件次品两种情况.在第(2)小题中已求得其中1件是次品的抽法有C 12×C 298种,因此根据分类加法计数原理,抽出的3件中至少有一件是次品的抽法有C 12×C 298+C 22×C 198=9 604种.解法2抽出的3件产品中至少有1件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3件的抽法种数减去3件中都是合格品的抽法的种数,即C 3100-C 398=161 700-152 096=9 604种.点评:“至少〞“至多〞的问题,通常用分类法或间接法求解. [巩固练习]1.4名男生和6名女生组成至少有1个男生参加的三人社会实践活动小组,问组成方法共有多少种?解法一:(直接法)小组构成有三种情形:3男,2男1女,1男2女,分别有C 34,C 24×C 16,C 14×C 26种方法,所以,一共有C 34+C 24×C 16+C 14×C 26=100种方法. 解法二:(间接法)C 310-C 36=100.2.按以下条件,从12人中选出5人,有多少种不同选法? (1)甲、乙、丙三人必须当选; (2)甲、乙、丙三人不能当选; (3)甲必须当选,乙、丙不能当选; (4)甲、乙、丙三人只有一人当选; (5)甲、乙、丙三人至多2人当选;(6)甲、乙、丙三人至少1人当选;解:(1)C 33C 29=36;(2)C 03C 59=126;(3)C 11C 49=126;(4)C 13C 49=378; (5)方法一:(直接法)C 03C 59+C 13C 49+C 23C 39=756, 方法二:(间接法)C 512-C 33C 29=756;(6)方法一:(直接法)C 13C 49+C 23C 39+C 33C 29=666, 方法二:(间接法)C 512-C 03C 59=666. [变练演编]有翻译人员11名,其中5名精通英语、4名精通法语,还有2名英、法语皆通.现欲从中选出8名,其中4名译英语,另外4名译法语,一共可列多少X 不同的?解:分三类:第一类:2名英、法语皆通的均不选,有C 45C 44=5种;第二类:2名英、法语皆通的选一名,有C 12C 35C 44+C 12C 45C 34=60种; 第三类:2名英、法语皆通的均选,有A 22C 35C 34+C 25C 44+C 45C 24=120种. 根据分类加法计数原理,共有5+60+120=185种不同的. [达标检测]1.计算:(1)C 399+C 299;(2)2C 38-C 39+C 28.2.从6位同学中选出4位参加一个座谈会,要求X 、王两人中至多有一个人参加,那么有不同的选法种数为________.3.从7人中选出3人参加活动,那么甲、乙两人不都入选的不同选法共有______种. 答案:课堂小结1.知识收获:组合数的性质,用组合数公式解决简单的计数问题. 2.方法收获:化归的思想方法. 3.思维收获:化归的思想方法.补充练习[基础练习]1.求证:(1)C mn +1=C m -1n +C mn -1+C m -1n -1;(2)C m +1n +C m -1n +2C mn =C m +1n +2.2.某城新建的一条道路上有12只路灯,为了节省用电而不影响正常的照明,可以熄灭其中三盏灯,但两端的灯不能熄灭,也不能熄灭相邻的两盏灯,可以熄灭的方法共有______.3.100件产品中有合格品90件,次品10件,现从中抽取4件检查.(1)都不是次品的取法有多少种?(2)至少有1件次品的取法有多少种?(3)不都是次品的取法有多少种?4.从编号为1,2,3,…,10,11的共11个球中,取出5个球,使得这5个球的编号之和为奇数,那么一共有多少种不同的取法?38=56;3.解:(1)C490=2 555 190;(2)C4100-C490=C110C390+C210C290+C310C190+C410=1 366 035;(3)C4100-C410=C190C310+C290C210+C390C110+C490=3 921 015.4.解:分为三类:1奇4偶有C16C45;3奇2偶有C36C25;5奇有C56,所以一共有C16C45+C36C25+C56=236种不同的取法.[拓展练习]现有8名青年,其中有5名能胜任英语翻译工作;有4名能胜任德语翻译工作(其中有1名青年两项工作都能胜任),现在要从中挑选5名青年承担一项任务,其中3名从事英语翻译工作,2名从事德语翻译工作,那么有多少种不同的选法?解:我们可以分为三类:①让两项工作都能担任的青年从事英语翻译工作,有C24C23;②让两项工作都能担任的青年从事德语翻译工作,有C34C13;③让两项工作都能担任的青年不从事任何工作,有C34C23.所以一共有C24C23+C34C13+C34C23=42种方法.设计说明本节课是组合的第二课时,本节课的主要目标有两个,一个是学生在教师的问题驱动下自主探究组合数的性质,并在老师的带领下,体会组合数公式的应用;另一个是体会把具体计数问题化归为组合问题的过程.本节课的设计特点是:教师的问题是主线,学生的探究活动是主体,师生合作,共同完成知识和方法的总结.备课资料相同元素分组分配问题解决方法:档板法.(1)参加联赛的10个名额要分配到高三年级的8个班级中,那么每个班级至少一个名额的分配方法有______种;(2)10个相同的小球全部放入编号为1、2、3的盒子中,那么使每个盒子中球的个数不小于盒子的编号数的方法有______种.解析:利用档板法.(1)相当于在排成一排的10个“1〞所形成的9个空隙中,选出7个插入7块档板的方法,每一种插板方法对应一种名额分配方法,有C79种方法;(2)可以首先在2、3号盒子中先分别放入1、2个球,然后在剩余的7个球排成一排形成的6个空隙中选出2个空隙各插入一块板,有C26种方法.注:档板法的使用比较灵活,且对数学思想方法要求较高,现利用档板法证明一个不定方程的自然数解的组数的结论:方程x1+x2+…+x m=n(m,n∈N,m,n≥2)的自然数解有C m-1n+m-1组.简证:转化为正整数解的组数,利用档板模型有:作代换y i=x i+1(i=1,2,…,m),那么方程x1+x2+…+x m=n的自然数解的组数,即y1+y2+…+y m=n+m的正整数解的组数,相当于把n+m个球分成m份,每份至少1个的方法数,即在n+m-1个球的间隙中放置m-1个档板的方法种数,即C m-1n+m-1.。
1.2.2 组合第1课时组合与组合数公式考点学习目标核心素养组合的概念理解组合的概念,能正确区别排列与组合数学抽象组合数公式能记住组合数的计算公式,组合数的性质以及组合数与排列数之间的关系,并能运用组合数公式与组合数性质进行运算数学运算简单的组合问题能利用组合数公式解决简单的组合应用题逻辑推理、数学运算问题导学预习教材P21~P24的内容,并思考下列问题:1.组合的概念是什么?2.什么是组合数?组合数公式是什么?3.组合数有哪些性质?1.组合的定义一般地,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.■名师点拨对组合概念的三点说明(1)组合的特点组合要求n个元素是不同的,被取出的m个元素也是不同的,即从n个不同的元素中进行m次不放回地取出.(2)组合的特性元素的无序性,即取出的m个元素不讲究顺序,亦即元素没有位置的要求.(3)相同的组合根据组合的定义,只要两个组合中的元素完全相同,不管顺序如何,就是相同的组合.2.组合数的概念、公式、性质组合数定义从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个元素的组合数表示法C m n组合数公式乘积式C m n=A m nA m m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)m!阶乘式C m n=n!m!(n-m)!性质C m n=C n-mn,C m n+1=Cmn+Cm-1n备注①n,m∈N*且m≤n;②规定C0n=1判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)从a1,a2,a3三个不同元素中任取两个元素组成一个组合,所有组合的个数为C23.( )(2)从1,3,5,7中任取两个数相乘可得C24个积.( )(3)C35=5×4×3=60.( )(4)C2 0162 017=C12 017=2 017.( )答案:(1)√(2)√(3)×(4)√若C2n=10,则n的值为( )A.10 B.5C.3 D.4答案:B从9名学生中选出3名参加“希望英语”口语比赛,不同选法有( ) A.504种B.729种C.84种D.27种答案:C计算C37+C47+C58+C69=________.答案:210甲、乙、丙三地之间有直达的火车,相互之间的距离均不相等,则车票票价有________种.解析:车票的票价有C23=3(种).答案:3组合概念的理解判断下列问题是排列问题,还是组合问题.(1)从1,2,3,…,9九个数字中任取3个,组成一个三位数,这样的三位数共有多少个?(2)从1,2,3,…,9九个数字中任取3个,然后把这三个数字相加得到一个和,这样的和共有多少个?(3)从a ,b ,c ,d 四名学生中选两名去完成同一份工作,有多少种不同的选法? 【解】 (1)当取出3个数字后,如果改变3个数字的顺序,会得到不同的三位数,此问题不但与取出元素有关,而且与元素的排列顺序有关,是排列问题.(2)取出3个数字之后,无论怎样改变这3个数字的顺序,其和均不变,此问题只与取出元素有关,而与元素的排列顺序无关,是组合问题.(3)两名学生完成的是同一份工作,没有顺序,是组合问题.判断一个问题是否是组合问题的方法技巧区分某一问题是排列问题还是组合问题的关键是看取出元素后是按顺序排列还是无序地组合在一起.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,看是否会产生新的变化.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.判断下列问题是组合问题还是排列问题:(1)把5本不同的书分给5个学生,每人一本; (2)从7本不同的书中取出5本给某个同学; (3)10个人互相写一封信,共写了几封信; (4)10个人互相通一次电话,共通了几次电话.解:(1)由于书不同,每人每次拿到的也不同,有顺序之分,故它是排列问题. (2)从7本不同的书中,取出5本给某个同学,在每种取法中取出的5本并不考虑书的顺序,故它是组合问题.(3)因为两人互写一封信与写信人与收信人的顺序有关,故它是排列问题. (4)因为互通电话一次没有顺序之分.故它是组合问题.组合数公式、性质的应用计算下列各式的值. (1)3C 38-2C 25;(2)C 34+C 35+C 36+…+C 310; (3)C 5-n n +C 9-nn +1.【解】 (1)3C 38-2C 25=3×8×7×63×2×1-2×5×42×1=148.(2)利用组合数的性质C m n +1=C m n +C m -1n ,则C 34+C 35+C 36+…+C 310 =C 44+C 34+C 35+…+C 310-C 44 =C 45+C 35+…+C 310-C 44 =…=C 411-1=329.(3)由题意知,⎩⎪⎨⎪⎧5-n ≤n ,5-n ≥0,9-n ≤n +1,9-n ≥0,解得4≤n ≤5.又因为n ∈N *,所以n =4或n =5. 当n =4时,原式=C 14+C 55=5. 当n =5时,原式=C 05+C 46=16.[变条件]若将本例(2)变为:C 55+C 56+C 57+C 58+C 59+C 510,如何求解? 解:原式=(C 66+C 56)+C 57+C 58+C 59+C 510 =(C 67+C 57)+C 58+C 59+C 510=… =C 610+C 510=C 611=C 511=11×10×9×8×75×4×3×2×1=462.关于组合数公式的选取技巧(1)涉及具体数字的可以直接用nn -mC mn -1=nn -m·(n -1)!m !(n -1-m )!=n !m !(n -m )!=C mn 进行计算.(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性质C mn =C n -mn 简化运算.1.C 58+C 98100C 77=________. 解析:C 58+C 98100C 77=C 38+C 2100×1 =8×7×63×2×1+100×992×1=56+4 950=5 006.答案:5 0062.若C 23+C 24+C 25+…+C 2n =363,则正整数n =________. 解析:由C 23+C 24+C 25+…+C 2n =363, 得1+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =364,即C 33+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =364. 又C m n +C m -1n =C mn +1,则C 33+C 23+C 24+C 25+…+C 2n =C 34+C 24+C 25+…+C 2n =C 35+C 25+C 26+…+C 2n =…=C 3n +1, 所以C 3n +1=364,化简可得(n +1)n (n -1)3×2×1=364,又n 是正整数,解得n =13. 答案:133.解方程:C 3n +618=C 4n -218.解:由原方程及组合数性质可知, 3n +6=4n -2或3n +6=18-(4n -2), 所以n =2或n =8,而当n =8时,3n +6=30>18,不符合组合数定义,故舍去. 因此n =2.简单的组合问题现有10名教师,其中男教师6名,女教师4名. (1)现要从中选2名去参加会议有多少种不同的选法?(2)选出2名男教师或2名女教师参加会议,有多少种不同的选法? (3)现要从中选出男、女教师各2名去参加会议,有多少种不同的选法?【解】 (1)从10名教师中选2名去参加会议的选法种数,就是从10个不同的元素中取出2个元素的组合数,即C 210=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C 26种方法; 第2类,选出的2名是女教师有C 24种方法.根据分类加法计数原理,共有C 26+C 24=15+6=21(种)不同的选法.(3)从6名男教师中选2名的选法有C 26种,从4名女教师中选2名的选法有C 24种,根据分步乘法计数原理,共有不同的选法C 26×C 24=6×52×1×4×32×1=90(种).[变问法]本例其他条件不变,问题变为从中选2名教师参加会议,至少有1名男教师的选法是多少?最多有1名男教师的选法又是多少?解:至少有1名男教师可分两类:1男1女有C 16C 14种,2男0女有C 26种. 由分类加法计数原理知有C 16C 14+C 26=39(种).最多有1名男教师包括两类:1男1女有C 16C 14种,0男2女有C 24种. 由分类加法计数原理知有C 16C 14+C 24=30(种).解简单的组合应用题的策略(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. [注意] 在分类和分步时,一定注意有无重复或遗漏.1.在100件产品中,有98件合格品,2件次品,从这100件产品中任意抽出3件. (1)有多少种不同的抽法?(2)抽出的3件中恰好有1件是次品的抽法有多少种? (3)抽出的3件中至少有1件是次品的抽法有多少种?解:(1)所求的不同抽法的种数,就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有C 3100=100×99×981×2×3=161 700(种).(2)从2件次品中抽出1件次品的抽法有C 12种,从98件合格品中抽出2件合格品的抽法有C 298种,因此抽出的3件中恰好有1件次品的抽法有C 12·C 298=9 506(种).(3)法一:抽出的3件中至少有1件是次品,包括有1件次品和有2件次品两种情况.在第(2)小题中已求得其中1件是次品的抽法有C 12·C 298种,因此根据分类加法计数原理,抽出的3件中至少有一件是次品的抽法有C 22·C 198+C 12·C 298=9 604(种).法二:抽出的3件产品中至少有1件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3件的抽法种数减去3件中都是合格品的抽法的种数,即C 3100-C 398=161 700-152 096=9 604(种).2.由13个人组成的课外活动小组,其中5个人只会跳舞,5个人只会唱歌,3个人既会唱歌也会跳舞,若从中选出4个会跳舞和4个会唱歌的人去演节目,共有多少种不同的选法?解:对3个既会唱歌又会跳舞的人进行分类: 第一类:若3人都不参加,共有C 03C 45C 45=25(种); 第二类:若3人都跳舞或都唱歌,共有2C 33C 15C 45=50(种); 第三类:若3人中有两人唱歌或跳舞,共有2C 23C 25C 45=300(种); 第四类:若3人中有一人唱歌或跳舞,共有2C 13C 35C 45=300(种);第五类:若3人中有两人唱歌第三人跳舞或两人跳舞第三人唱歌,共有2C 23C 11C 25C 35=600(种).第六类:若3人中只有一人唱歌,又有一人跳舞有C 13C 12C 35C 35=600(种).由分类加法计数原理得不同选法共有25+50+300+300+600+600=1 875(种).1.下面几个问题属于组合的是( )①由1,2,3,4构成双元素集合;②5支球队进行单循环足球比赛的分组情况;③由1,2,3构成两位数的方法;④由1,2,3组成无重复数字的两位数的方法.A.①③B.②④C.①②D.①②④解析:选C.由集合元素的无序性可知①属于组合问题;因为每两个球队比赛一次,并不需要考虑谁先谁后,没有顺序的区别,故②是组合问题;③,④中两位数顺序不同数字不同为排列问题.n等于( )2.若C n12=C2n-312,则A.3 B.5C.3或5 D.15解析:选C.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.3.若集合A={a1,a2,a3,a4,a5},则集合A中含有4个元素的子集共有________个.解析:共有C45=5个.答案:54.10个人分成甲、乙两组,甲组4人,乙组6人,则不同的分组种数为________.(用数字作答)解析:从10人中任选出4人作为甲组,则剩下的人即为乙组,这是组合问题,共有C410=210种分法.答案:2105.平面上有9个点,其中4个点在同一条直线上(4个点之间的距离各不相等),此外任何三点不共线.(1)过每两点连线,可得几条直线?(2)以每三点为顶点作三角形可作几个?解:(1)从9个点任取2个点,除去共线的情况,再把多减的一条直线加回来,有C29-C24+1=31(条).(2)从9个点任取3个点,除去共线的情况有C39-C34=80(个).[A 基础达标]1.方程C x28=C3x-828的解为( )A.4或9 B.4C.9 D.5解析:选A.当x=3x-8时,解得x=4;当28-x=3x-8时,解得x=9.2.从5名志愿者中选派4人在星期六和星期日参加公益活动,每人一天,每天两人,则不同的选派方法共有( )A.60种B.48种C.30种D.10种解析:选C.从5人中选派2人参加星期六的公益活动有C25种方法,再从剩下的3人中选派2人参加周日的公益活动有C23种方法,故共有C25·C23=30(种).3.楼道里有12盏灯,为了节约用电,需关掉3盏不相邻的灯,则关灯方案有( )A.72种B.84种C.120种D.168种解析:选C.需关掉3盏不相邻的灯,即将这3盏灯插入9盏亮着的灯的空当中,所以关灯方案共有C310=120(种).4.化简C9798+2C9698+C9598等于( )A.C9799B.C97100C.C9899D.C98100解析:选B.由组合数的性质知,C9798+2C9698+C9598=(C9798+C9698)+(C9698+C9598)=C9799+C9699=C97100.5.男女学生共有8人,从男生中选取2人,从女生中选取1人,共有30种不同的选法,其中女生有( )A.2人或3人B.3人或4人C.3人D.4人解析:选A.设男生有n人,则女生有(8-n)人,由题意可得C2n C18-n=30,解得n=5或n=6,代入验证,可知女生为2人或3人.故选A.6.某单位需同时参加甲、乙、丙三个会议,甲需2人参加,乙、丙各需1人参加,从10人中选派4人参加这三个会议,不同的安排方法有________种.解析:从10人中选派4人有C410种方法,对选出的4人具体安排会议有C24C12种方法,由分步乘法计数原理知,不同的选派方法有C410C24C12=2 520(种).答案:2 5207.对所有满足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________.解析:因为1≤m <n ≤5,所以C m n 可以是C 12,C 13,C 23,C 14,C 24,C 34,C 15,C 25,C 35,C 45,计算可知C 13=C 23,C 14=C 34,C 15=C 45,C 25=C 35,故x 2+C m n y 2=1能表示6个不同的椭圆.答案:68.不等式C 2n -n <5的解集为________. 解析:由C 2n -n <5,得n (n -1)2-n <5,所以n 2-3n -10<0.解得-2<n <5.由题设条件知n ≥2,且n ∈N *,所以n =2,3,4.故原不等式的解集为{2,3,4}.答案:{2,3,4} 9.(1)解方程:A 3m =6C 4m ; (2)解不等式:C x -18>3C x8. 解:(1)原方程等价于m (m -1)(m -2)=6×m (m -1)(m -2)(m -3)4×3×2×1,所以4=m -3,解得m =7.(2)由已知得⎩⎪⎨⎪⎧x -1≤8,x ≤8,所以x ≤8,且x ∈N *,因为C x -18>3C x8,所以8!(x -1)!(9-x )!>3×8!x !(8-x )!.即19-x >3x ,所以x >3(9-x ),解得x >274, 所以x =7,8.所以原不等式的解集为{7,8}.10.一位教练的足球队共有17名初级学员,他们中以前没有人参加过比赛.按照足球比赛规则,比赛时一个足球队的上场队员是11人.问:(1)这位教练从这17名学员中可以形成多少种学员上场方案?(2)如果在选出11名上场队员时,还要确定其中的守门员,那么教练员有多少种方式做这件事情?解:(1)由于上场学员没有角色差异,所以可以形成的学员上场方案种数为C 1117=12 376. (2)教练员可以分两步完成这件事情:第1步,从17名学员中选出11人组成上场小组,共有C 1117种选法; 第2步,从选出的11人中选出1名守门员,共有C 111种选法. 所以教练员做这件事情的方式种数为C 1117×C 111=136 136.[B 能力提升]11.某班级有一个7人小组,现任选其中3人相互调整座位,其余4人座位不变,则不同的调整方案有( )A.35种B.70种C.30种D.65种解析:选B.先从7人中选出3人有C37=35种情况,再对选出的3人相互调整座位,共有2种情况,故不同的调整方案有2C37=70(种).12.某城市纵向有6条道路,横向有5条道路,构成如图所示的矩形道路网(图中黑线表示道路),则从西南角的A地到东北角的B地的最短路线共有________条.解析:要使路线最短,只能向右或向上走,途中不能向左或向下走.因此,从A地到B 地归结为走完5条横线段和4条纵线段.设每走一段横线段或纵线段为一个行走时段,从9个行走时段中任取4个时段走纵线段,其余5个时段走横线段,共有C49C55=126种走法,故从A地到B地的最短路线共有126条.答案:12613.(1)在桥牌比赛中,发给4名参赛者每人一手由52张牌的四分之一(即13张牌)组成的牌.一名参赛者可能得到多少手不同的牌(用排列数或组合数表示)?(2)某人决定投资8种股票和4种债券,经纪人向他推荐了12种股票和7种债券.问:此人有多少种不同的投资方式?解:(1)本题实质上是从52个元素中任选13个元素作为一组的组合问题,共有C1352种不同的可能.即一名参赛者可能得到C1352手不同的牌.(2)需分两步:第1步,根据经纪人的推荐在12种股票中选8种,共有C812种选法;第2步,根据经纪人的推荐在7种债券中选4种,共有C47种选法.根据分步乘法计数原理,此人有C812·C47=17 325种不同的投资方式.14.(选做题)某足球赛共32支球队有幸参加,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一场,各组一、二名晋级16强),这16支球队再分成8个小组决出8强,8强再分成4个小组决出4强,4强再分成2个小组决出2强,最后决出冠、亚军,此外还要决出第三名、第四名,问这次足球赛共进行了多少场比赛?解:可分为如下几类比赛:(1)小组循环赛:每组有C24=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,16强分成8组,每组两个队比赛一场,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强再分成4组,每组两个队比赛一次,可以决-------------------------天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤奋------------------------------出4强,共有4场;(4)半决赛,4强再分成2组,每组两个队比赛一场,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强中的另两支队比赛1场,决出第三、四名,共有2场.综上,共有48+8+4+2+2=64(场)比赛.金戈铁骑。
1.2.2组合教学目标:知识与技能:理解组合的意义,能写出一些简单问题的所有组合。
明确组合与排列的联系与区别,能判断一个问题是排列问题还是组合问题。
过程与方法:了解组合数的意义,理解排列数m n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。
情感、态度与价值观:能运用组合要领分析简单的实际问题,提高分析问题的能力。
教学重点:组合的概念和组合数公式教学难点:组合的概念和组合数公式授课类型:新授课课时安排:2课时教 具:多媒体、实物投影仪内容分析: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.指导学生根据生活经验和问题的内涵领悟其中体现出来的顺序.教的秘诀在于度,学的真谛在于悟,只有学生真正理解了,才能举一反三、融会贯通. 能列举出某种方法时,让学生通过交换元素位置的办法加以鉴别.学生易于辨别组合、全排列问题,而排列问题就是先组合后全排列.在求解排列、组合问题时,可引导学生找出两定义的关系后,按以下两步思考:首先要考虑如何选出符合题意要求的元素来,选出元素后再去考虑是否要对元素进行排队,即第一步仅从组合的角度考虑,第二步则考虑元素是否需全排列,如果不需要,是组合问题;否则是排列问题.排列、组合问题大都来源于同学们生活和学习中所熟悉的情景,解题思路通常是依据具体做事的过程,用数学的原理和语言加以表述.也可以说解排列、组合题就是从生活经验、知识经验、具体情景的出发,正确领会问题的实质,抽象出“按部就班”的处理问题的过程.据笔者观察,有些同学之所以学习中感到抽象,不知如何思考,并不是因为数学知识跟不上,而是因为平时做事、考虑问题就缺乏条理性,或解题思路是自己主观想象的做法(很可能是mn C有悖于常理或常规的做法).要解决这个问题,需要师生一道在分析问题时要根据实际情况,怎么做事就怎么分析,若能借助适当的工具,模拟做事的过程,则更能说明问题.久而久之,学生的逻辑思维能力将会大大提高.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3.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....4.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mn A 表示5.排列数公式:(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+ (,,m n N m n *∈≤)阶乘:!n 表示正整数1到n 的连乘积,叫做n 的阶乘规定0!1=.7.排列数的另一个计算公式:mn A =!()!n n m -8.提出问题:示例1:从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加某天的一项活动,其中1名同学参加上午的活动,1名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?示例2:从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加一项活动,有多少种不同的选法? 引导观察:示例1中不但要求选出2名同学,而且还要按照一定的顺序“排列”,而示例2只要求选出2名同学,是与顺序无关的引出课题:组合... 二、讲解新课:1组合的概念:一般地,从n 个不同元素中取出m ()m n ≤个元素并成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合说明:⑴不同元素;⑵“只取不排”——无序性;⑶相同组合:元素相同例1.判断下列问题是组合还是排列(1)在北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线上,有多少种不同的飞机票?有多少种不同的飞机票价?(2)高中部11个班进行篮球单循环比赛,需要进行多少场比赛?(3)从全班23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?选出三人参加某项劳动,有多少种不同的选法? (4)10个人互相通信一次,共写了多少封信? (5)10个人互通电话一次,共多少个电话? 问题:(1)1、2、3和3、1、2是相同的组合吗? (2)什么样的两个组合就叫相同的组合2.组合数的概念:从n 个不同元素中取出m ()m n ≤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mn C 表示. 3.组合数公式的推导:(1)从4个不同元素,,,a b c d 中取出3个元素的组合数34C 是多少呢?启发:由于排列是先组合再排列.........,而从4个不同元素中取出3个元素的排列数34A 可以求得,故我们可以考察一下34C 和34A 的关系,如下: 组 合 排列dcbcdb bdc dbc cbd bcd bcddca cda adc dac cad acd acd dba bda adb dab bad abd abdcba bca acb cab bac abc abc,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,→→→→由此可知,每一个组合都对应着6个不同的排列,因此,求从4个不同元素中取出3个元素的排列数34A ,可以分如下两步:① 考虑从4个不同元素中取出3个元素的组合,共有34C 个;② 对每一个组合的3个不同元素进行全排列,各有33A 种方法.由分步计数原理得:34A =⋅34C 33A ,所以,333434AA C=.(2)推广:一般地,求从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数m n A ,可以分如下两步: ① 先求从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数m n C ;② 求每一个组合中m 个元素全排列数m m A ,根据分步计数原理得:m n A =m n C m m A ⋅.(3)组合数的公式:(1)(2)(1)!mm n nm mA n n n n m CAm ---+==或)!(!!m n m n C m n-=,,(n m N m n ≤∈*且规定: 01nC =.三、讲解范例:例2.用计算器计算710C . 解:由计算器可得例3.计算:(1)47C ; (2)710C ; (1)解: 4776544!C ⨯⨯⨯==35;(2)解法1:710109876547!C ⨯⨯⨯⨯⨯⨯==120.解法2:71010!10987!3!3!C ⨯⨯===120.例4.求证:11+⋅-+=m n m n C mn m C . 证明:∵)!(!!m n m n C m n -=111!(1)!(1)!m nm m n Cn mn m m n m +++⋅=⋅--+--=1!(1)!()(1)!m n m n m n m +⋅+---=!!()!n m n m -∴11+⋅-+=m nm nCmn m C例5.设,+∈N x 求321132-+--+x x x x C C 的值 解:由题意可得:⎩⎨⎧-≥+-≥-321132x x x x ,解得24x ≤≤,∵x N +∈, ∴2x =或3x =或4x =,当2x =时原式值为7;当3x =时原式值为7;当4x =时原式值为11. ∴所求值为4或7或11.例6. 一位教练的足球队共有 17 名初级学员,他们中以前没有一人参加过比赛.按照足球比赛规则,比赛时一个足球队的上场队员是11人.问:(l)这位教练从这 17 名学员中可以形成多少种学员上场方案?(2)如果在选出11名上场队员时,还要确定其中的守门员,那么教练员有多少种方式做这件事情?分析:对于(1),根据题意,17名学员没有角色差异,地位完全一样,因此这是一个从 17 个不同元素中选出11个元素的组合问题;对于( 2 ) ,守门员的位置是特殊的,其余上场学员的地位没有差异,因此这是一个分步完成的组合问题.解: (1)由于上场学员没有角色差异,所以可以形成的学员上场方案有 C }手= 12 376 (种) .(2)教练员可以分两步完成这件事情:第1步,从17名学员中选出 n 人组成上场小组,共有1117C 种选法; 第2步,从选出的 n 人中选出 1 名守门员,共有111C 种选法. 所以教练员做这件事情的方法数有1111711C C ⨯=136136(种).例7.(1)平面内有10 个点,以其中每2 个点为端点的线段共有多少条? (2)平面内有 10 个点,以其中每 2 个点为端点的有向线段共有多少条?解:(1)以平面内 10 个点中每 2 个点为端点的线段的条数,就是从10个不同的元素中取出2个元素的组合数,即线段共有2101094512C⨯==⨯(条).(2)由于有向线段的两个端点中一个是起点、另一个是终点,以平面内10个点中每 2 个点为端点的有向线段的条数,就是从10个不同元素中取出2个元素的排列数,即有向线段共有21010990A=⨯=(条).例8.在 100 件产品中,有 98 件合格品,2 件次品.从这 100 件产品中任意抽出 3 件 .(1)有多少种不同的抽法?(2)抽出的 3 件中恰好有 1 件是次品的抽法有多少种? (3)抽出的 3 件中至少有 1 件是次品的抽法有多少种?解:(1)所求的不同抽法的种数,就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有31001009998123C⨯⨯=⨯⨯= 161700 (种).(2)从2 件次品中抽出 1 件次品的抽法有12C 种,从 98 件合格品中抽出 2 件合格品的抽法有298C种,因此抽出的 3 件中恰好有 1 件次品的抽法有12298C C⋅=9506(种).(3)解法 1 从 100 件产品抽出的 3 件中至少有 1 件是次品,包括有1件次品和有 2件次品两种情况.在第(2)小题中已求得其中1件是次品的抽法有12298C C⋅种,因此根据分类加法计数原理,抽出的3 件中至少有一件是次品的抽法有12298C C⋅+21298C C⋅=9 604 (种) .解法2 抽出的3 件产品中至少有 1 件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3 件的抽法种数减去3 件中都是合格品的抽法的种数,即3310098C C-=161 700-152 096 = 9 604 (种).说明:“至少”“至多”的问题,通常用分类法或间接法求解。