第2讲 排列与组合
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排列与组合一排列概念的理解1.排列:一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素,并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.2.根据排列的定义,两个排列相同的充要条件:(1)两个排列的元素_完全相同;(2)元素的排列顺序也相同.注意点:(1)要求m≤n.(2)按照一定顺序排列,顺序不同,排列不同.二画树状图写排列利用“树状图”法解决简单排列问题的适用范围及策略(1)适用范围:“树状图”在解决排列元素个数不多的问题时,是一种比较有效的表示方式.(2)策略:在操作中先将元素按一定顺序排出,然后以先安排哪个元素为分类标准进行分类,再安排第二个元素,并按此元素分类,依次进行,直到完成一个排列,这样能做到不重不漏,然后再按树状图写出排列.三简单的排列问题要想正确地表示排列问题的排列个数,应弄清这件事中谁是分步的主体,分清m个元素和n(m≤n)个不同的位置各是什么.四排列数公式1.排列数:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n表示.2.排列数公式:A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=n!n-m!(n,m∈N*,m≤n).3.全排列:把n个不同的元素全部取出的一个排列,叫做n个元素的一个全排列.正整数1到n的连乘积,叫做n的阶乘,用n!表示,于是,n个元素的全排列数公式可以写成A n n=n(n-1)(n-2)×…×2×1=n!.规定:0!=1.注意点:(1)乘积是m个连续正整数的乘积;(2)第一个数最大,是A的下标n;(3)第m个数最小,是n-m+1.五利用排列数公式化简与证明排列数公式的阶乘形式主要用于与排列数有关的证明、解方程和不等式等问题,具体应用时注意阶乘的性质,提取公因式,可以简化计算.六排列数公式的简单应用对于简单的排列问题可直接代入排列数公式,也可以用树状图法.情况较多的情形,可以进行分类后进行.七元素的“在”与“不在”问题解决排列应用题,常用的思考方法有直接法和间接法.排列问题的实质是“元素”占“位子”问题,有限制条件的排列问题的限制条件主要表现在某元素不排在某个“位子”上或某个“位子”不排某些元素,解决该类排列问题的方法主要是按“优先”原则,即优先排特殊元素或优先满足特殊“位子”.八“相邻”与“不相邻”问题处理元素“相邻”“不相邻”问题应遵循“先整体,后局部”的原则.元素相邻问题,一般用“捆绑法”,先把相邻的若干个元素“捆绑”为一个大元素与其余元素全排列,然后再松绑,将这若干个元素内部全排列.元素不相邻问题,一般用“插空法”,先将不相邻元素以外的“普通”元素全排列,然后在“普通”元素之间及两端插入不相邻元素.九定序问题在有些排列问题中,某些元素的前后顺序是确定的(不一定相邻).解决这类问题的基本方法有两个:(1)整体法,即若有(m+n)个元素排成一列,其中m个元素之间的先后顺序确定不变,将这(m+n)个元素排成一列,有A m+nm+n种不同的排法;然后任取一个排列,固定其他n个元素的位置不动,把这m个元素交换顺序,有A m m种排法,其中只有一个排列是我们需要的,因此共有A m+nm+nA m m种满足条件的不同排法;(2)插空法,即m个元素之间的先后顺序确定不变,因此先排这m个元素,只有一种排法,然后把剩下的n个元素分类或分步插入由以上m个元素形成的空中.十组合概念的理解组合:一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素作为一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.注意点:(1)组合中取出的元素没有顺序;(2)两个组合相同的充要条件是其中的元素完全相同.十一利用组合数公式化简、求值与证明(1)组合数: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 m n表示.(2)组合数公式:C m n=A m nA m m=n n-1n-2…n-m+1m!或C m n=n!m!n-m!(n,m∈N*,且m≤n).(3)规定:C0n=1.注意点:(1)m≤n,m,n∈N*;(2)C m n=A m nA m m=n n-1n-2…[n-m-1]m!常用于计算;(3)C m n=n!m!n-m!常用于证明.(1)两个组合数公式在使用中的用途有所区别.(2)在解有关组合数的方程或不等式时,必须注意隐含条件,即C m n中的n为正整数,m为自然数,且n≥m.因此求出方程或不等式的解后,要进行检验,将不符合的解舍去.十二简单的组合问题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的元素之间的顺序有关,而组合问题与取出元素的顺序无关.其次要注意两个基本原理的运用,即分类与分步的灵活运用,在分类与分步时,一定要注意有无重复和遗漏.十三组合数的性质1组合数的性质1:C m n=C n-mn.注意点:(1)体现了“取法”与“剩法”是一一对应的思想;(2)两边下标相同,上标之和等于下标.十四组合数的性质2组合数的性质2:C m n+1=C m n+C m-1n.注意点:(1)下标相同而上标差1的两个组合数之和,等于下标比原下标多1而上标与大的相同的一个组合数;(2)体现了“含”与“不含”的分类思想.性质2常用于有关组合数式子的化简或组合数恒等式的证明.应用时要注意公式的正用、逆=C m n+1-用和变形用.正用是将一个组合数拆成两个,逆用则是“合二为一”,使用变形C m-1nC m n,为某些项前后抵消提供了方便,在解题中要注意灵活应用.十五组合数在实际问题中的简单应用在求与两个基本原理的应用有关的问题时,即分类与分步的运用,在分类与分步时,一定要注意有无重复和遗漏.十六有限制条件的排列、组合问题有限制条件的抽(选)取问题,主要有两类(1)“含”与“不含”问题,其解法常用直接分步法,即“含”的先取出,“不含”的可把所指元素去掉再取,分步计数.(2)“至多”“至少”问题,其解法常有两种解决思路:一是直接分类法,但要注意分类要不重不漏;二是间接法,注意找准对立面,确保不重不漏.十七多面手问题解决多面手问题时,依据多面手参加的人数和从事的工作进行分类,将问题细化为较小的问题后再处理.十八分组、分配问题角度1不同元素分组、分配问题“分组”与“分配”问题的解法(1)分组问题属于“组合”问题,常见的分组问题有三种:①完全均匀分组,每组的元素个数均相等,均匀分成n组,最后必须除以n!;②部分均匀分组,应注意不要重复,有n组均匀,最后必须除以n!;③完全非均匀分组,这种分组不考虑重复现象.(2)分配问题属于“排列”问题,分配问题可以按要求逐个分配,也可以分组后再分配.角度2相同元素分配问题反思感悟相同元素分配问题的处理策略(1)隔板法:如果将放有小球的盒子紧挨着成一行放置,便可看作排成一行的小球的空隙中插入了若干隔板,相邻两块隔板形成一个“盒”.每一种插入隔板的方法对应着小球放入盒子的一种方法,此法称之为隔板法.隔板法专门解决相同元素的分配问题.(2)将n个相同的元素分给m个不同的对象(n≥m),有C m-1种方法.可描述为(n-1)个空中插n-1入(m-1)块隔板.考点一 排列的概念【例1】(2021年广东汕头)(1)下列问题是排列问题的是( )A .从10名同学中选取2名去参加知识竞赛,共有多少种不同的选取方法?B .10个人互相通信一次,共写了多少封信?C .平面上有5个点,任意三点不共线,这5个点最多可确定多少条直线?D .从1,2,3,4四个数字中,任选两个相加,其结果共有多少种?(2)从3个不同的数字中取出2个:①相加;②相减;③相乘;④相除;⑤一个为被开方数,一个为根指数.则上述问题为排列问题的个数为( )A .2B .3C .4D .5【练1】(2020·新疆)已知2132n A =,则n =( )A .11B .12C .13D .14考点二 排列数 【例2】(2020·全国高二单元测试)对于满足13n ≥的正整数n ,(5)(6)(12)n n n --⋅⋅⋅-=( )A .712n A -B .75n A -C .85n A -D .125n A -【练2】(2020·江西九江一中)5人随机排成一排,其中甲、乙不相邻的概率为( )A .15B .25C .35D .45考点三 排队问题【例3】(2021·全国高二练习)有3名男生、4名女生,在下列不同条件下,求不同的排列方法总数.(1)选5人排成一排;(2)排成前后两排,前排3人,后排4人;(3)全体排成一排,女生必须站在一起;(4)全体排成一排,男生互不相邻;(5)全体排成一排,其中甲不站最左边,也不站最右边;(6)全体排成一排,其中甲不站最左边,乙不站最右边.【练3】(2020·江苏高二期中)由1,2,3,4,5,6组成没有重复数字且1,3不相邻的六位数的个数是( )A.36B.72C.600D.480考点四数字问题【例4】(2020·浙江省东阳中学)由0,1,2,3,4,5共6个不同数字组成的6位数,要求0不能在个位数,奇数恰好有2个相邻,则组成这样不同的6位数的个数是( )A.144B.216C.288D.432考点五组合的概念【例5】(2020·广东湛江高二单元测试)给出下列问题:①有10个车站,共需要准备多少种车票?②有10个车站,共有多少中不同的票价?③平面内有10个点,共可作出多少条不同的有向线段?④有10个同学,假期约定每两人通电话一次,共需通话多少次?⑤从10个同学中选出2名分别参加数学和物理竞赛,有多少中选派方法?以上问题中,属于组合问题的是_________(填写问题序号).【练5】下列问题不是组合问题的是 ( )A .10个朋友聚会,每两人握手一次,一共握手多少次?B .平面上有2015个不同的点,它们中任意三点不共线,连接任意两点可以构成多少条线段?C .集合{a 1,a 2,a 3,…,a n }的含有三个元素的子集有多少个?D .从高三(19)班的54名学生中选出2名学生分别参加校庆晚会的独唱、独舞节目,有多少种选法?考点六 组合数【例6】(2020·陕西高二期末)若()6671*n n n C C C n +-=∈Ν,则n 等于( )A .11B .12C .13D .14【练6】(2020·山东菏泽·高二期末)已知4m ≥,3441m m m C C C +-+=( )A .1B .mC .1m +D .0考点七 组合应用 【例7】(2020·江苏金湖中学)一个口袋内有3个不同的红球,4个不同的白球(1)从中任取3个球,红球的个数不比白球少的取法有多少种?(2)若取一个红球记2分,取一个白球记1分,从中任取4个球,使总分不少于6分的取法有多少种?【练7】(2020·北京朝阳·高二期末)从3名男生和4名女生中各选2人组成一队参加数学建模比赛,则不同的选法种数是( )A.12B.18C.35D.36考点八全排列【例8】(2020·全国专题练习)在新冠肺炎疫情防控期间,某记者要去武汉4个方舱医院采访,则不同的采访顺序有( )A.4种B.12种C.18种D.24种【练8】(2020·中山大学附属中学高二期中)一个市禁毒宣传讲座要到4个学校开讲,一个学校讲一次,不同的次序种数为( )A.4B.44C.24D.48考点九相邻问题【例9】(2021·河北张家口市)某班优秀学习小组有甲、乙、丙、丁、戊共5人,他们排成一排照相,则甲、乙二人相邻的排法种数为( )A.24B.36C.48D.60【练9】(2020·沙坪坝区·重庆八中)小涛、小江、小玉与本校的另外2名同学一同参加《中国诗词大会》的决赛,5人坐成一排,若小涛与小江、小玉都相邻,则不同坐法的总数为( )A.6B.12C.18D.24考点十 不相邻问题【例10】(2020·河北石家庄市·石家庄二中高二期中)省实验中学为预防秋季流感爆发,计划安排学生在校内进行常规体检,共有3个检查项目,需要安排在3间空教室进行检查,学校现有一排6间的空教室供选择使用,但是为了避免学生拥挤,要求作为检查项目的教室不能相邻,则共有( )种安排方式. A .12 B .24 C .36 D .48【练10】(2020·全国)六个人排队,甲乙不能排一起,丙必须排在前两位的概率为( ) A .760B .16C .1360D .14考点十一 分组分配【例11】(2020·全国)疫情期间,上海某医院安排5名专家到3个不同的区级医院支援,每名专家只去一个区级医院,每个区级医院至少安排一名专家,则不同的安排方法共有( ) A .60种 B .90种C .150种D .240种【练11】(2020·全国)将6本不同的书分给甲、乙、丙3名学生,其中一人得1本,一人得2本,一人得3本,则有________种不同的分法.考点十二 几何问题【例12】(2020·全国)如图,MON 的边OM 上有四点1A 、2A 、3A 、4A ,ON 上有三点1B 、2B 、3B ,则以O 、1A 、2A 、3A 、4A 、1B 、2B 、3B 中三点为顶点的三角形的个数为( )A .30B .42C .54D .56【练12】(2021·全国)直线x m =,y x =将圆面224x y +≤分成若干块,现有5种颜色给这若干块涂色,且任意两块不同色,则所有可能的涂色种数是( ) A .20 B .60C .120D .240考点十三 方程不等式问题【例13】(2020·全国)方程10x y z ++=的正整数解的个数__________.【练13】(2021·太原市)不定方程12x y z ++=的非负整数解的个数为( ) A .55 B .60C .91D .540考点十四 数字问题【例14】(2020·南通西藏民族中学)从1,2,3,4,5,6中任取三个不同的数相加,则不同的结果共有( ) A .6种 B .9种C .10种D .15种【练14】已知集合{}A a b c d =,,,,从集合A 中任取2个元素组成集合B ,则集合B 中含有元素b 的概率为( )A.16B.13C.12D.1课后练习1.(2021高二下·天津期中)用1,2,3,4,5,6组成没有重复数字的五位数,要求偶数不能相邻,则这样的五位数有()个A.120B.216C.222D.2522.(2021高二下·临沂期末)若A n3=8C n2,则n=()A.4B.5C.6D.73.(2021高二下·梅州期末)在象棋比赛中,参赛的任意两位选手都比赛一场,其中胜者得2分,负者得0分,平局各得1分.现有四名学生分别统计全部选手的总得分为55分,56分,57分,58分,但其中只有一名学生的统计结果是正确的,则参赛选手共有()A.6位B.7位C.8位D.9位4.(2021高三上·运城开学考)某市抽调5位医生分赴4所医院支援抗疫,要求每位医生只能去一所医院,每所医院至少安排一位医生.由于工作需要,甲、乙两位医生必须安排在不同的医院,则不同的安排种数是()A.90B.216C.144D.2405.(2020高二上·昌平期末)某社区5名工作人员要到4个小区进行“爱分类”活动的宣传,要求每名工作人员只去一个小区,每个小区至少去一名工作人员,则不同的安排方法共有种.6.(2021·富平模拟)2021年是中国共产党百年华诞.某学校社团将举办庆祝中国共产党成立100周年革命歌曲展演.现从《歌唱祖国》、《英雄赞歌》、《唱支山歌给党听》、《毛主席派人来》4首独唱歌曲和《没有共产党就没有新中国》、《我和我的祖国》2首合唱歌曲中共选出4首歌曲安排演出,要求最后一首歌曲必须是合唱,则不同的安排方法共有种.7.(2021高二下·郑州期末)2021年7月1日是中国共产党成立100周年纪念日,2021年也是“十四五”开局之年,必将在中国历史上留下浓墨重彩的标注,作为当代中学生,需要发奋图强,争做四有新人,首先需要学好文化课.现将标有数字2,0,2,1,7,1的六张卡片排成一排,组成一个六位数,则共可组成个不同的六位数.8.(2021·三明模拟)设n∈N且n<5,若62021+n能被5整除,则n等于.9.(2021高二下·江苏期中)用0,1,2,3,4,5这六个数字:(最后运算结果请以数字作答)(1)能组成多少个无重复数字的四位偶数?(2)能组成多少个无重复数字且为5的倍数的四位数?(3)能组成多少个无重复数字且比1230大的四位数?)m(m∈N∗)的展开式中,第三项系数是10.(2021高二下·郑州期末)在二项式(x2+2√x.倒数第三项系数的18(1)求m的值;(2)求展开式中所有的有理项.精讲答案【例1】 【答案】(1)B(2)B【解析】(1)排列问题是与顺序有关的问题,四个选项中只有B 中的问题是与顺序相关的,其他问题都与顺序无关,所以选B. (2)排列与顺序有关,故②④⑤是排列. 【练1】 【答案】B【解析】∵2132n A =,∴(1)132n n -=,整理,得,21320n n --=;解得12n =,或11n =- (不合题意,舍去);∴n 的值为12. 故选:B. 【例2】 【答案】C【解析】根据排列数定义,要确定元素总数和选取个数,元素总数为5n -,选取个数为(5)(12)18n n ---+=,85(5)(6)(12)n n n n A ---⋅⋅⋅-=.故选:C .【练2】 【答案】C【解析】将5人随机排成一列,共有55120A =种排列方法;当甲、乙不相邻时,先将5人中除甲、乙之外的3人排成一列,然后将甲、乙插入,故共有323461272A A =⨯=种排列方法,则5人随机排成一排,其中甲、乙不相邻的概率为7231205P ==. 故选:C. 【例3】【答案】(1)2520;(2)5040;(3)576;(4)1440;(5)3600;(6)3720.【解析】(1)从7人中选5人排列,共有57765432520A =⨯⨯⨯⨯=(种).(2)分两步完成,先选3人站前排,有37A 种方法,余下4人站后排,有44A 种方法,按照分步乘法计数原理计算可得一共有347476543215040A A ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=(种).(3)捆绑法,将女生看成一个整体,进行全排列,有44A 种,再与3名男生进行全排列有44A 种,共有4444576A A ⨯=(种).(4)插空法,先排女生,再在空位中插入男生,故有43451440A A ⨯=(种). (5)先排甲,有5种方法,其余6人有66A 种排列方法,共有6653600A ⨯=(种).(6) 7名学生全排列,有77A 种方法,其中甲在最左边时,有66A 种方法,乙在最右边时,有66A 种方法,其中都包含了甲在最左边且乙在最右边的情形,有55A 种方法,故共有76576523720A A A -⨯+= (种).【练3】 【答案】D【解析】根据题意将2,4,5,6进行全排列,再将1,3插空得到4245480A A ⨯=个.故选:D .【例4】 【答案】B【解析】先从3个奇数中选出2个捆绑内部全排共有236A =种排法,再把捆绑的2个奇数看成一个整体,因为这个整体与剩下的一个奇数不相邻,将2个非0偶数全排有222A =种选法, 奇数插空全排有236A =种选法,最后把0插空,0不能在两端,有3种排法,可组成这样不同的6位的个数为6263216⨯⨯⨯=种排法, 故选:B【例5】 【答案】②④【解析】①有10个车站,共需要准备多少种车票?相当于从10个不同元素任取2个按一定顺序排列起来,属于排列问题;②有10个车站,共有多少中不同的票价?相当于从10个不同元素任取2个并成一组,属于组合问题;③平面内有10个点,共可作出多少条不同的有向线段?相当于从10个不同元素任取2个按一定顺序排列起来,属于排列问题;④有10个同学,假期约定每两人通电话一次,共需通话多少次?相当于从10个不同元素任取2个并成一组,属于组合问题;⑤从10个同学中选出2名分别参加数学和物理竞赛,有多少中选派方法?相当于从10个不同元素任取2个按一定顺序排列起来,属于排列问题;以上问题中,属于排列问题的是②④. 【练5】 【答案】 D【解析】 组合问题与次序无关,排列问题与次序有关,D 项中,选出的2名学生,如甲、乙,其中“甲参加独唱、乙参加独舞”与“乙参加独唱、甲参加独舞”是两个不同的选法,因此是排列问题,不是组合问题,选D. 【例6】 【答案】B【解析】根据题意,6671n n n C C C +-=变形可得,6671n n n C C C +=+;由组合性质可得,6771n n n C C C ++=,即6711n n C C ++=,则可得到16712n n +=+⇒=.故选:B.【练6】 【答案】D【解析】3443444411110m m m m m m m m C C C C C C C C ++++=--++-==.故选:D【例7】【答案】(1) 13;(2) 22.【解析】(1 )从中任取3个球,红球的个数不比白球少的取法:红球3个,红球2个和白球1个.当取红球3个时,取法有1种;当取红球2个和白球1个时,.取法有213412C C =种.根据分类计数原理,红球的个数不少于白球的个数的取法有11213+=种. (2 )使总分不少于6分情况有两种:红球2个和白球2个,红球3个和白球1个.第一种,红球2个和白球2个,取法有223418C C =种; 第二种,红球3个和白球1个,取法有31344C C =种,根据分类计数原理,使总分不少于6分的取法有18422+=种. 【练7】 【答案】B【解析】先从3名男生中选出2人有233C =种,再从4名女生中选出2人有246C =种,所以共有1863=⨯种,故选:B【例8】 【答案】D【解析】由题意可得不同的采访顺序有4424A =种,故选:D.【练8】 【答案】C【解析】一个市禁毒宣传讲座要到4个学校开讲,一个学校讲一次,不同的次序种数为44=432124A ⨯⨯⨯=.故选:C 【例9】 【答案】C【解析】先安排甲、乙相邻,有22A 种排法,再把甲、乙看作一个元素,与其余三个人全排列,故有排法种数为424248A A ⨯=.故选:C【练9】 【答案】B【解析】解:将小涛与小江、小玉捆绑在一起,与其他两个人全排列,其中小涛位于小江、小玉之间,按照分步乘法计算原理可得323212A A ⋅=故选:B【例10】 【答案】B【解析】6间空教室,有3个空教室不使用,故可把作为检查项目的教室插入3个不使用的教室之间,故所有不同的安排方式的总数为3424A =.故选:B.【练10】 【答案】C【解析】丙排第一,除甲乙外还有3人,共33A 种排法,此时共有4个空,插入甲乙可得24A ,此时共有3234=612=72A A ⋅⨯种可能;丙排第二,甲或乙排在第一位,此时有1424C A 排法,甲和乙不排在第一位, 则剩下3人有1人排在第一位,则有122323C A A 种排法,此时故共有1412224323+=84C A C A A 种排法. 故概率6672841360P A +==. 故选:C. 【例11】【答案】C【解析】5名专家到3个不同的区级医院,分为1,2,2和1,1,3两种情况;分为1,2,2时安排有1223542322C C C A A ;分为1,1,3时安排有1133543322C C C A A 所以一共有12211333542543332222150C C C C C C A A A A +=故选:C 【练11】 【答案】360【解析】先把书分成三组,把这三组分给甲、乙、丙3名学生.先选1本,有16C 种选法;再从余下的5本中选2本,有25C 种选法;最后余下3本全选,有33C 种选法.故共有12365360C C C ⋅⋅=种选法.由于甲、乙、丙是不同的3人,还应考虑再分配,故共有3360360A =种分配方法.故答案为: 360.【例12】 【答案】B【解析】利用间接法,先在8个点中任取3个点,再减去三点共线的情况,因此,符合条件的三角形的个数为33384542C C C --=.故选:B.【练12】 【答案】D【解析】当2m ≤-或2m ≥时,圆面224x y +≤被分成2块, 此时不同的涂色方法有5420⨯=种,当22m -<≤-或22m ≤<时,圆面224x y +≤被分成3块, 此时不同的涂色方法有54360⨯⨯=种, 当22m -<<时,圆面224x y +≤被分成4块, 此时不同的涂色方法有5432120⨯⨯⨯=种, 所有可能的涂色种数是240. 故选:D 【例13】 【答案】36【解析】问题中的x y z 、、看作是三个盒子,问题则转化为把10个球放在三个不同的盒子里,有多少种方法.将10个球排一排后,中间插入两块隔板将它们分成三堆球,使每一堆至少一个球.隔板不能相邻,也不能放在两端,只能放在中间的9个空内.∴共有2936C =种.故答案为:36 【练13】【答案】C【解析】不定方程12x y z ++=的非负整数解的个数⇔将12个相同小球放入三个盒子,允许有空盒的放法种数.现在在每个盒子里各加一个相同的小球,问题等价于将15个相同小球放入三个盒子,没有空盒的放法种数,则只需在15个小球中形成的空位(不包含两端)中插入两块板即可,因此,不定方程12x y z ++=的非负整数解的个数为21491C =.故选:C.【例14】 【答案】C【解析】在这六个数字中任取三个求和,则和的最小值为1236++=,和的最大值为45615++=,所以当从1,2,3,4,5,6中任取三个数相加时,则不同结果有10种.故选:C. 【练14】 【答案】C【解析】A 中任取2个元素组成集合B ,则B 的情况有{}{}{}{}{}{}123456,,,,,,,,,,,B a b B a c B a d B b c B b d B c d ======,共6个,其中符合情况的集合为145,,B B B 共3个,故集合B 中含有元素b 的概率为3162P ==故选:C练习答案1. 【答案】 D【考点】排列、组合及简单计数问题 【解析】解:由题意知,分两种情况:①五位数是由2个偶数,3个奇数组成,共有A 33C 32A 42=216个; ②五位数是由3个偶数,2个奇数组成,共有C 32A 22A 33=36个;则这样的五位数一共有216+36=252个故答案为:D【分析】由排列与组合,结合题意,直接求解即可2.【答案】C【考点】排列及排列数公式,组合及组合数公式【解析】由题意知:n!3!=8⋅n!2!(n−2)!,即(n−2)!=24=4!,可得n−2=4,∴n=6.故答案为:C【分析】利用排列组合数计算公式,即可得出答案。
2014届(浙江)高考数学(理)二轮专题训练:第1部分专题六第2讲排列、组合与二项式定理(选择、填空题型)错误!考 点考 情 两个计数原理 1.对两个计数原理及排列、组合的考查主要有两种形式:一是直接利用计数原理、排列、组合知识进行计数,如2013年福建T 5,2013年北京T 12;二是与概率问题结合起来综合考查.2.对二项式定理的考查主要是求展开式中的某一项,某一项的二项式系数,各项系数和等,考查赋值技巧,难度不大,如2013年江排列、组合问题 二项式定理西T5,2013年新课标全国卷ⅡT5,2013年安徽T11.1.(2013·福建高考)满足a,b∈{-1,0,1,2},且关于x的方程ax2+2x+b=0有实数解的有序数对(a,b)的个数为()A.14B.13C.12D.10解析:选B因为a,b∈{-1,0,1,2},可分为两类:①当a=0时,b可能为-1或1或0或2,即b有4种不同的选法;②当a≠0时,依题意得Δ=4-4ab≥0,所以ab≤1.当a=-1时,b有4种不同的选法;当a=1时,b可能为-1或0或1,即b有3种不同的选法;当a=2时,b可能为-1或0,即b有2种不同的选法.根据分类加法计数原理,(a,b)的个数为4+4+3+2=13.解析:二项式⎝⎛⎭⎪⎪⎫x+a 3x 8展开式的通项为T r +1=C r 8a r x 48r 3-,令8-43r =4,可得r =3,故C 38a 3=7,易得a =12. 答案:125.(2013·北京高考)将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是________.解析:按照要求要把序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券分成4组,然后再分配给4人,连号的情况是1和2,2和3,3和4,4和5,故其方法数是4A 44=96.答案:961.两个重要公式(1)排列数公式A m n ==n (n -1)(n -2)…(n -m +1)(n ,m ∈N *,且m ≤n ).(2)组合数公式C m n == (n ,m ∈N *,且m ≤n ).2.三个重要性质和定理(1)组合数性质①C m n =C n -m n (n ,m ∈N *,且m ≤n );②C m n +1=C m n +C m -1n (n ,m ∈N *,且m ≤n ); ③C 0n =1.(2)二项式定理(a +b )n =C 0n a n +C 1n a n -1b 1+C 2n a n -2b 2+…+C k n a n -k ·b k +…+C n n b n ,其中通项T r +1=C r n a n -r b r . (3)二项式系数的性质①C 0n =C n n ,C 1n =C n -1n ,…,C r n =C n -r n ;②C0n+C1n+C2n+…+C n n=2n;③C1n+C3n+C5n+...=C0n+C2n+C4n+ (2)-1.热点一用[例1](1)某人设计了一项单人游戏,规则如下:先将一棋子放在如图所示正方形ABCD(边长为3个单位)的顶点A处,然后通过掷骰子来确定棋子沿正方形的边按逆时针方向行走的单位,如果掷出的点数为i(i=1,2,…,6),则棋子就按逆时针方向行走i个单位,一直循环下去.则某人抛掷三次骰子后棋子恰好又回到点A处的所有不同走法共有() A.22种B.24种C.25种D.36种(2)方程ay=b2x2+c中的a,b,c∈{-3,-2,0,1,2,3},且a,b,c互不相同,在所有这些方程所表示的曲线中,不同的抛物线共有() A.60条B.62条C.71条D.80条[自主解答](1)设抛掷三次骰子的点数分别为a,b,c,根据分析,若a=1,则b+c=11,只能是(5,6),(6,5),2种情况;若a=2,则b+c =10,只能是(4,6),(5,5),(6,4),3种情况;若a =3,则b+c=9,只能是(3,6),(4,5),(5,4),(6,3),4种情况;若a=4,则b+c=8,只能是(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2),5种情况;若a=5,则b+c=7,只能是(1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1),6种情况;若a=6,则b+c=6,只能是(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),5种情况.故总计2+3+4+5+6+5=25种可能.(2)当a=1时,若c=0,则b2有4,9两个取值,共2条抛物线,若c≠0,则c有4种取值,b2有两种,共有2×4=8条抛物线;当a=2时,若c=0,b2取1,4,9三种取值,共有3条抛物线,若c≠0,c取1时,b2有2个取值,共有2条抛物线,c取-2时,b2有2个取值,共有2条抛物线,c取3时,b2有3个取值,共有3条抛物线,c取-3时,b2有3个取值,共有3条抛物线.所以共有3+2+2+3+3=13条抛物线.同理,a=-2,-3,3时,共有抛物线3×13=39条.由分类加法计数原理知,共有抛物线39+13+8+2=62条.[答案](1)C(2)B——————————规律·总结————————————————应用两个计数原理解题的方法(1)在应用分类计数原理和分步计数原理时,一般先分类再分步,每一步当中又可能用到分类计数原理.(2)对于复杂的两个原理综合使用的问题,可恰当列出示意图或表格,使问题形象化、直观化.1.如图所示,在A,B间有四个焊接点1,2,3,4,若焊接点脱落导致断路,则电路不通.今发现A,B之间电路不通,则焊接点脱落的不同情况有()A.9种B.11种C.13种D.15种解析:选C按照焊接点脱落的个数进行分类.若脱落1个,有(1),(4),共2种;若脱落2个,有(1,4),(2,3),(1,2),(1,3),(4,2),(4,3),共6种;若脱落3个,有(1,2,3),(1,2,4),(2,3,4),(1,3,4),共4种;若脱落4个,有(1,2,3,4),共1种.综上,共有2+6+4+1=13种焊接点脱落的情况.2.某次活动中,有30个人排成6行5列,现要从中选出3人进行礼仪表演,要求这3人任意2人不同行也不同列,则不同的选法种数为________(用数字作答).解析:其中最先选出的一个有30种方法,此时这个人所在的行和列共10个位置不能再选人,还剩一个5行4列的队形,选第二个人有20种方法,此时该人所在的行和列不能再选人,还剩一个4行3列的队形,此时第三个人的选法有12种,根据分步乘法计数原理,总的选法种数是30×20×12=1 200.6答案:1 200[例2](1)现有16张不同的卡片,其中红色、黄色、蓝色、绿色卡片各4张.从中任取3张,要求这3张卡片不能是同一种颜色,且红色卡片至多1张,不同取法的种数为() A.232B.252C.472 D.484(2)(2013·重庆高考)从3名骨科、4名脑外科和5名内科医生中选派5人组成一个抗震救灾医疗小组,则骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是________(用数字作答).[自主解答](1)法一:从16张不同的卡片=560种,中任取3张,共有C316=16×15×143×2×1其中有两张红色的有C24×C112种,其中三张卡片颜色相同的有C34×4种,所以3张卡片不能是同一种颜色,且红色卡片至多1张的不同取法的种数为C316-C24×C112-C34×4=472.法二:若没有红色卡片,则需从黄、蓝、绿三色卡片中选3张,若都不同色,则有C14×C14×C14=64种,若2张颜色相同,则有C23C12C24C14=144种;若红色卡片有1张,则剩余2张若不同色,有C14×C23×C14×C14=192种,若同色,则有C14C13C24=72种,所以共有64+144+192+72=472(种).(2)直接法分类,3名骨科,内科、脑外科各1名;3名脑外科,骨科、内科各1名;3名内科,骨科、脑外科各1名;内科、脑外科各2名,骨科1名;骨科、内科各2名,脑外科1名;骨科、脑外科各2名,内科1名.所以选派种数为C33·C14·C15+C34·C13·C15+C35·C13·C14+C24·C25·C13+C23·C25·C14+C23·C24·C15=590.[答案](1)C(2)590——————————规律·总结————————————————1.解决排列组合问题应遵循的原则先特殊后一般,先选后排,先分类后分步.2.解决排列组合问题的11个策略(1)相邻问题捆绑法;(2)不相邻问题插空法;(3)多排问题单排法;(4)定序问题倍缩法;(5)多元问题分类法;(6)有序分配问题分步法;(7)交叉问题集合法;(8)至少或至多问题间接法;(9)选排问题先选后排法;(10)局部与整体问题排除法;(11)复杂问题转化法.3.解决排列组合问题的四个角度解答排列组合应用题要从“分析”“分辨”“分类”“分步”的角度入手.(1)“分析”就是找出题目的条件、结论,哪些是“元素”,哪些是“位置”;(2)“分辨”就是辨别是排列还是组合,对某些元素的位置有无限制等;(3)“分类”就是对于较复杂的应用题中的元素往往分成互斥的几类,然后逐类解决;(4)“分步”就是把问题化成几个互相联系的步骤,而每一步都是简单的排列组合问题,然后逐步解决.3.我国第一艘航母“辽宁舰”在某次舰载机起降飞行训练中,有5架歼-15飞机准备着舰.如果甲、乙两机必须相邻先后着舰,而丙、丁不能相邻先后着舰,那么不同的着舰方法有()A.12种B.18种C.24种D.48种解析:选C将甲、乙捆绑,与除丙、丁外的另外一架飞机进行全排列,有A22·A22种方法,而后将丙、丁进行插空,有3个空,则有A23种排法,故共有A22·A22·A23=24种方法.4.某班班会准备从含甲、乙的7名学生中选取4人发言,要求甲、乙2人至少有一人参加,若甲、乙同时参加,则他们发言时顺序不能相邻,那么不同的发言顺序种数为()A.720B.520C.600D.360解析:选C根据题意,分2种情况讨论:若甲、乙其中一人参加,有C12·C35·A44=480种;若甲、乙2人都参加,共有C22·C25·A44=240种发言顺序,其中甲、乙相邻的情况有C22·C25·A22·A33=120种,故有240-120=120种.则不同的发言顺序种数为480+120=600.[例3] (1)(2013·新课标全国卷Ⅰ)设m 为正整数,(x +y )2m 展开式的二项式系数的最大值为a ,(x +y )2m +1展开式的二项式系数的最大值为b ,若13a =7b ,则m =( )A .5B .6C .7D .8(2)(2013·陕西高考)设函数f (x )=⎩⎨⎧ ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x -1x 6,x <0,-x ,x ≥0,则当x >0时,f (f (x ))表达式的展开式中常数项为( )A .-20B .20C .-15D .15(3)若将函数f (x )=x 5表示为f (x )=a 0+a 1(1+x )+a 2(1+x )2+…+a 5(1+x )5,其中a 0,a 1,a 2,…,a 5为实数,则a 3=________.[自主解答] (1)根据二项式系数的性质知:(x +y )2m 的二项式系数最大有一项,C m 2m =a ,(x +y )2m +1的二项式系数最大有两项,C m 2m +1=C m +12m +1=b .又13a =7b ,所以13C m 2m =7C m 2m +1,即13·(2m )!m !m !=7·(2m +1)!(m +1)!m !,解得m =6. (2)依据分段函数的解析式,得f (f (x ))=f (-x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -x 6,∴T r +1=C r 6(-1)r x r -3.令r -3=0,则r =3,故常数项为C 36(-1)3=-20.(3)f (x )=x 5=(1+x -1)5,它的通项为T r +1=C r 5(1+x )5-r ·(-1)r , T 3=C 25(1+x )3(-1)2=10(1+x )3,所以a 3=10.[答案] (1)B (2)A (3)10——————————规律·总结————————————————应用通项公式要注意五点(1)它表示二项展开式的任意项,只要n与r 确定,该项就随之确定;(2)T r+1是展开式中的第r+1项,而不是第r项;(3)公式中a,b的指数和为n,且a,b不能随便颠倒位置;(4)要将通项中的系数和字母分离开,以便于解决问题;(5)对二项式(a-b)n展开式的通项公式要特别注意符号问题.5.若(1-2x )2 013=a 0+a 1x +…+a 2 013x 2 013(x∈R),则a 12+a 222+…+a 2 01322 013的值为( ) A .2B .0C .-1D .-2解析:选C ∵(1-2x )2 013=a 0+a 1x +…+a 2 013x2 013(x ∈R),∴令x =0,则a 0=1.令x =12,则⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1-2×122 013=a 0+a 12+a 222+…+a 2 01322 013=0, 其中a 0=1,所以a 12+a 222+…+a 2 01322 013=-1. 6.若⎝⎛⎭⎪⎪⎫x -a 2x 8的展开式中常数项为1 120,则展开式中各项系数之和为________.解析:⎝⎛⎭⎪⎪⎫x -a 2x 8的展开式的通项为T r +1=C r 8x 8-r (-a 2)r x -r =C r 8(-a 2)r x 8-2r ,令8-2r =0,解得r =4,所以C 48(-a 2)4=1 120,所以a 2=2,故⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x -a 2x 8=⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x -2x 8.令x =1,得展开式中各项系数之和为(1-2)8=1.答案:1。
北师大版高中数学排列组合__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解排列组合的概念.2.能利用计数原理推导排列公式、组合公式.3.熟练掌握排列、组合的性质.4.能解决简单的实际问题.1.排列与组合的概念:(1)排列:_____________________________________________________________________叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.注意:○1如无特别说明,取出的m个元素都是不重复的.○2排列的定义中包括两个基本内容,一是“取出元素”,二是“按照一定的顺序排列”.○3从定义知,只有当元素完全相同,并且元素排列的顺序也完全相同时,才是同一个排列.○4在定义中规定m≤n,如果m=n,称作全排列.○5在定义中“一定顺序”就是说与位置有关.○6如何判断一个具体问题是不是排列问题,就要看从n个不同元素中取出m个元素后,再安排这m个元素时是有顺序还是无顺序,有顺序就是排列,无顺序就不是排列.(2)组合:___________________________________________________________________叫做从n 个不同元素中取出m个不同元素的一个组合.注意:○1如果两个组合中的元素完全相同,不管它们的顺序如何,都是相同的组合,组合的定义中包含两个基本内容:一是“取出元素”;二是“并成一组”,“并成一组”即表示与顺序无关.○2当两个组合中的元素不完全相同(即使只有一个元素不同),就是不同的组合.○3组合与排列问题的共同点,都要“从n个不同元素中,任取m(m≤n)个不同元素”;不同点:前者是“不管顺序并成一组”,而后者要“按照一定顺序排成一列”.○4根据定义区分排列问题、组合问题.2.排列数与组合数:(1)排列数的定义:_______________________________________________________________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 A 表示.(2)组合数的定义:______________________________________________________________叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数,用符号m n C 表示.3.排列数公式与组合数公式:(1)排列数公式:_________________________________(2)全排列、阶乘、排列数公式的阶乘表示.○1全排列:n 个不同元素全部取出的一个排列,叫做n 个不同元素的一个全排列. ○2阶乘:自然数1到n 的连乘积,叫做n 的阶乘,用n !表示,即!.n nA n = ○3由此排列数公式(1)(2)(1)m n A n n n n m =---+(1)(2)(1)()21()21n n n n m n m n m ⋅-⋅-⋅⋅-+⋅-⋅⋅⋅=-⋅⋅⋅!.()!n n m =- 所以!.()!m n n A n m =- (3)组合数公式:________________________________(4)组合数的两个性质:性质1:.m n m n nC C -= 性质2:11.m mm n n n C C C -+=+类型一.排列的定义例1:判断下列问题是不是排列,为什么?(1)从甲、乙、丙三名同学中选出两名参加一项活动,其中一名同学参加上午的活动,另一名同学参加下午的活动.(2)从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动.练习1:判断下列问题是不是排列,为什么?(1)从2、3、4这三个数字中取出两个,一个为幂底数,一个为幂指数.(2)集合M ={1,2,…,9}中,任取相异的两个元素作为a ,b ,可以得到多少个焦点在x 轴上的椭圆方程22221x y a b +=和多少个焦点在x 轴上的双曲线方程2222 1.x y a b-=类型二.组合的定义例2: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 的子集中含有3个元素的有多少个?(2)某铁路线上有5个车站,则这条线上共需准备多少种车票?多少种票价?练习1:判断下列问题是组合问题还是排列问题.(1)3人去干5种不同的工作,每人干一种,有多少种分工方法?(2)把3本相同的书分给5个学生,每人最多得1本,有几种分配方法?类型三.排列数与组合数例3:计算下列各式.(1)57;A (2)212;A (3)77.A练习1:乘积m (m +1)(m +2)…(m +20)可表示为( )A.2m AB.21m AC.2020m A +D.2120m A + 例4:计算98100C练习2:计算972959898982C C C ++类型四.排列问题例5:3个女生和5个男生排成一排.(1)如果女生必须全排在一起,可有多少种不同的排法?(2)如果女生必须全分开,可有多少种不同的排法?练习1:3个女生和5个男生排成一排.(1)如果两端都不能排女生,可有多少种不同的排法?(2)如果两端不能都排女生,可有多少种不同的排法?类型五.组合问题例6:高中一年级8个班协商组成年级篮球队,共需10名队员,每个班至少要出1名,不同的组队方式有多少种?练习1:有、甲、乙、丙三项任务,甲需2人承担,乙、丙各需1人承担,从10人中选派4人承担这,三项任务,不同的选法共有多少种?类型六.排列与组合综合问题例7:某校乒乓球队有男运动员10人和女运动员9人,选出男女运动员各3名参加三场混合双打比赛(每名运动员只限参加一场比赛),共有多少种不同参赛方法?练习1:在1,2,3,4,5这五个数字组成的没有重复数字的三位数中,各位数字之和为偶数的共有()A.36个B.24个C.18个D.6个1.89×90×91×…×100可表示为()A.10100AB.11100AC.12100AD.13100A 2.已知123934,n n A A --=则n 等于( )A.5B.6C.7D.83.将6名学生排成两排,每排3人,则不同的排法种数有( )A.36B.120C.720D.1404.6名同学排成一排,其中甲、乙两人排在一起的不同排法有( )A.720种B.360种C.240种D.120种5.若266,x C C =则x 的值是( )A.2B.4C.4或2D.0 6.1171010r r C C +-+可能的值的个数为( )A.1个B.2个C.3个D.无数个7.某校一年级有5个班,二年级有7个班,三年级有4个班,分年级举行班与班之间的篮球单循环赛,共需进行比赛的场数是( )A.222574C C C ++B.222574C C C C.222574A A A ++ D.216C 8.有3名医生和6名护士被分配到3所学校为学生体检,每校分配1名医生和2名护士,不同的分配方法有( )A.90种B.180种C.270种D.540种_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________基础巩固1.某乒乓球队共有男女队员18人,现从中选出男、女队员各1人组成一对双打组合,由于在男队员中有2人主攻单打项目,不参与双打组合,这样一共有64种组合方式,则乒乓球队中男队员的人数为( )A.10人B.8人C.6人D.12人2.将4个不同的小球随意放入3个不同的盒子,使每个盒子都不空的放法种数是( )A.1334A AB.2343C AC.3242C AD.132442C C C 3.有3名男生和5名女生照相,如果男生不排在是左边且不相邻,则不同的排法种数为( )A.3538A AB.5354A AC.5355A AD.5356A A 4.8位同学,每位相互赠照片一张,则总共要赠________张照片.5.5名学生和5名老师站一排,其中学生不相邻的站法有________种.6.由0,1,2,3,4,5组成无重复数字的六位数,其中个位数字小于百位数字的数共有________个.7.有10个三好学生的名额,分配给高三年级6个班,每班至少一个名额,共有________种不同的分配方案.8.从10名学生中选出5人参加一个会议,其中甲、乙两人有且仅有1人参加,则选法种数为________.能力提升1.(2015四川卷)用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比40000大的偶数共有( )A.144个B.120个C.96个D.72个 2.(2014四川卷)方程22ay b x c =+中的,,{3,2,0,1,2,3}a b c ∈--,且,,a b c 互不相同,在所有这些方程所表示的曲线中,不同的抛物线共有( )A.60条B.62条C.71条D.80条3.(2014辽宁卷)6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为( )A .144B .120C .72D .244.在由数字1,2,3,4,5组成的所有没有重复数字的5位数中,大于23145且小于43521的数共有( )A.56个B.57个C.58个D.60个5.某地奥运火炬接力传递路线共分6段,传递活动分别由6名火炬手完成.如果第一棒火炬手只能从甲、乙、丙三人中产生,最后一棒火炬手只能从甲、乙两人中产生,则不同的传递方案共有________种.(用数字作答)6.(2014北京卷)把5件不同产品摆成一排,若产品A 与产品B 相邻,且产品A 与产品C 不相邻,则不同的摆法有__________种.7.(2015上海卷)在报名的3名男教师和6名女教师中,选取5人参加义务献血,要求男、女教师都有,则不同的选取方式的种数为_________(结果用数值表示).8.从数字0,1,3,5,7中取出不同的三个数作系数,可以组成多少个不同的一元二次方程ax 2+bx +c =0?其中有实根的方程有多少个?。
排列组合__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解排列组合的概念.2.能利用计数原理推导排列公式、组合公式.3.熟练掌握排列、组合的性质.4.能解决简单的实际问题.1.排列与组合的概念:(1)排列:一般地,从n个不同的元素中取出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.注意:○1如无特别说明,取出的m个元素都是不重复的.○2排列的定义中包括两个基本内容,一是“取出元素”,二是“按照一定的顺序排列”.○3从定义知,只有当元素完全相同,并且元素排列的顺序也完全相同时,才是同一个排列.○4在定义中规定m≤n,如果m=n,称作全排列.○5在定义中“一定顺序”就是说与位置有关.○6如何判断一个具体问题是不是排列问题,就要看从n个不同元素中取出m个元素后,再安排这m个元素时是有顺序还是无顺序,有顺序就是排列,无顺序就不是排列.(2)组合:一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个不同元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m个不同元素的一个组合.注意:○1如果两个组合中的元素完全相同,不管它们的顺序如何,都是相同的组合,组合的定义中包含两个基本内容:一是“取出元素”;二是“并成一组”,“并成一组”即表示与顺序无关.○2当两个组合中的元素不完全相同(即使只有一个元素不同),就是不同的组合.○3组合与排列问题的共同点,都要“从n个不同元素中,任取m(m≤n)个不同元素”;不同点:前者是“不管顺序并成一组”,而后者要“按照一定顺序排成一列”.○4根据定义区分排列问题、组合问题.2.排列数与组合数:(1)排列数的定义:一般地,我们把从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫A表示.做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号mn(2)组合数的定义: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.排列数公式与组合数公式: (1)排列数公式:(1)(2)(1),m n A n n n n m =--⋅⋅⋅-+其中m ,n *∈N ,且m ≤n .(2)全排列、阶乘、排列数公式的阶乘表示.○1全排列:n 个不同元素全部取出的一个排列,叫做n 个不同元素的一个全排列. ○2阶乘:自然数1到n 的连乘积,叫做n 的阶乘,用n !表示,即!.nn A n = ○3由此排列数公式(1)(2)(1)mnA n n n n m =---+L (1)(2)(1)()21()21n n n n m n m n m ⋅-⋅-⋅⋅-+⋅-⋅⋅⋅=-⋅⋅⋅L L L !.()!n n m =-所以!.()!mn n A n m =-(3)组合数公式:!.!()!m n n C m n m =-(4)组合数的两个性质: 性质1:.mn mn nC C -=性质2:11.m mm n n n C C C -+=+类型一.排列的定义例1:判断下列问题是不是排列,为什么?(1)从甲、乙、丙三名同学中选出两名参加一项活动,其中一名同学参加上午的活动,另一名同学参加下午的活动.(2)从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动.[解析] (1)是排列问题,因为选出的两名同学参加的活动与顺序有关. (2)不是排列问题,因为选出的两名同学参加的活动与顺序无关.练习1:判断下列问题是不是排列,为什么?(1)从2、3、4这三个数字中取出两个,一个为幂底数,一个为幂指数.(2)集合M ={1,2,…,9}中,任取相异的两个元素作为a ,b ,可以得到多少个焦点在x 轴上的椭圆方程22221x y a b +=和多少个焦点在x 轴上的双曲线方程2222 1.x y a b-=[解析] (1)是排列问题,一个为幂底数,一个为幂指数,两个数字一旦交换顺序,产生的结果不同,即与顺序有关.(2)第一问不是第二问是.若方程22221x y a b +=表示焦点在x 轴上的椭圆,则必有a >b ,a ,b 的大小一定;在双曲线22221x y a b -=中,不管a >b 还是a <b ,方程22221x y a b-=均表示焦点在x 轴上的双曲线,且是不同的双曲线,故这是排列.类型二.组合的定义例2: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 的子集中含有3个元素的有多少个? (2)某铁路线上有5个车站,则这条线上共需准备多少种车票?多少种票价? [解析] (1)因为本问题与元素顺序无关,故是组合问题.(2)因为甲站到乙站,与乙站到甲站车票是不同的,故是排列问题,但票价与顺序无关,甲站到乙站,与乙站到甲站是同一种票价,故是组合问题.练习1:判断下列问题是组合问题还是排列问题.(1)3人去干5种不同的工作,每人干一种,有多少种分工方法?(2)把3本相同的书分给5个学生,每人最多得1本,有几种分配方法?[解析] (1)因为分工方法是从5种不同的工作中取出3种,按一定次序分给3个人去干,故是排列问题.(2)因为3本书是相同的,无论把3本书分给哪三人,都不需考虑他们的顺序,故是组合问题. 类型三.排列数与组合数例3:计算下列各式. (1)57;A(2)212;A(3)77.A[解析] [答案] (1)57A =7×6×5×4×3=2520; (2)213A =13×12=156;(3)77A =7×6×5×4×3×2×1=5040.练习1:乘积m (m +1)(m +2)…(m +20)可表示为( ) A.2m A B.21m AC.2020m A +D.2120m A +[答案] D[解析] 排列的顺序为由小到大,故n =m +20,而项数是21故可表示为2120.m A + 例4:计算98100C [答案] 98100982100100100100994950.21C C C -⨯====⨯练习2:计算972959898982C C C ++[答案] 原式1231223298989898989898992()()C C C C C C C C =++=+++=3399100161700.C C +==类型四.排列问题例5:3个女生和5个男生排成一排.(1)如果女生必须全排在一起,可有多少种不同的排法? (2)如果女生必须全分开,可有多少种不同的排法?[解析] (1)(捆绑法)因为3个女生必须排在一起,所以可以先把她们看成一个整体,这样同5个男生合在一起共有6个元素,排成一排有66A 种不同排法.对于其中的每一种排法,3个女生之间又都有33A 种不同的排法,因此共有63634320A A ⋅=种不同的排法.(2)(插空法)要保证女生全分开,可先把5个男生排好,每两个相邻的男生之间留出一个空档,这样共有4个空档,加上两边两个男生外侧的两个位置,共有六个位置,再把3个女生插入这六个位置中,只要保证每个位置至多插入一个女生,就能保证任意两个女生都不相邻.由于5个男生排成一排有55A 种不同排法,对于其中任意一种排法,从上述六个位置中选出三个来让3个女生插入都有36A 种不同排法,因此共有535614400A A ⋅=种不同的排法.练习1:3个女生和5个男生排成一排.(1)如果两端都不能排女生,可有多少种不同的排法? (2)如果两端不能都排女生,可有多少种不同的排法?[解析] (1)因为两端不能排女生,所以两端只能挑选5个男生中的2个,有25A 种不同排法,对于其中的任意一种排法,其余六位都有66A 种排法,所以共有2656A A ⋅=14400种不同的排法.(2)3个女生和5个男生排成一排有88A 种排法,从中减去两端都是女生的排法2636A A ⋅种,就能得到两端不都是女生的排法种数,因此共有82683636000A A A -⋅=种不同的排法.类型五.组合问题例6:高中一年级8个班协商组成年级篮球队,共需10名队员,每个班至少要出1名,不同的组队方式有多少种?[解析] 本题实质上可以看作把2件相同的礼品分到8个小组去,共有1288C C +36=种方案.练习1:有、甲、乙、丙三项任务,甲需2人承担,乙、丙各需1人承担,从10人中选派4人承担这,三项任务,不同的选法共有多少种?[解析] 共分三步完成,第一步满足甲任务,有210C 种选法,第二步满足乙任务有18C 种选法,第三步满足丙任务,有17C 种选法,故共有21110872520C C C =种不同选法.类型六.排列与组合综合问题例7:某校乒乓球队有男运动员10人和女运动员9人,选出男女运动员各3名参加三场混合双打比赛(每名运动员只限参加一场比赛),共有多少种不同参赛方法?[答案] 362880[解析] 从10名男运动员中选3名有310C 种,从9名女运动员中选3名有39C 种;选出的6名运动员去配对,这里不妨设选出的男运动员为A ,B ,C ;先让A 选择女运动员,有3种不同选法;B 选择女运动员的方法有2种;C 只有1种选法了,共有选法3×2×1=6种;最后这3对男女混合选手的出场顺序为33A ,根据分步计数原理,共有33310936362880C C A ⨯⨯=种不同参赛方法.练习1:在1,2,3,4,5这五个数字组成的没有重复数字的三位数中,各位数字之和为偶数的共有( )A.36个B.24个C.18个D.6个 [答案] A[解析] 由各位数字之和为偶数,可知所求三位数由2个奇数和1个偶数组成,由乘法原理,各位数字之和为偶数的数共有21332336C C A ⋅⋅=个.1.89×90×91×…×100可表示为( ) A.10100A B.11100AC.12100AD.13100A[答案] C 2.已知123934,n n A A --=则n 等于( )A.5B.6C.7D.8[答案] C3.将6名学生排成两排,每排3人,则不同的排法种数有( ) A.36 B.120 C.720 D.140 [答案] C4.6名同学排成一排,其中甲、乙两人排在一起的不同排法有( ) A.720种 B.360种 C.240种 D.120种 [答案] C5.若266,xC C =则x 的值是( ) A.2B.4C.4或2D.0[答案] C 6.1171010r r C C +-+可能的值的个数为( )A.1个B.2个C.3个D.无数个 [答案] B7.某校一年级有5个班,二年级有7个班,三年级有4个班,分年级举行班与班之间的篮球单循环赛,共需进行比赛的场数是( ) A.222574C C C ++ B.222574C C C C.222574A A A ++D.216C[答案] A8.有3名医生和6名护士被分配到3所学校为学生体检,每校分配1名医生和2名护士,不同的分配方法有( )A.90种B.180种C.270种D.540种[答案] D_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________基础巩固1.某乒乓球队共有男女队员18人,现从中选出男、女队员各1人组成一对双打组合,由于在男队员中有2人主攻单打项目,不参与双打组合,这样一共有64种组合方式,则乒乓球队中男队员的人数为( ) A.10人 B.8人 C.6人 D.12人 [答案] A2.将4个不同的小球随意放入3个不同的盒子,使每个盒子都不空的放法种数是( ) A.1334A A B.2343C AC.3242C AD.132442C C C[答案] B3.有3名男生和5名女生照相,如果男生不排在是左边且不相邻,则不同的排法种数为( ) A.3538A A B.5354A AC.5355A AD.5356A A[答案] C4.8位同学,每位相互赠照片一张,则总共要赠________张照片. [答案] 565.5名学生和5名老师站一排,其中学生不相邻的站法有________种. [答案] 864006.由0,1,2,3,4,5组成无重复数字的六位数,其中个位数字小于百位数字的数共有________个.[答案] 3007.有10个三好学生的名额,分配给高三年级6个班,每班至少一个名额,共有________种不同的分配方案.[答案] 1268.从10名学生中选出5人参加一个会议,其中甲、乙两人有且仅有1人参加,则选法种数为________.[答案] 140能力提升1.(2015四川卷)用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比40000大的偶数共有( )A.144个B.120个C.96个D.72个[答案] B2.(2014四川卷)方程22ay b x c =+中的,,{3,2,0,1,2,3}a b c ∈--,且,,a b c 互不相同,在所有这些方程所表示的曲线中,不同的抛物线共有( )A.60条B.62条C.71条D.80条[答案] B3.(2014辽宁卷)6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为( ) A .144 B .120 C .72 D .24[答案] D4.在由数字1,2,3,4,5组成的所有没有重复数字的5位数中,大于23145且小于43521的数共有( )A.56个B.57个C.58个D.60个[答案] C5.某地奥运火炬接力传递路线共分6段,传递活动分别由6名火炬手完成.如果第一棒火炬手只能从甲、乙、丙三人中产生,最后一棒火炬手只能从甲、乙两人中产生,则不同的传递方案共有________种.(用数字作答)【答案】 966.(2014北京卷)把5件不同产品摆成一排,若产品A 与产品B 相邻,且产品A 与产品C 不相邻,则不同的摆法有__________种.[答案] 367.(2015上海卷)在报名的3名男教师和6名女教师中,选取5人参加义务献血,要求男、女教师都有,则不同的选取方式的种数为_________(结果用数值表示).[答案] 1208.从数字0,1,3,5,7中取出不同的三个数作系数,可以组成多少个不同的一元二次方程ax 2+bx +c =0?其中有实根的方程有多少个?[答案] 先考虑组成一元二次方程的问题:首先确定a ,只能从1,3,5,7中选一个,有14A 种,然后从余下的4个数中任选两个作b 、c ,有24A 种.所以由分步计数原理,共组成一元二次方程:124448A A ⋅=个.方程更有实根,必须满足240.b ac -≥分类讨论如下:当c =0时,a ,b 可在1,3,5,7中任取两个排列,有24A 个;当c ≠0时,分析判别式知b 只能取5,7.当b 取5时,a ,c 只能取1,3这两个数,有22A 个;当b 取7时a ,c 可取1,3或1,5这两组数,有222A 个,此时共有22222A A +个.由分类计数原理知,有实根的一元二次方程共有:2224222A A A ++=18个.课程顾问签字: 教学主管签字:。
第2讲排列与组合基础巩固题组(建议用时:40分钟)一、填空题1.一个平面内的8个点,若只有4个点共圆,其余任何4点不共圆,那么这8个点最多确定的圆的个数为________.解析从8个点中任选3个点有选法C38种,因为有4点共圆所以减去C34种再加1种,即有圆C38-C34+1=53个.答案532.若一个三位数的十位数字比个位数字和百位数字都大,称这个数为“伞数”.现从1,2,3,4,5,6这六个数字中取3个数,组成无重复数字的三位数,其中“伞数”有________个.解析分类讨论:若十位数为6时,有A25=20个;若十位数为5时,有A24=12个;若十位数为4时,有A23=6个;若十位数为3时,有A22=2个,因此一共有40个.答案403.将甲、乙、丙、丁四名学生分到三个不同的班,每个班至少分到一名学生,且甲、乙两名学生不能分到同一个班,则不同分法的种数为________.解析四名学生中有两名学生恰好分在一个班,共有C24A33种分法,而甲、乙被分在同一个班的有A33种,所以不同的分法种数是C24A33-A33=30.答案304.某外商计划在4个候选城市中投资3个不同的项目,且在同一个城市投资的项目不超过2个,则该外商不同的投资方案有________种.解析若3个不同的项目投资到4个城市中的3个,每个城市一项,共A34种方法;若3个不同的项目投资到4个城市中的2个,一个城市一项、一个城市两项共C23A24种方法.由分类加法计数原理知共A34+C23A24=60(种)方法.答案605.一名老师和两名男生两名女生站成一排照相,要求两名女生必须站在一起且老师不站在两端,则不同站法的种数为________.解析两名女生站一起有A22种站法,她们与两个男生站一起共有A22A33种站法,老师站在他们的中间则共有A22A33C12=24(种)站法.答案246.(2013·大纲全国卷)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(用数字作答).解析依题意,所有的决赛结果有C16C25C33=6×5×42×1=60(种).答案607.(2014·杭州调研)四名优等生保送到三所学校去,每所学校至少得一名,则不同的保送方案有________种.解析分两步:先将四名优等生分成2,1,1三组,共有C24种;而后,对三组学生全排三所学校,即进行全排列,有A33种.依分步乘法计数原理,共有N =C24A33=36(种).答案368.在1,2,3,4,5这五个数字组成的没有重复数字的三位数中,各位数字之和为偶数的三位数共有________个.解析在1,2,3,4,5这五个数字中有3个奇数,2个偶数,要求三位数各位数字之和为偶数,则两个奇数一个偶数,∴符合条件的三位数共有C23·C12·A33=36(个).答案36二、解答题9.四张卡片上分别标有数字“2”“0”“0”“9”,其中“9”可当“6”用,则由这四张卡片可组成不同的四位数有多少个?解先在后三位中选两个位置填写数字“0”有C23种方法,再排另两张卡片有A22种方法.又数字“9”可作“6”用,∴四张卡片组成不同的四位数有2C23A22=12个.10.四个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子中.(1)若每个盒子放一球,则有多少种不同的放法?(2)恰有一个空盒的放法共有多少种?解(1)每个盒子放一球,共有A44=24种不同的放法;(2)法一先选后排,分三步完成.第一步:四个盒子中选一只为空盒,有4种选法;第二步:选两球为一个元素,有C24种选法;第三步:三个元素放入三个盒中,有A33种放法.故共有4×C24A33=144种放法.法二先分组后排列,看作分配问题.第一步:在四个盒子中选三个,有C34种选法;第二步:将四个球分成2,1,1三组,有C24(即C24C12C11A22)种分法;第三步:将三组分到选定的三个盒子中,有A33种分法.故共有C34C24A33=144种分法.能力提升题组(建议用时:25分钟)一、填空题1.在航天员进行的一项太空实验中,要先后实施6个程序,其中程序A只能出现在第一或最后一步,程序B和C在实施时必须相邻,问实验顺序的编排方法共有________种.解析程序A有A12=2种结果,将程序B和C看作元素集团与除A外的元素排列有A22A44=48种,∴由分步加法计数原理,实验编排共有2×48=96种方法.答案962.(2014·济南调研)已知集合A={5},B={1,2},C={1,3,4},从这三个集合中各取一个元素构成空间直角坐标系中点的坐标,则确定的不同点的个数为________.解析(1)若从集合B中取元素2时,再从C中任取一个元素,则确定的不同点的个数为C13A33.(2)当从集合B中取元素1,且从C中取元素1,则确定的不同点有C13×1=C13.(3)当从B中取元素1,且从C中取出元素3或4,则确定的不同点有C12A33个.∴由分类加法计数原理,共确定不同的点有C13A33+C13+C12A33=33(个).答案333.(2013·重庆卷)从3名骨科、4名脑外科和5名内科医生中选派5人组成一个抗震救灾医疗小组,则骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是________(用数字作答).解析按选派的骨科医生的人数分类:①选1名骨科医生,则有C13(C14C35+C24C25+C34C15)=360(种),②选2名骨科医生,则有C23(C14C25+C24C15)=210(种),③选3名骨科医生,则有C33C14C15=20(种),∴骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是360+210+20=590.答案590二、解答题4.直线x=1,y=x,将圆x2+y2=4分成A,B,C,D四个区域,如图用五种不同的颜色给他们涂色,要求共边的两区域颜色互异,每个区域只涂一种颜色,共有多少种不同的涂色方法?解法一第1步,涂A区域有C15种方法;第2步,涂B区域有C14种方法;第3步,涂C区域和D区域:若C区域涂A区域已填过颜色,则D区域有4种涂法;若C区域涂A、B剩余3种颜色之一,即有C13种涂法,则D区域有C13种涂法.故共有C15·C14·(4+C13·C13)=260种不同的涂色方法.法二共可分为三类:第1类,用五色中两种色,共有C25A22种涂法;第2类,用五色中三种色,共有C35C13C12A22种涂法;第3类,用五色中四种色,共有C45A44种涂法.由分类加法计数原理,共有C25A22+C35C13C12A22+C45A44=260(种)不同的涂色方法.。
第2讲 排列组合应用一、知识点上一讲学习了排列组合的计算公式.这讲主要用排列组合解决一些实际问题.在解决实际问题时,先要判断出顺序对于问题的结果有没有影响,从而确定应该用排列还是组合来计算. 排列与顺序有关,而组合与顺序无关.二、典型例题例1 9支球队进行足球比赛:(1)如果实行单循环制,即每两队之间恰好比赛一场.每场比赛后,胜方得3分,负方不得分,平局双方各得1分,那么一共要举行多少场比赛?9支队伍的得分总和最多为多少?(2)如果实行双循环制,即每两队之间分主、客场.那么一共要举行多少场比赛?例2 围棋兴趣小组一共有8名同学,请问:(1)如果从中选3名同学在第二天的早上、中午、晚上分别做值日,共有多少种选法?(2)如果从中选3名同学去参加一次全市比赛,共有多少种选法?例3 周末大扫除,老师要从10名男生和10名女生中选出5名留下打扫卫生.(1)如果任意选择,一共有多少中选择方法?(2)如果老师决定选出2名男生和3名女生,一共有多少种选择方法?例4 由数字43210、、、、可以组成多少个(1)没有重复数字的三位数?(2)没有重复数字的三位奇数?(3)小于2000的四位数?例5 (1)6个人分成A 、B 两队拔河.要求这两队都是3个人,一共有多少种分队的方法?(2)6个人分成两队拔河.要求这两队都是3个人,一共有多少种分队的方法?例6 五个同学照相,分别求出在下列条件下有几种排法?(1)五个人排成一排;(2)五个人排成一排,某两人必须有一人站在中间;(3)五个人排成一排,某两人必须站在两头;(4)五个人排成一排,某两人不能站在两头;(5)五个人排成一排,某两人必须站在一起.三、水平测试1. 某班毕业生中有10名同学参加聚会,他们互相握了一次手,请问这次聚会大家一共握了多少次手?2. 要从15名士兵中选出2名分别担任正、副班长,共有多少种不同的选法?3. 小明走进一家商店要买些新衣服,现在从他看中的5件上衣和4条裤子中选出3件上衣和2条裤子,一共有多少种选法?4. 将87654321,,,,,,,这8个数排成一行,使得8的两边各数之和相等,那么共有________种不同的排法.A. 1152B. 864C. 576D. 288。
《组合数学》第二讲排列组合生成算法1一. 排列生成算法z排列生成有几种典型算法, 这些算法都很有成效. 它们在实际中具有广泛应用价值.1.序数法2.字典序法3.邻位互换法(Johnson-Trotter)4.轮转法31. 序数法z序数法基于一一对应概念.z先在排列和一种特殊的序列之间建立一种一一对应关系, 然后再给出由序列产生排列的方法z因为序列的产生非常方便, 这样我们就可以得到一种利用序列来生成排列的方法.z如何建立这种一一对应?45z 思路类似数的10进制、2进制和p 进制表示.;90,1010≤≤=∑−=k m k k k a a n;10,210≤≤=∑−=k m k k k a a n.10,1−≤≤=∑−=p a p a n k m k kkz这相当于自然数与某种序列之间建立了一一对应关系.z可以利用置换来表示整数:n!=n(n-1)! =(n-1+1)(n-1)!= (n-1)(n-1)!+(n-1)!(n-1)!= (n-2)(n-2)!+(n-2)!n!= (n-1)(n-1)!+ (n-2)(n-2)!+ (n-3)(n-3)!+…+2•2!+1•1!+16z n!-1=(n-1) (n-1)!+(n-2) (n-2)!+(n-3) (n-3)!+ …+2•2!+1•1!z可以证明, 从0到n!-1之间的任何整数m 都可唯一地表示为:m=a n-1 (n-1)!+a n-2 (n-2)!+…+a2•2!+a1•1!其中0≤a≤i, i=1,2, …,n-1.iz m与序列(a n-1,a n-2 ,…a2,a1)一一对应z书中有确定这些系数的方法.z例如:10=1⋅3!+2⋅2!+0⋅1!7z因为满足条件0≤a≤i, 1≤i≤n-1 (2.1)i的序列(a, a n-2, …, a2, a1)n-1共有n!个, 这恰好与0到n!-1的n!个整数一一对应.z需要建立满足条件(2.1)的n!个序列(a, a n-2, …, a2, a1)和n元集合S的n-1全部排列之间的一一对应关系.89z 还需要给出一种办法, 由每个满足条件(2.1)的序列(a n -1,a n -2, …,a 2,a 1)可生成唯一的一个排列.z 这样我们就可以产生出所有的排列. z 怎么样由一个满足条件(2.1)的序列产生一个n 阶排列?z 如何把1,2,…,n 的一个排列与一个满足条件(2.1)的序列建立起直接的关系?10z 行列式定义中有逆序数的概念, 就是一个排列中违反自然顺序的数对: 比如12354的逆序数为1, 而43215的逆序数为6.z 设p 1p 2…p n 是任意一个n 元排列, 则i +1后面比i +1小的数字的个数a i 总不超过i , 即a i ≤i , i =1,2,…,n -1.z 这样自然由一个排列得到一个序列(a n -1,a n -2,…,a 2,a 1), 而且满足条件(2.1).11z 我们可以如下建立序列与排列的对应:z 设序列(a n -1,a n -2, …,a 2,a 1)满足条件(2.1).则它所对应的排列为(p)=p 1p 2…p n , 其中a i 可以看作是排列(p)中数i +1所在位置后面比i +1小的数的个数.z 要说明这种对应的合理性, 必须清楚. 如何由序列产生出它所对应的排列.z 我们通过一个具体的例题说明思想方法.12例2.1(1) 4213→(301)4后面比4小的数的个数a 3=3; 3后面比3小的数的个数a 2=0; 2后面比2小的数的个数a 1=1.(2) (301) →4213由a 3=3知1,2,3都在4的后面; 由a 2=0知1,2都在3前面; 由a 1=1知1在2后面.(3) (4213)↔(a 3a 2a 1)=(301).2. 字典序法对给定的字符集中的字符规定了一个先后关系,在此基础上规定两个全排列的先后是从左到右逐个比较对应的字符的先后。
第2讲排列与组合【2013年高考会这样考】1.考查排列组合的概念及其公式的推导.2.考查排列组合的应用.【复习指导】复习时要掌握好基本计算公式和基本解题指导思想,掌握一些排列组合的基本模式题的解决方法,如指标分配问题、均匀分组问题、双重元素问题、涂色问题、相邻或不相邻问题等.基础梳理1.排列(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.(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个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n表示.(3)排列数公式A m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1).(4)全排列数公式A n n=n(n-1)(n-2)…2·1=n!(叫做n的阶乘).2.组合(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.(2)组合数的定义: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C m n表示.(3)组合数公式C m n=A m nA m m=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)m!=n!m!(n-m)!(n,m∈N*,且m≤n).特别地C0n=1.(4)组合数的性质:①C m n =C n -m n ;②C m n +1=C m n +C m -1n .一个区别排列与组合,排列与组合最根本的区别在于“有序”和“无序”.取出元素后交换顺序,如果与顺序有关是排列,如果与顺序无关即是组合.两个公式(1)排列数公式A m n =n !(n -m )!(2)组合数公式C m n =n !m !(n -m )!利用这两个公式可计算排列问题中的排列数和组合问题中的组合数.①解决排列组合问题可遵循“先组合后排列”的原则,区分排列组合问题主要是判断“有序”和“无序”,更重要的是弄清怎样的算法有序,怎样的算法无序,关键是在计算中体现“有序”和“无序”.②要能够写出所有符合条件的排列或组合,尽可能使写出的排列或组合与计算的排列数相符,使复杂问题简单化,这样既可以加深对问题的理解,检验算法的正确与否,又可以对排列数或组合数较小的问题的解决起到事半功倍的效果. 四字口诀求解排列组合问题的思路:“排组分清,加乘明确;有序排列,无序组合;分类相加,分步相乘.”双基自测1.8名运动员参加男子100米的决赛.已知运动场有从内到外编号依次为1,2,3,4,5,6,7,8的八条跑道,若指定的3名运动员所在的跑道编号必须是三个连续数字(如:4,5,6),则参加比赛的这8名运动员安排跑道的方式共有( ).A .360种B .4 320种C .720种D .2 160种解析 本题考查排列组合知识,可分步完成,先从8个数字中取出3个连续的三个数字共有6种可能,将指定的3名运动员安排在这三个编号的跑道上,最后剩下的5个排在其他的编号的5个跑道上,故共有6A 33A 55=4 320种方式.答案 B2.以一个正五棱柱的顶点为顶点的四面体共有().A.200个B.190个C.185个D.180个解析正五棱柱共有10个顶点,若每四个顶点构成一个四面体,共可构成C410=210个四面体.其中四点在同一平面内的有三类:(1)每一底面的五点中选四点的组合方法有2C45个.(2)五条侧棱中的任意两条棱上的四点有C25个.(3)一个底面的一边与另一个底面相应的一条对角线平行(例如AB∥E1C1),这样共面的四点共有2C15个.所以C410-2C45-C25-2C15=180(个),选D.答案 D3.(2010·山东)某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙不能排在第一位,节目丙必须排在最后一位.该台晚会节目演出顺序的编排方案共有().A.36种B.42种C.48种D.54种解析因为丙必须排在最后一位,因此只需考虑其余五人在前五位上的排法.当甲排在第一位时,有A44=24种排法,当甲排在第二位时,有A13·A33=18种排法,所以共有方案24+18=42(种),故选B.答案 B12 331 223 14.如图,将1,2,3填入3×3的方格中,要求每行、每列都没有重复数字,右面是一种填法,则不同的填写方法共有().A.6种B.12种C.24种D.48种解析只需要填写第一行第一列,其余即确定了.因此共有A33A22=12(种).答案 B5.某工程队有6项工程需要先后单独完成,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,又工程丁必须在工程丙完成后立即进行,那么安排这6项工程的不同排法种数是________(用数字作答).解析可将6项工程分别用甲、乙、丙、丁、a、b表示,要求是甲在乙前,乙在丙前,并且丙丁相邻丙在丁前,可看作甲、乙、丙丁、a、b五个元素的排列,可先排a、b,再排甲、乙、丙丁共A25C33=20种排法,也可先排甲、乙、丙丁,再排a、b,共C35A22=20种排法.答案20考向一排列问题【例1】►六个人按下列要求站成一排,分别有多少种不同的站法?(1)甲不站在两端;(2)甲、乙必须相邻;(3)甲、乙不相邻;(4)甲、乙之间恰有两人;(5)甲不站在左端,乙不站在右端;(6)甲、乙、丙三人顺序已定.[审题视点] 根据题目具体要求,选择恰当的方法,如捆绑法、插空法等.解(1)A25A44=480;(2)A22A55=240;(3)A44A25=480;(4)A22A24A33=144;(5)A66-2A55+A44=504;(6)A36=120.有条件的排列问题大致分四种类型.(1)某元素不在某个位臵上问题,①可从位臵考虑用其它元素占上该位臵,②可考虑该元素的去向(要注意是否是全排列问题);③可间接计算即从排列总数中减去不符合条件的排列个数.(2)某些元素相邻,可将这些元素排好看作一个元素(即捆绑法)然后与其它元素排列.(3)某些元素互不相邻,可将其它剩余元素排列,然后用这些元素进行插空(即插空法).(4)某些元素顺序一定,可在所有排列位臵中取若干个位臵,先排上剩余的其它元素,这个元素也就一种排法.【训练1】用0,1,2,3,4,5六个数字排成没有重复数字的6位数,分别有多少个?(1)0不在个位;(2)1与2相邻;(3)1与2不相邻;(4)0与1之间恰有两个数;(5)1不在个位;(6)偶数数字从左向右从小到大排列.解(1)A25A44=480;(2)A22A14A44=192;(3)A15A55-A22A14A44=408,(4)A24A12A22+A24A33=120;(5)A66-2A55+A44=504;(6)A36-A35=60.考向二组合问题【例2】►某医院有内科医生12名,外科医生8名,现选派5名参加赈灾医疗队,其中(1)某内科医生甲与某外科医生乙必须参加,共有多少种不同选法?(2)甲、乙均不能参加,有多少种选法?(3)甲、乙两人至少有一人参加,有多少种选法?(4)队中至少有一名内科医生和一名外科医生,有几种选法?[审题视点] “无序问题”用组合,注意分类处理.解(1)只需从其他18人中选3人即可,共有C318=816(种);(2)只需从其他18人中选5人即可,共有C518=8 568(种);(3)分两类:甲、乙中有一人参加,甲、乙都参加,共有C12C418+C318=6 936(种);(4)法一(直接法):至少有一名内科医生和一名外科医生的选法可分四类:一内四外;二内三外;三内二外;四内一外,所以共有C112C48+C212C38+C312C28+C412C18=14 656(种).法二(间接法):由总数中减去五名都是内科医生和五名都是外科医生的选法种数,得C520-(C512+C58)=14 656(种).对于有条件的组合问题,可能遇到含某个(些)元素与不含某个(些)元素问题;也可能遇到“至多”或“至少”等组合问题的计算,此类问题要注意分类处理或间接计算,切记不要因为“先取再后取”产生顺序造成计算错误.【训练2】甲、乙两人从4门课程中各选修2门,(1)甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有多少种?(2)甲、乙所选的课程中至少有一门不相同的选法有多少种?解(1)甲、乙两人从4门课程中各选修2门,且甲、乙所选课程中恰有1门相同的选法种数共有C24C12C12=24(种).(2)甲、乙两人从4门课程中各选两门不同的选法种数为C24C24,又甲乙两人所选的两门课程都相同的选法种数为C24种,因此满足条件的不同选法种数为C24C24-C24=30(种).考向三排列、组合的综合应用【例3】►(1)7个相同的小球,任意放入4个不同的盒子中,试问:每个盒子都不空的放法共有多少种?(2)计算x+y+z=6的正整数解有多少组;(3)计算x+y+z=6的非负整数解有多少组.[审题视点] 根据题目要求分类求解,做到不重不漏.解(1)法一先将其中4个相同的小球放入4个盒子中,有1种放法;再将其余3个相同的小球放入4个不同的盒子中,有以下3种情况:①某一个盒子放3个小球,就可从这4个不同的盒子中任选一个放入这3个小球,有C14种不同的放法;②这3个小球分别放入其中的3个盒子中,就相当于从4个不同的盒子中任选3个盒子,分别放入这3个相同的小球,有C34种不同放法;③这3个小球中有两个小球放在1个盒子中,另1个小球放在另一个盒子中,从这4个不同的盒子中任选两个盒子排成一列,有A24种不同的方法.综上可知,满足题设条件的放法为C14+C34+A24=20(种).法二“每个盒子都不空”的含义是“每个盒子中至少有一个小球”,若用“挡板法”,可易得C36=20.(2)可看做将6个相同小球放入三个不同盒子中,每盒非空有多少种放法.转化为6个0,2个1的排列,要求1不排在两端且不相邻,共有C25=10种排法,因此方程x+y+z=6有10组不同的正整数解;(3)可看做将6个相同小球放入三个不同的盒子中,转化为6个0,2个1的排列,共有C28=28种排法,因此方程x+y+z=6有28组不同的非负整数解.排列与组合的根本区别在于是“有序”还是“无序”,对于将若干个相同小球放入几个不同的盒子中,此类问题可利用“挡板法”求解,实质上是最终转化为组合问题.(2)在计算排列组合问题时,可能会遇到“分组”问题,要特别注意是平均分组还是不平均分组.可从排列与组合的关系出发,用类比的方法去理解分组问题,比如将4个元素分为两组,若一组一个、一组三个共有C14C33种不同的分法;而平均分为两组则有C24C22A22种不同的分法.【训练3】有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?(1)分成1本、2本、3本三组;(2)分给甲、乙、丙三人,其中一人1本,一人2本,一人3本;(3)分成每组都是2本的三组;(4)分给甲、乙、丙三人,每人2本.解(1)分三步:先选一本有C16种选法;再从余下的5本中选2本有C25种选法;对于余下的三本全选有C33种选法,由分步乘法计数原理知有C16C25C33=60种选法.(2)由于甲、乙、丙是不同的三人,在(1)的基础上,还应考虑再分配的问题,因此共有C16C25C33A33=360种选法.(3)先分三步,则应是C26C24C22种选法,但是这里面出现了重复,不妨记6本书为分别A、B、C、D、E、F,若第一步取了(AB,CD,EF),则C26C24C22种分法中还有(AB、EF、CD),(CD、AB、EF)、(CD、EF、AB)、(EF、CD、AB)、(EF、AB、CD)共有A33种情况,而且这A33种情况仅是AB、CD、EF的顺序不同,因此,只算作一种情况,故分配方式有C26C24C22A33=15(种).(4)在问题(3)的基础上再分配,故分配方式有C26C24C22A33·A33=C26C24C22=90(种).阅卷报告16——实际问题意义不清,计算重复、遗漏致误【问题诊断】排列组合问题由于其思想方法独特计算量庞大,对结果的检验困难,所以在解决这类问题时就要遵循一定的解题原则,如特殊元素、位臵优先原则、先取后排原则、先分组后分配原则、正难则反原则等,只有这样我们才能有明确的解题方向.同时解答组合问题时必须心思细腻,考虑周全,这样才能做到不重不漏,正确解题.【防范措施】“至少、至多型”问题不能利用分步计数原理求解,多采用分类求解或转化为它的对立事件求解【示例】►有20个零件,其中16个一等品,4个二等品,若从20个零件中任意取3个,那么至少有1个一等品的不同取法有多少种?错因第二步若取出一等品则与第一步取出的一等品有了先后顺序,从而使取法重复.实录按分步原理,第一步确保1个一等品,有C116种取法;第二步从余下的19个零件中任意取2个,有C219种不同的取法,故共有C116C219=2 736种取法.正解法一将“至少有1个是一等品的不同取法”分三类:“恰有1个一等品”,“恰有2个一等品”,“恰有3个一等品”,由分类计数原理有:C116C24+C216C14+C316=1 136(种).法二考虑其对立事件“3个都是二等品”,用间接法:C320-C34=1 136(种).【试一试】在10名演员中,5人能歌,8人善舞,从中选出5人,使这5人能演出一个由1人独唱4人伴舞的节目,共有几种选法?[尝试解答]本题中的“双面手”有3个,仅能歌的2人,仅善舞的5人.把问题分为:(1)独唱演员从双面手中选,剩下的2个双面手和只能善舞的5个演员一起参加伴舞人员的选拔;(2)独唱演员不从双面手中选拔,即从只能唱歌的2人中选拔,这样3个双面手就可以和只能善舞的5个演员一起参加伴舞人员的选拔.故选法种数是C13C47+C12C48=245.。