高中数学选修2-3组合数的两个性质

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组合数的两个性质

一、教学目的:

2 使学生掌握组合数的两个性质及其证明方法,培养学生的逻辑思维能力;

3 使学生能利用组合数的性质进行计算,培养学生的计算能力。 教学过程:

1、 复

2、 习提问:

1 组合数公式的两种形式是什么:

2 利用组合数的公式的第二种形式计算 ,根据学生的回答,教师板书如下:

(1) 组合数公式:

)!

(!!!

)1()1(m n m n m m n n n c

p

p c m n

m m

m n m n

-=

--⋅⋅⋅-=

=

} (n,m ∈N,且m ≤N)

二、新课讲授:

4 通过具体的实例,丰富学生对性质1的感性认识,并加以证明,再讲它的应用。

(1) 利用组合数的公式,(2) 考察: c 9

11与c 2

11, c 7

10与c 3

10, c 6

7与c 1

7

的关系,并能发现什么规律?(可以逐个叫学生回答,板书)

!210

11!2!9!119

11⨯==

c ,

!210112

11

⨯=c , ∴c 9

11=

c

2

11

∵!38910!3!7!107

10

⨯⨯==c

又!389103

10

⨯⨯=c

c c 3

10710=;

!1!6!76

7=

c

!171

7=

c

∴c 6

7=c

1

7。

由不完全归纳可得:从n 个不同的元素中取出m 个元素的组合数,等于从n 个不同的元素中取出n-m 个元素的组合数。即 定理1:c m

n =

c

m n n

-,(n,m ∈N,且m ≤N)

(2)定理1的证明。要证明这个等式成立,即证明两个量相等。那么,证明两个量相等有声么方法呢?(指明学生回答)

方法一:“若两个数都等于第三个数,则这两个数相等 ”。 我们知道,

)!(!!

m n m n c

m n

-=

!)!(!

)]!([)!(!m m n n m n n m n n c

m n n

-=

---=

-

显然,

!)!(!m m n n -等于!)!(!

m m n n -。于是可得下面的证明。

证明:∵

)!(!!

m n m n c

m n

-=

!)!(!

)]!([)!(!m m n n m n n m n n c

m n n

-=

---=

-,

c m n

=c m

n n

-。

(3)性质1的另一种解释:从n 个不同的元素中取出m 个元素,并成一组,那么,剩下的n-m 个元素也成一组;反之,从n 个不同的元素中取出n-m 个元素并组成一组,那么剩下的m 个元素也成一组。所以,它们的组合是一一对应的,故有从n 个不同的元素中取出m 个的组合数是c m

n 等于从 n 个不同的元素中取出n-m 个元素的组合数

c

m n n

-,即

c m

n

=c

m n n

-。

(4)当

2

n m >

时,利用这个公式,可是c m

n 的计算简化。如:

36218

92

97

997

9=⨯⨯=

==-c c c ,

4950

2199

1002

10098100

=⨯⨯=

=c c

(5) 注意:当m=n 时,公式c m

n =

c

m n n

-变形为

c c n

n

n

=,

又c

n

n =1,所以规定:c n 0

=1即 0!=1 (6)在这样的一组组合数:

c

n

0,c n 1,c n 2……c n n 2-,c n n 1-,c n

n

中,性质1还说明了:与两端等距离的两个组合数相等。如:

c n

=c

n n

,c n 1=c n n 1-,c n 2=c n n 2

-,……。

6 用计算的方法验证下列各式成立,并加以证明。 (3)

(1)用计算的方法考察组合数:

c

3

5

与c

c 2

434

+, c 58与c

c 4

757+ 的关系,你能由此发现什么规律吗?(可指明学生回答,板书)

∵1021452

5

3

5=⨯⨯==c c

10

642

4142434=+=+=+C C c c

c 3

5

=

c c 2

4

34+

∵563216783

85

8

=⨯⨯⨯⨯==c c

5635213215

6721673

72

74

75

7=+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=+c c c c

∴c

5

8=c c 4

7

57+

规律:若n 、,m 是自然数,m ≤n ,则

c c c m n

m

n m n 1

1-++=,(或

c c c m n m n m n 1

1

1---+=)

定理2

c c c m n

m

n m

n 1

1-++= (n,m ∈N,且m ≤N)

(4) 定理2的证明。要证明这个等式,(5)

只要根据组合数的公式变形即可。

证明:∵

)]!1([)!1(!

)!(!!1

---+

-=

+-m n m n m n m n c c m n m

n

)!1(!)

1(!)!1(!!)1(!m n m m m n n m n m m n m n n -++-+=

-++-+=