排列组合题型
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排列组合是组合数学中的一个重要概念,涉及到对一组对象进行排列或组合的方式。
下面列举几个经典的排列组合题型及解法:
1. 排列问题:
-题型:从n个不同元素中选取m个元素,有多少种排列方式?
-解法:使用排列数的公式P(n, m) = n! / (n-m)!,其中n!表示n 的阶乘。
2. 组合问题:
-题型:从n个不同元素中选取m个元素,有多少种组合方式?
-解法:使用组合数的公式C(n, m) = n! / (m!(n-m)!),其中n!表示n的阶乘。
3. 重复排列问题:
-题型:从n个元素中选取m个元素进行排列,允许元素重复,有多少种排列方式?
-解法:使用重复排列数的公式P'(n, m) = n^m,其中^n表示n的m次方。
4. 重复组合问题:
-题型:从n个元素中选取m个元素进行组合,允许元素重复,有多少种组合方式?
-解法:使用重复组合数的公式C'(n, m) = C(n+m-1, m),其中C(n, m)表示组合数。
5. 圆排列问题:
-题型:将n个不同的物体围成一个圆圈,有多少种不同的排列方式?
-解法:使用圆排列数的公式P(n) = (n-1)!。
以上是一些常见的排列组合题型及其解法。
在实际问题中,可能会出现更加复杂和变化的情况,需要根据具体问题进行分析和推导解法。
排列组合题型总结
排列组合是数学中的一个基础概念,涉及概率统计、离散数学和组合数学等学科。
在生活和工作中,排列组合也有广泛应用,如抽奖、组队、排班、挑选花样等。
下面是一些常见的排列组合题型:
1. 从n个不同元素中选择r个元素,一共有多少种选择方式?(组合)
2. 从n个不同元素中按照一定顺序选择r个元素,一共有多少
种选择方式?(排列)
3. 有n个球,其中k个红球,其余的都是蓝球。
从这些球中选择r个球,其中至少包含m个红球,一共有多少种选择方式?(条件选择排列组合)
4. 将n个不同的元素分成k个不同的集合,一共有多少种分法?(划分)
5. n个人坐在一张圆桌周围,一共有多少种不同的座位安排方式?(圆排列组合)
6. 在一个4*4的格子里,从左上角开始,向右或向下走,到右下角一共有多少种不同的走法?(组合数)
7. 有A、B、C、D、E、F六个人,排成一排,其中A和B不
能相邻,一共有多少种排法?(条件限制排列)
这些题型在考试、工作和日常生活中都有出现的可能,对于掌握排列组合的基本概念和运算方法有很大的实用价值。
排列组合题型总结一.直接法例1用1,2,3,4,5,6这6个数字组成无重复的四位数,试求满足下列条件的四位数各有多少个(1)数字1不排在个位和千位(2)数字1不在个位,数字6不在千位。
二.间接法当直接法求解类别比较大时,应采用间接法。
例2 有五张卡片,它的正反面分别写0与1,2与3,4与5,6与7,8与9,将它们任意三张并排放在一起组成三位数,共可组成多少个不同的三位数三.插空法当需排元素中有不能相邻的元素时,宜用插空法。
例3 在一个含有8个节目的节目单中,临时插入两个歌唱节目,且保持原节目顺序,有多少中插入方法四.捆绑法当需排元素中有必须相邻的元素时,宜用捆绑法。
例44名男生和3名女生共坐一排,男生必须排在一起的坐法有多少种五.阁板法名额分配或相同物品的分配问题,适宜采阁板用法例5 某校准备组建一个由12人组成篮球队,这12个人由8个班的学生组成,每班至少一人,名额分配方案共多少种六.平均分堆问题例6 6本不同的书平均分成三堆,有多少种不同的方法七.染色问题例7 某城市中心广场建造一个花圃,花圃6分为个部分,现要栽种4种颜色的花,每部分栽种一种且相邻部分不能栽种同一样颜色的话,不同的栽种方法有种(以数字作答).561432八.递推法例八一楼梯共10级,如果规定每次只能跨上一级或两级,要走上这10级楼梯,共有多少种不同的走法九.几何问题1.四面体的一个顶点位A,从其它顶点与各棱中点取3个点,使它们和点A在同一平面上,不同的取法有种十.先选后排法例9 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,不同的选派方法有多少种十一.用转换法解排列组合问题例10.某人连续射击8次有四次命中,其中有三次连续命中,按“中”与“不中”报告结果,不同的结果有多少种.十二.转化命题法例 11.圆周上共有15个不同的点,过其中任意两点连一弦,这些弦在圆内的交点最多有多少各排列组合题型总结排列组合问题千变万化,解法灵活,条件隐晦,思维抽象,难以找到解题的突破口。
排列组合题型总结排列组合是数学中的一种常见的问题类型,它涉及到对一组元素进行不同排列或组合的情况计算。
在解决排列组合问题时,可以采用不同的方法和公式,以下是一些常见的排列组合题型及其解决方法的总结。
1. 排列问题:排列是从一组元素中抽取若干个元素按照一定的顺序组成不同的序列。
解决排列问题时,可以使用如下的排列公式。
公式:P(n, k) = n! / (n-k)!其中,n表示一组元素中的总个数,k表示抽取的个数。
示例:从4个元素中选取2个元素进行排列,可以得到的排列数为:P(4, 2) = 4! / (4-2)! = 4*3 = 12。
2. 组合问题:组合是从一组元素中抽取若干个元素按照任意顺序组成的不同子集。
解决组合问题时,可以使用如下的组合公式。
公式:C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)其中,n表示一组元素中的总个数,k表示抽取的个数。
示例:从4个元素中选取2个元素进行组合,可以得到的组合数为:C(4, 2) = 4! / (2! * (4-2)!) = 4*3 / 2 = 6。
3. 重复排列问题:重复排列是从一组元素中进行有放回地抽取若干个元素,按照一定的顺序组成的不同序列。
解决重复排列问题时,可以使用如下的重复排列公式。
公式:P'(n, k) = n^k其中,n表示一组元素中的总个数,k表示抽取的个数。
示例:从4个元素中选取2个元素进行重复排列,可以得到的不同序列数为:P'(4, 2) = 4^2 = 16。
4. 重复组合问题:重复组合是从一组元素中进行有放回地抽取若干个元素,按照任意顺序组成的不同子集。
解决重复组合问题时,可以使用如下的重复组合公式。
公式:C'(n, k) = C(n+k-1, k)其中,n表示一组元素中的总个数,k表示抽取的个数。
示例:从4个元素中选取2个元素进行重复组合,可以得到的不同子集数为:C'(4, 2) = C(4+2-1, 2) = C(5, 2) = 5! / (2! * (5-2)!) = 5*4 / 2 = 10。
排列组合经典题型及解析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.例1.,,,,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( ) A 、60种 B 、48种 C 、36种 D 、24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,4424A =种,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.标号排位问题分步法:把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.例4.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有( )A 、6种B 、9种C 、11种D 、23种解析:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选B . 5.有序分配问题逐分法:有序分配问题指把元素分成若干组,可用逐步下量分组法.例5.(1)有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的选法种数是( )A 、1260种B 、2025种C 、2520种D 、5040种解析:先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人承担乙项任务,第三步从另外的7人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有21110872520C C C =种, … 选C .(2)12名同学分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同的分配方案有( ) A 、4441284C C C 种 B 、44412843C C C 种C 、4431283C C A 种D 、444128433C C C A 种答案:A .6.全员分配问题分组法:例6.(1)4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种解析:把四名学生分成3组有24C 种方法,再把三组学生分配到三所学校有33A 种,故共有234336C A =种方法.说明:分配的元素多于对象且每一对象都有元素分配时常用先分组再分配.(2)5本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为( )A 、480种B 、240种C 、120种D 、96种,答案:B .7.名额分配问题隔板法:例7:10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的分配方案为6984C =种.8.限制条件的分配问题分类法:例8.某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:①若甲乙都不参加,则有派遣方案48A 种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有38A 方法,所以共有383A ;③若乙参加而甲不参加同理也有383A 种;④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另外两个城市有28A 种,共有287A 方法.所以共有不同的派遣方法总数为433288883374088A A A A +++=种.9.多元问题分类法:元素多,取出的情况也多种,可按结果要求分成不相容的几类情况分别计数,最后总计. 例9(1)由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的共有( ) A 、210种 B 、300种 C 、464种 D 、600种 ]解析:按题意,个位数字只可能是0,1,2,3,4共5种情况,分别有55A 个,1131131131343333323333,,,A A A A A A A A A A A 个,合并总计300个,选B. (2)从1,2,3…,100这100个数中,任取两个数,使它们的乘积能被7整除,这两个数的取法(不计顺序)共有多少种解析:被取的两个数中至少有一个能被7整除时,他们的乘积就能被7整除,将这100个数组成的集合视为全集I,能被7整除的数的集合记做{}7,14,21,98A =共有14个元素,不能被7整除的数组成的集合记做{}1,2,3,4,,100A =共有86个元素;由此可知,从A 中任取2个元素的取法有214C ,从A 中任取一个,又从A 中任取一个共有111486C C ,两种情形共符合要求的取法有2111414861295C C C +=种.(3)从1,2,3,…,100这100个数中任取两个数,使其和能被4整除的取法(不计顺序)有多少种 解析:将{}1,2,3,100I =分成四个不相交的子集,能被4整除的数集{}4,8,12,100A =;能被4除余1的数集{}1,5,9,97B =,能被4除余2的数集{}2,6,,98C =,能被4除余3的数集{}3,7,11,99D =,易见这四个集合中每一个有25个元素;从A 中任取两个数符合要;从,B D 中各取一个数也符合要求;从C 中任取两个数也符合要求;此外其它取法都不符合要求;所以符合要求的取法共有211225252525C C C C ++种.10.交叉问题集合法:某些排列组合问题几部分之间有交集,可用集合中求元素个数公式()()()()n A B n A n B n A B ⋃=+-⋂例10.从6名运动员中选出4人参加4×100米接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少种不同的参赛方案解析:设全集={6人中任取4人参赛的排列},A={甲跑第一棒的排列},B={乙跑第四棒的排列},根据求集合元素个数的公式得参赛方法共有:()()()()n I n A n B n A B --+⋂43326554252A A A A =--+=种.11.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。
解排列组合问题题型一、知识点排列、组合问题总原则 判断一个问题是排列问题,组合问题,还是排列与组合的综合问题,根据哪种计数原理,总的来说:分类相加,分步相乘;有序排列,无序组合,选排问题通常是先选后排。
排列数公式 组合数公式 (略) 组合数性质(1)()y x y x C C n m C C yx m n n m n-==⇒=≤=-17,1717或 如 (2)().11n m C C C m n m n m n ≤+=-+ 另外10==n n n C C 二、方法归纳解排列与组合应用题常用的方法有1、重排问题求幂法2、相邻问题捆绑法3、相隔问题插空法4、选排问题先选后排法5、直接法6、排除法7、隔板法8、多元问题分类法9、特殊元素(或位置)优先法10、定序问题缩倍法(除法)11、多排问题单排法12、不同元素的分组问题 基础训练题1:设,x ,N x 55<∈则:)())((x x x ---685655 用排列数符号表示是( c )A .x x A --5568B .1368x A -C .1468x A -D .1355x A - 2:321818-=x x C C ,则=xx=3 或 7 3:若C C C m m m m +-==1886,则13.一.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.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.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 。
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?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 。
第30讲 排列组合12类【题型一】 人坐座位模型1:捆绑与插空【典例分析】1.有四男生,三女生站一排,其中只有俩个女生相邻:2.有四男生,4女生站一排,女生若相邻,则最多2个女生相邻:解答(1):先捆绑俩女生,再排列捆绑女生,然后排列四个男生,两个“女生”插孔即可,22423245C A A A(2)分类讨论24422422243445224542451; (2); (3)2C A A A A A C A A A ()都不相邻:A 两队各自相邻:一对两人相邻:!【方法技巧】人坐座位模型:特征:1.一人一位;2、有顺序;3、座位可能空;4、人是否都来坐,来的是谁;5、必要时,座位拆迁,剩余座位随人排列。
主要典型题:1.捆绑法;2.插空法;3.染色。
出现两个实践重叠,必要时候,可以使用容斥原理来等价处理:容斥原理()n A B ⋃=()()()n A n B n A B +-⋂【变式演练】1.在某班进行的歌唱比赛中,共有5位选手参加,其中3位女生,2位男生.如果2位男生不能连着出场,且女生甲不能排在第一个,那么出场顺序的排法种数为 A .30 B .36 C .60 D .72【答案】C【分析】记事件:A 2位男生连着出场,事件:B 女生甲排在第一个,利用容斥原理可知所求出场顺序的排法种数为()()()()5555A n A B A n A n B n A B ⎡⎤-⋃=-+-⋂⎣⎦,再利用排列组合可求出答案.【详解】记事件:A 2位男生连着出场,即将2位男生捆绑,与其他3位女生形成4个元素,所以,事件A 的排法种数为()242448n A A A ==,记事件:B 女生甲排在第一个,即将甲排在第一个,其他四个任意排列,所以,事件B 的排法种数为()4424n B A ==,事件:A B ⋂女生甲排在第一位,且2位男生连着,那么只需考虑其他四个人,将2位男生与其他2个女生形成三个元素,所以,事件A B 的排法种数为232312A A =种,因此,出场顺序的排法种数()()()()5555A n A B A n A n B n A B ⎡⎤-⋃=-+-⋂⎣⎦()12048241260=-+-=种,故选C .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.144B.120C.72D.48【答案】B【分析】先求出只有3个歌舞类节目不相邻的方法,然后求出3个歌舞类节目不相邻且2个小品类节目相邻的排法,相减可得.【详解】先考虑只有3个歌舞类节目不相邻,排法有3334144A A=种,再考虑3个歌舞类节目不相邻,2个小品类节目相邻的排法有:22322324A A A=,因此同类节目不相邻的排法种数是14424120-=.故选:B.3.2021年4月15日,是第六个全民国家安全教育日,教育厅组织宣讲团到某市的六个不同高校进行国家安全知识的宣讲,时间顺序要求是:高校甲必须排在第二或第三个,且高校甲宣讲结束后需立即到高校丁宣讲,高校乙、高校丙的宣讲顺序不能相邻,则不同的宣讲顺序共有()A.28种B.32种C.36种D.44种【答案】B【分析】由题意,对高校甲排在第二或第三个进行分类讨论,接着考虑乙和丙的排法,最后考虑其他两所高校的排法,综合利用分类和分步计数原理进行分析即可.【详解】根据题意:分成以下两种情况进行分类讨论高校甲排在第二个时,高校丁必排在第三个,当乙或丙排在第一个时共有132312C A=种排法,当乙或丙不排在第一个时,乙和丙只能排在第四个和第六个,此时共有22224A A=种排法,所以高校甲排在第二个时共有16种排法;高校甲排在第三个时,高校丁必排在第四个,乙或丙只能一个排在第一二个,一个排在第五六个,则共有1112 222216C C C A=种排法;综上:共有32种排法满足题意.故选:B.【题型二】人坐座位模型2:染色(平面)【典例分析】如图为我国数学家赵爽(约3世纪初)在为《周髀算经》作注时验证勾股定理的示意图,现在提供5种颜色给其中5个小区涂色,规定每个区域只能涂一种颜色,相邻区域颜色不同,则A、C区域颜色不相同的概率是A.1/7 b.2/7 c.3/7 D.4/7 答案:D55315232553555351235125122404==4207;(2)4----+++2A C C A C C C C C ----⨯⨯涂色法:(1)用了几种颜色;(2)尽量先图相邻多的“三角形”:本题先把ABE 作为“三角形”1、用了5色:A 、用了4色:(1)先涂ABE:A 用第色:(3)D 用第4种:(相同)3、用了3色:同先涂ABE:A 结束。
微考点7-3 排列组合11种常见题型总结分析(11大题型)题型一:特殊元素与特殊位置优待法解题思路:对于有附加条件的排列组合问题,一般采用:先考虑满足特殊的元素和位置,再考虑其它元素和位置。
【精选例题】【例1】从6名志愿者中选出4人分别从事翻译、导游、导购、保洁四项不同的工作,若其中甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,则不同的选派方案共有()(A)280种(B)240种(C)180种(D)96种【题型专练】1.某校从8名教师中选派4名教师到4个边远地区支教(每地1人),要求甲、乙不同去,甲、丙只能同去或同不去,则不同的选派方案有______种.3.4张卡片的正、反面分别写有数字1,2;1,3;4,5;6,7.将这4张卡片排成一排,可构成不同的四位数的个数为()A.288B.336C.368D.412题型二:分类讨论思想解题思路:遇到情况比较复杂,我们可以通过分类讨论,分出几种情况,再用分类加法原理进行计算【精选例题】【例1】(2023全国卷乙卷真题)现有5名志愿者报名参加公益活动,在某一星期的星期六、星期日两天,每天从这5人中安排2人参加公益活动,则恰有1人在这两天都参加的不同安排方式共有()【例3】在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖,将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况数( )A.60B.40C.30D.80【题型专练】1.甲、乙、丙等5人站成一排,且甲不在两端,乙和丙之间恰有2人,则不同排法共有()A.20种B.16种C.12种D.8种2.某公司安排甲乙丙等7人完成7天的值班任务,每人负责一天.已知甲不安排在第一天,乙不安排在第二天,甲和丙在相邻两天,则不同的安排方式有___种.题型三:插空法(不相邻问题)解题思路:对于某几个元素不相邻的排列问题,可先将其他元素排好,再将不相邻元素在已排好的元素之间及两端空隙中插入即可【例1】黄金分割最早见于古希腊和古埃及.黄金分割又称黄金率、中外比,即把一条线段分成长短不等的a ,b 两段,使得长线段a 与原线段a b +的比等于短线段b 与长线段a 的比,即()::a a b b a +=,其比值约为0.618339….小王酷爱数学,他选了其中的6,1,8,3,3,9这六个数字组成了手机开机密码,如果两个3不相邻,则小王可以设置的不同密码个数为( )A .180B .210C .240D .360【例2】把5件不同产品A ,B ,C ,D ,E 摆成一排,则( )A .A 与B 相邻有48种摆法B .A 与C 相邻有48种摆法C .A ,B 相邻又A ,C 相邻,有12种摆法D .A 与B 相邻,且A 与C 不相邻有24种摆法【例3】有5本不同的教科书,其中语文书2本,数学书2本,物理书1本.若将其并排摆放在书架的同一层上,则同一科目书都不相邻的放法种数是( )A .12B .48C .72D .96【题型专练】1.有互不相同的5盆菊花,其中2盆为白色,2盆为黄色,1盆为红色,现要摆成一排,要求红色菊花摆放在正中间,白色菊花不相邻,黄色菊花也不相邻,则共有摆放方法( )A .120种B .32种C .24种D .16种题型四:捆绑法(相邻问题)解题思路:对于某几个元素相邻的排列问题,可先将相邻的元素捆绑,再将它与其它元素在一起排列,注意捆绑部分的内部顺序。
排列组合常考题型排列组合是数学中研究事物的安排方式的一门学问,常用于计算不同的组合可能性数量。
在考试和竞赛中,排列组合的题目类型多样,以下是一些常见的题型:1. 排列题:- 求解从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的排列数,公式为P(n, m) = n! / (n-m)!,其中"!"表示阶乘。
- 有重复元素的排列问题,如n个a和m个b的排列方式。
- 带有限制条件的排列问题,例如要求某些元素必须相邻或者某些位置上的元素必须满足特定条件。
2. 组合题:- 求解从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的组合数,公式为C(n, m) = n! / [m! * (n-m)!]。
- 组合数的性质和应用,如集合的子集个数、二进制数的1的个数等。
3. 分堆问题:- 将n个物品分成k个非空组的方法数。
- 把n个物品分成任意数量的非空组的方法数。
4. 分配问题:- 将不同类型的物品分配到不同组或位置的问题,可能涉及多重集合的排列组合。
5. 错排问题(Derangement):- 求没有任何一个元素出现在原位置上的排列数,记为D(n)。
6. 利用包含与排除原理计算至少满足一个条件的情况数。
7. 使用递推关系和母函数解决复杂的排列组合问题。
8. 概率与统计中的应用,比如桥牌、彩票中奖计算等。
9. 利用组合几何学解决空间中的排列组合问题,例如线段、圆周上的点分布等。
10. 置换群、轨道和稳定化子等高级组合结构问题,常见于高等数学和组合数学领域。
这些题型通常需要学生掌握基本的排列组合概念、性质以及解题技巧,并能根据具体问题的约束条件灵活运用公式和策略来解决问题。
解排列问题的常用技巧解排列问题,首先必须认真审题,明确问题是否是排列问题,其次是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技巧,使一些看似复杂的问题迎刃而解。
下面就不同的题型介绍几种常用的解题技巧。
总的原则—合理分类和准确分步解排列(或)组合问题,应按元素的性质进行分类,事情的发生的连续过程分步,做到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
例1 6个同学和2个老师排成一排照相,2个老师站中间,学生甲不站排头,学生乙不站排尾,共有多少种不同的排法? 解法1 分析:先安排甲,按照要求对其进行分类,分两类: 1)若甲在排尾上,则剩下的5人可自由安排,有55A 种方法.2) 若甲在第2、3、6、7位,则排尾的排法有14A 种,1位的排法有14A种, 第2、3、6、7位的排法有44A 种,根据分步计数原理,不同的站法有114444A A A ⨯⨯种再安排老师,有2种方法。
根据分步及分类计数原理,不同的站法共有511454442()1008(.A A A A +⨯⨯=种) 解法2 见练习3(2)练习1(1)0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字的五位偶数? 个位数为零:45A个位数为2或4 113244A A A ⋅⋅ 所以41135244A A A A +⋅⋅(2)0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字且能被五整除的五位数?分类:后两位数字为5或0:个位数为045A ,个位数为51344A A ⋅ 413544216A A A +⋅=(3)0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字且大于31250的五位数?分类 1413122534231325A A A A A A +⋅+⋅+=(4)31250是由0,1,2,3,4,5组成的无重复数字的五位数中从小到大第几个数?方法一:(排除法) 方法二:(直接法) 43215432221275A A A A +++⋅+= 解题技巧(一)特殊元素的“优先安排法”对于特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑特殊元素,再考虑其它元素。
例2 用0,1,2,3,4这五个数,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有( )A.24B.30C.40D.60 分析:由于该三位数是偶数,所以末尾数字必须是偶数,又因为0不能排首位,故0就是其中的“特殊”元素,应优先安排。
按0排在末尾和不排在末尾分为两类;1)0排在末尾时,有2A 4个;0不排在末尾1455325275A A ⋅-=时,先用偶数排个位,再排百位,最后排十位有111233A A A 个;由分类计数原理,共有偶数 30 个. 练 习 2(1)0,1,2,3,4,5这六个数字可组成多少个无重复数字的五位数?1455A A⋅(2)0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字的五位奇数?113344A A A⋅⋅(二)总体淘汰法(间接法)对于含有否定词语的问题,还可以从总体中把不符合要求的减去,此时应注意既不能多减又不能少减。
例3用0,1,2,3,4这五个数,组成没有重复数字的三位数,其中1不在个位的数共有_______种。
分析:五个数组成三位数的全排列有35A 个,0排在首位的有24A 个 ,1排在末尾的有24A ,减掉这两种不合条件的排法数,再加回百位为0同时个位为1的排列数13A (为什么?) 故共有321543239A A A -+= 种。
练 习 3(1)三个男生,四个女生排成一排,甲不在最左,乙不在最右,有35A 12122m m m n n n n m a b A A A -----+若个不同元素排个位,、各不能排某位,则有种排法。
几种不同方法?7657652A A A -+(2)五人从左到右站成一排,其中甲不站排头,乙不站第二个位置,那么不同的站法有( )A.120B.96C.78D.724113433378A A A A +=种 543543278A A A -+=间接(3)0,1,2,3,4,5这六个数字可组成多少个无重复数字且个位数字不是4的五位数?5436542(A A A -+个)(4)用间接法解例1—“6个同学和2个老师排成一排照相, 2个老师站中间,学生甲不站排头,学生乙不站排尾,共有多少种不同的排法?”2(6!25!4!)1008(-⨯+=种) (三)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”在一起,看作一个“大”的元(组),与其它元素排列,然后再对相邻的元素(组)内部进行排列。
例4 7人站成一排照相,要求甲,乙,丙三人相邻,分别有多少种站法?分析:先将甲,乙,丙三人捆绑在一起看作一个元素,与其余4人共有5个元素做全排列,有55A 种排法,然后对甲,乙,丙三人进行全排列。
由分步计数原理可得:5353A A 种不同排法。
(四)不相邻问题——插空法对于某几个元素不相邻得排列问题,可先将其它元素排好,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之间插入即可。
例5 7人站成一排照相,要求甲,乙,丙三人不相邻,分别有多少种站法?分析:可先让其余4人站好,共有44A 种排法,再在这4人之间及两端的5个“空隙”中选三个位置让甲、乙、丙插入,则有35A 种方法,这样共有4345A A 种不同的排法。
练 习 4(1)三个男生,四个女生排成一排,男生、女生各站一起,有几种不同方法? 捆绑法:234234A A A ⋅⋅〈2〉三个男生,四个女生排成一排,男生之间、女生之间不相邻,有几种不同排法? 插空法:3434A A ⋅〈3〉如果有两个男生、四个女生排成一排,要 求男生之间不相邻,有几种不同排法? 插空法:4245A A ⋅(五)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,可先将这几个元素与其它元素一同进行排列,然后用总的排列数除以这几个元素的全排列数. 例6有4名男生,3名女生。
3名女生高矮互不等,将7名学生排成一行,要求从左到右,女生从矮到高排列,有多少种排法? 分析:先在7个位置上作全排列,有77A 种排法。
其中3个女生因要求“从矮到高”排,只有一种顺序故33A 只对应一种排法,所以共有747733A A A =练 习 5(1)五人排队,甲在乙前面的排法有几种?分析:若不考虑限制条件,则有55A 种排法,而甲,乙之间排法有22A 种,故甲在乙前面的排法只有一种符合条件,故符合条件的排法有5522A A 35A 即种.(六)分排问题用“直排法”把n 个元素排成若干排的问题,若没有其他的特殊要求,可采用统一排成一排的方法来处理例7 七人坐两排座位,第一排坐3人,第二排坐4人,则有多少种不同的坐法?分析:7个人,可以在前后排随意就坐,再无其他限制条件,故两排可看作一排处理,所以不同的坐法有77A 种. 练 习 6(1)三个男生,四个女生排成两排,前排三人、后排四人,有几种不同排法?347747A A A⋅=或:七个人可以在前后两排随意就坐,再无其他条件,所以两排可看作一排来处理不同的坐法有77A 种 (2)八个人排成两排,有几种不同排法?88A (七)实验法题中附加条件增多,直接解决困难时,用实验逐步寻求规律有时也是行之有效的方法。
例8 将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格内,每个方格填1个,则每个方格的标号与所填的数字均不相同的填法种数有( )A.6 B.9 C.11 D.23分析:此题考查排列的定义,由于附加条件较多,解法较为困难,可用实验法逐步解决。
第一方格内可填2或3或4。
如填2,则第二方格中内可填1或3或4。
若第二方格内填1,则第三方格只能填4,第四方格应填3若第二方格内填3,则第三方格只能填4,第四方格应填1。
同理,若第二方格内填4,则第三方格只能填1,第四方格应填3。
因而,第一格填2有3种方法。
不难得到,当第一格填3或4时也各有3种,所以共有9种(八)住店法解决“允许重复排列问题”要注意区分两类元素:一类元素可以重复,另一类不能重复,把不能重复的元素看作“客”,能重复的元素看作“店”,再利用乘法原理直接求解。
例9 七名学生争夺五项冠军,每项冠军只能由一人获得,获得冠军的可能的种数有()A. 57B. 75 C 57A D. 57C分析:因同一学生可以同时夺得n项冠军,故学生可重复排列,将七名学生看作7家“店”,五项冠军看作5名“客”,每个“客”有7种住宿法,由乘法原理得57种。
注:对此类问题,常有疑惑,为什么不是75呢?用分步计数原理看,5是步骤数,自然是指数。
(九) 对应法例10 在100名选手之间进行单循环淘汰赛(即一场比赛失败要退出比赛),最后产生一名冠军,问要举行几场?分析:要产生一名冠军,需要淘汰掉冠军以外的所有选手,即要淘汰99名选手,淘汰一名选手需要进行一场比赛,所以淘汰99名选手就需要99场比赛。
(十)特征分析研究有约束条件的排数问题,须要紧扣题目所提供的数字特征,结构特征,进行推理,分析求解。
例11由1,2,3,4,5,6六个数字可以组成多少个无重复且是6的倍数的五位数?分析数字特征:6的倍数既是2的倍数又是3的倍数。
其中3的倍数又满足“各个数位上的数字之和是3的倍数”的特征。
把6分成4组,(3,3),(6),(1,5),(2,4),每组的数字和都是3的倍数。
因此可分成两类讨论;第一类:由1,2,4,5,6作数码;首先从2,4,6中任选一个作个位数字有13A ,然后其余四个数在其他数位上全排列有44A ,所以14341N A A =第二类:由1,2,3,4,5作数码。
依上法有14242N A A =12=+=120()N N 故N 个练 习 7(1)三个男生,四个女生排成一排,甲不能在中间,也不在两头,有几种不同方法?找位置 1646A A ⋅ (2)三个男生,四个女生排成一排,甲只能在中间或两头,有几种不同排法?找位置:1636A A ⋅。