小学奥数之排列组合问题

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计 数 问 题

教学目标

1.使学生正确理解排列、组合的意义;正确区分排列、组合问题;

2.了解排列、排列数和组合数的意义,能根据具体的问题,写出符合要求的排列或组合;

3.掌握排列组合的计算公式以及组合数与排列数之间的关系;

4.会、分析与数字有关的计数问题,以及与其他专题的综合运用,培养学生的抽象能力和逻辑思维能力; 通过本讲的学习,对排列组合的一些计数问题进行归纳总结,重点掌握排列与组合的联系和区别,并掌握一些排列组合技巧,如捆绑法、挡板法等。

5.根据不同题目灵活运用计数方法进行计数。

知识点拨:

例题精讲:

一、 排 列 组 合 的 应 用

【例 1】 小新、阿呆等七个同学照像,分别求出在下列条件下有多少种站法?

(1)七个人排成一排;

(2)七个人排成一排,小新必须站在中间.

(3)七个人排成一排,小新、阿呆必须有一人站在中间. (4)七个人排成一排,小新、阿呆必须都站在两边. (5)七个人排成一排,小新、阿呆都没有站在边上. (6)七个人战成两排,前排三人,后排四人.

(7)七个人战成两排,前排三人,后排四人. 小新、阿呆不在同一排。

【解析】 (1)775040P =(种)。

(2)只需排其余6个人站剩下的6个位置.66720P =(种).

(3)先确定中间的位置站谁,冉排剩下的6个位置.2×6

6P =1440(种).

(4)先排两边,再排剩下的5个位置,其中两边的小新和阿呆还可以互换位置.552240P ⨯= (种). (5)先排两边,从除小新、阿呆之外的5个人中选2人,再排剩下的5个人,25552400P P ⨯=(种). (6)七个人排成一排时,7个位置就是各不相同的.现在排成两排,不管前后排各有几个人,7个位置还是各不相同的,所以本题实质就是7个元素的全排列.775040P =(种).

(7)可以分为两类情况:“小新在前,阿呆在后”和“小新在前,阿呆在后”,两种情况是对等的,所

以只要求出其中一种的排法数,再乘以2即可.4×3×5

5P ×2=2880(种).排队问题,一般先考虑特殊

情况再去全排列。

【例 2】 用1、2、3、4、5、6可以组成多少个没有重复数字的个位是5的三位数? 【解析】 个位数字已知,问题变成从从5个元素中取2个元素的排列问题,已知5n =,2m =,根据排列数公式,

一共可以组成255420P =⨯=(个)符合题意的三位数。

【巩固】 用1、2、3、4、5这五个数字可组成多少个比20000大且百位数字不是3的无重复数字的五位数? 【解析】 可以分两类来看:

⑴ 把3排在最高位上,其余4个数可以任意放到其余4个数位上,是4个元素全排列的问题,有

44432124P =⨯⨯⨯=(种)放法,对应24个不同的五位数;

⑵ 把2,4,5放在最高位上,有3种选择,百位上有除已确定的最高位数字和3之外的3个数字可以选择,有3种选择,其余的3个数字可以任意放到其余3个数位上,有336P =种选择.由乘法原理,可

以组成33654

⨯⨯=(个)不同的五位数。

由加法原理,可以组成245478

+=(个)不同的五位数。

【巩固】用0到9十个数字组成没有重复数字的四位数;若将这些四位数按从小到大的顺序排列,则5687是第几个数?

【解析】从高位到低位逐层分类:

⑴千位上排1,2,3或4时,千位有4种选择,而百、十、个位可以从0~9中除千位已确定的数字之

外的9个数字中选择,因为数字不重复,也就是从9个元素中取3个的排列问题,所以百、十、个位可

有3

9987504

P=⨯⨯=(种)排列方式.由乘法原理,有45042016

⨯=(个).

⑵千位上排5,百位上排0~4时,千位有1种选择,百位有5种选择,十、个位可以从剩下的八个数

字中选择.也就是从8个元素中取2个的排列问题,即2

88756

P=⨯=,由乘法原理,有1556280

⨯⨯=(个).

⑶千位上排5,百位上排6,十位上排0,1,2,3,4,7时,个位也从剩下的七个数字中选择,有

116742

⨯⨯⨯=(个).

⑷千位上排5,百位上排6,十位上排8时,比5687小的数的个位可以选择0,1,2,3,4共5个.

综上所述,比5687小的四位数有20162804252343

+++=(个),故比5687小是第2344个四位数.

【例 3】用1、2、3、4、5这五个数字,不许重复,位数不限,能写出多少个3的倍数?

【解析】按位数来分类考虑:

⑴一位数只有1个3;

⑵两位数:由1与2,1与5,2与4,4与5四组数字组成,每一组可以组成2

2212

P=⨯=(个)不同的两位数,共可组成248

⨯=(个)不同的两位数;

⑶三位数:由1,2与3;1,3与5;2,3与4;3,4与5四组数字组成,每一组可以组成

3 33216

P=⨯⨯=(个)不同的三位数,共可组成6424

⨯=(个)不同的三位数;

⑷四位数:可由1,2,4,5这四个数字组成,有4

4432124

P=⨯⨯⨯=(个)不同的四位数;

⑸五位数:可由1,2,3,4,5组成,共有5

554321120

P=⨯⨯⨯⨯=(个)不同的五位数.由加法原理,一共有182424120177

++++=(个)能被3整除的数,即3的倍数.

【巩固】用1、2、3、4、5、6六张数字卡片,每次取三张卡片组成三位数,一共可以组成多少个不同的偶数?【解析】由于组成偶数,个位上的数应从2,4,6中选一张,有3种选法;十位和百位上的数可以从剩下的5张

中选二张,有2

55420

P=⨯=(种)选法.由乘法原理,一共可以组成32060

⨯=(个)不同的偶数.

【例 4】某管理员忘记了自己小保险柜的密码数字,只记得是由四个非0数码组成,且四个数码之和是9,那么确保打开保险柜至少要试几次?

【解析】四个非0数码之和等于9的组合有1,1,1,6;1,1,2,5;1,1,3,4;1,2,2,4;1,2,3,3;

2,2,2,3六种。

第一种中,可以组成多少个密码呢?只要考虑6的位置就可以了,6可以任意选择4个位置中的一个,其余位置放1,共有4种选择;

第二种中,先考虑放2,有4种选择,再考虑5的位置,可以有3种选择,剩下的位置放1,共有4312

⨯=(种)选择同样的方法,可以得出第三、四、五种都各有12种选择.最后一种,与第一种的情形相似,3的位置有4种选择,其余位置放2,共有4种选择.

综上所述,由加法原理,一共可以组成412121212456

+++++=(个)不同的四位数,即确保能打开保险柜至少要试56次.

【例 5】两对三胞胎喜相逢,他们围坐在桌子旁,要求每个人都不与自己的同胞兄妹相邻,(同一位置上坐不同的人算不同的坐法),那么共有多少种不同的坐法?

【解析】第一个位置在6个人中任选一个,有1

66

C=(种)选法,第二个位置在另一胞胎的3人中任选一个,有

1 33

C=(种)选法.同理,第3,4,5,6个位置依次有2,2,1,1种选法.由乘法原理,不同的坐

法有111111 63221163221172

P P P P P P

⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=(种)。

【例 6】一种电子表在6时24分30秒时的显示为6:24:30,那么从8时到9时这段时间里,此表的5个数字