人教版高中数学必修系列:10.2排列(第三课时)

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●课题

10.2.3 排列(三)

●教学目标

(一)教学知识点

排列、排列数公式、相邻问题、不相邻问题、捆绑法、插空法.

(二)能力训练要求

1.进一步熟悉排列数公式及全排列数公式的应用.

2.明确相邻问题与不相邻问题的特征.

3.掌握捆绑法与插空法的简单应用.

4.注重逆向思维与转化思想的应用.

5.提高分析、解决问题的能力.

(三)德育渗透目标

要求学生能够运用联系的观点看问题,抓住事物之间的本质联系,从而掌握根本的解题方法.

●教学重点

相邻问题与不相邻问题.

●教学难点

捆绑法与插空法的应用.

●教学方法

启发引导式

启发学生在分析问题时抓住相邻与不相邻的本质,与解决相邻问题的捆绑法、解决不相邻问题的插空法产生联系.

引导学生在正面考虑问题产生困难时尝试考虑问题的反面,即运用逆向思维解题,并且注重转化思想的应用,积累总结常见的转化途径.

●教具准备

投影片.

第一张:本节例题(记作10.2.3 A)

第二张:补充练习题(记作10.2.3 B)

●教学过程

Ⅰ.复习回顾

[师]上一节,我们一起探讨了排列知识在实际中的应用,初步明确了相邻问题及不相邻问题的本质特征,现在,请一位同学简单谈一下自己的认识.

[生]对于相邻问题,我们通常用捆绑法解决,而对于不相邻问题,我们通常用插空法解决.

[师]好,这位同学回答得非常简明正确.这一节,我们将继续熟悉捆绑法与插空法的应用,并进一步了解逆向思考方法与转化思想的应用.

Ⅱ.讲授新课 [例1]用1,2,3,4,5,6这六个数字可组成多少个无重复数字且不能被5整除的五位数?

分析:我们不可能将这所有符合要求的数字一一列出,但可由不同角度出发,利用不同方法,得到结果后进行对照.

解法一:组成符合条件的五位数可分两步完成:

第一步:确定个位数字,有5种方法;

第二步:确定其他各位数字,共有A45种方法,由分步计数原理可得5×A45=600(个).

解法二:将符合条件的五位数分为两类:

第一类:不含5的五位数共有A55个;

第二类:含有数字5的五位数有4·A45个,

由分类计数原理,所求五位数共有A55+4A45=600(个).

解法三:由指定6个数字组成无重复数字的五位数共有A56个,其中能被5整除的有A45个,故所求五位数共有A56-A45=600(个).

评述:在解法三中运用了逆向思考方法,即考虑问题的反面,此类方法适用正面情形较多或正面求解困难的题目,实际上也体现了由“正向”到“逆向”的转化.

[例2]八个人排成一排,其中甲、乙、丙3人中,有两人相邻但这三人不同时相邻的排列法有多少种?

分析:考虑此题可尝试两种思路.

思路一:抓住此题中相邻与不相邻的本质,综合运用“捆绑法”与“插空法”解决.

思路二:采用逆向思考方法,考虑问题的反面,即间接求解.

解法一:先将除甲、乙、丙外5人排列有A55种排法,再从甲、乙、丙3人中选2人排列后捆绑,与剩余1人在5人形成的6个空中排列.

由分步计数原理共有不同排法为

A55·A23·A26=21600(种).

解法二:甲、乙、丙3人中有两人相邻但这三人不同时相邻的反面有两种情形:甲、乙、丙三人互不相邻,甲、乙、丙三人不分开.

而甲、乙、丙三人互不相邻可用“插空法”,有A55·A36种排法.

甲、乙、丙三人不分开可用“捆绑法”,将甲、乙、丙三人捆绑后与其余5人全排列,再对甲、乙、丙三人全排列,共有A66·A33种排法.

最后从八人的全排列中除去上述两种情形的排列数,即可得不同排列法有A88-A55·A36-A66·A33=21600.

评述:两种解法都牵涉到了“捆绑法”与“插空法”的应用,要求学生加以体会并熟练掌握. [师]下面我们通过练习加以巩固.

Ⅲ.课堂练习

1.7名班委中有A、B、C,有7种不同的职务,现对7名班委进行职务具体分工.

(1)若正副班长两职只能由这三人中选两人担任,有多少种分工方案?

(2)若正副班长两职至少要选这三人中的1人担任,有多少种分工方案?

分析:第(1)小题可分两步进行,优先安排受限制的正副班长,然后再排其余5名班委职务,问题(2)可采用逆向思考方法间接求解.

解:(1)先安排正副班长有A23种方法,再安排其余职务有A55种方法,依分步计数原理,共有A23·A55=720(种)不同的分工方案.

(2)7人的任意分工方案有A77种,A、B、C三人中无一人任正副班长的分工方案有A24·A55种,因此A、B、C三人中至少有1人任正副班长的方案有A77-A24·A55=3600种.

2.一条铁路原有n个车站,为适应客运需要,新增加了m个车站(m>1),客运车票增加了62种,问原有多少个车站?现有多少个车站?

解:∵原有n个车站,

∴原有客运车票A2n种.

又现有(n+m)个车站,现有客运车票A2mn种,

∴A2mn-A2n=62.

∴(n+m)(n+m-1)-n(n-1)=62,

即2mn+m2-m=62.

整理得m(2n+m-1)=31×2.

可得方程组:

(1)212,31mnm或(2).3112,2mnm

方程组(1)不符题意.

解方程组(2)得m=2,n=15.

所以原有15个车站,现有17个车站.

Ⅳ.课时小结

[师]通过本节学习,要求大家逐渐掌握处理相邻问题与不相邻问题的常见方法,即捆绑法与插空法的应用,并了解逆向思考方法与转化思想的应用.

Ⅴ.课后作业

(一)课本P92 7、9、10.

(二)1.预习课本P92~P94.

2.预习提纲

(1)组合概念的关键是什么?

(2)组合与排列有何区别与联系?

(3)组合数公式的推导与排列数公式有何联系? ●板书设计

10.2.3 排列(三)

Ⅰ.方法回顾 例1 例2

1.相邻问题 解答过程 解答过程

——捆绑法 评述 评述

2.不相邻问题

——插空法

3.逆向思考方法 学生练习

——间接法