高中排列组合基础题(含标准答案)(1)

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排列、组合问题基本题型及解法 同学们在学习排列、组合的过程中,总觉得抽象,解法灵活,不容易掌握.然而排列、组合问题又是历年高考必考的题目.本文将总结常见的类型及相应的解法. 一、相邻问题“捆绑法” 将必须相邻的元素“捆绑”在一起,当作一个元素进行排列. 例1 甲、乙、丙、丁四人并排站成一排,如果甲、乙必须站在一起,不同的排法共有几种? 分析:先把甲、乙当作一个人,相当于三个人全排列,有33A=6种,然后再将甲、乙二人全排列有22A=2种,所以共有6×2=12种排法. 二、不相邻问题“插空法” 该问题可先把无位置要求的元素全排列,再把规定不相邻的元素插入已排列好的元素形成的空位中(注意两端). 例2 7个同学并排站成一排,其中只有A、B是女同学,如果要求A、B不相邻,且不站在两端,不同的排法有多少种?. 分析:先将其余5个同学先全排列,排列故是55A=120.再把A、B插入五个人组成的四个空位(不包括两端)中,(如图0×0×0×0×0“×”表示空位,“0”表示5个同学)有24A=2种方法.则共有5254AA=440种排法. 三、定位问题“优先法” 指定某些元素必须排(或不排)在某位置,可优先排这个元素,后排其他元素. 例3 6个好友其中只有一个女的,为了照像留念,若女的不站在两端,则不同的排法有 种. 分析:优先排女的(元素优先).在中间四个位置上选一个,有14A种排法.然后将其余5个排在余下的5个位置上,有55A种方法.则共1545AA=480种排法.还可以优先排两端(位置优先). 四、同元问题“隔板法” 例4 10本完全相同的书,分给4个同学,每个同学至少要有一本书,共有多少种分法? 分析:在排列成一列的10本书之间,有九个空位插入三块“隔板”.如图: ×× × ××× ×××× 一种插法对应于一种分法,则共有39C=84种分法. 五、先分组后排列 对于元素较多,情形较复杂的问题,可根据结果要求,先分为不同类型的几组,然后对每一组分别进行排列,最后求和. 例5 由数字0,1,2,3,4,5组成无重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的共有( ) (A)210个 (B)300个 (C)464个 (D)600个 分析:由题意知,个位数字只能是0,1,2,3,4共5种类型,每一种类型分别有55A个、113433AAA个、113333AAA个、113233AAA个、1333AA个,合计300个,所以选B

例6 用0,1,2,3,…,9这十个数字组成五位数,其中含有三个奇数数字与两个偶数数字的五位数有多少个? 【解法1】考虑0的特殊要求,如果对0不加限制,应有325555CCA种,其中0居首位的有314544CCA

种,故符合条件的五位数共有325314555544CCACCA=11040个. 【解法2】按元素分类:奇数字有1,3,5,7,9;偶数字有0,2,4,6,8. 把从五个偶数中任取两个的组合分成两类:①不含0的;②含0的. ①不含0的:由三个奇数字和两个偶数字组成的五位数有325545CCA个; ②含0的,这时0只能排在除首位以外的四个数位上,有14A种排法,再选三个奇数数与一个偶数数字全排放在其他数位上,共有31415444CCAA种排法. 综合①和②,由分类计数原理,符合条件的五位数共有325545CCA+31415444CCAA=11040个. 例8 由数字1,2,3,4,5可以组成多少个无重复数字,比20000大,且百位数字不是3 的自然数? 【解】设A={满足题设条件,且百位数字是3的自然数},B={满足题设条件,且比20000大的自然数},则原题即求cardUBAIð,画韦恩图如图,阴影部分

即UBAIð,从图中看出cardcardUBABABIIð. 又ABBIØ,由性质2,有cardcardcard.BABBABII cardB即由数字1,2,3,4,5组成无重复数字,且比20000大的自然数的个数,易知

14

44cardAAB.

cardABI即由数字1,2,3,4,5组成无重复数字、比20000大,且百位数字是3的自

然数的个数,易知1333cardAAABI, 所以14134433cardAAAAUBAIð=78.即可组成78个符合已知条件的自然数.

典型例题 例1 用0到9这10 个数字.可组成多少个没有重复数字的四位偶数? 解法1:当个位数上排“0”时,千位,百位,十位上可以从余下的九个数字中任选3个来

排列,故有39A个; 当个位上在“2、4、6、8”中任选一个来排,则千位上从余下的八个非零数字中任选一个,百位,十位上再从余下的八个数字中任选两个来排,按乘法原理有281814AAA(个). ∴ 没有重复数字的四位偶数有 2296179250428181439AAAA个.

例2 排一张有5个歌唱节目和4个舞蹈节目的演出节目单。 (1)任何两个舞蹈节目不相邻的排法有多少种? (2)歌唱节目与舞蹈节目间隔排列的方法有多少种?

解:(1)先排歌唱节目有55A种,歌唱节目之间以及两端共有6个位子,从中选4个放入舞

蹈节目,共有46A中方法,所以任两个舞蹈节目不相邻排法有:55A46A=43200. (2)先排舞蹈节目有44A中方法,在舞蹈节目之间以及两端共有5个空位,恰好供5个歌唱节目放入。所以歌唱节目与舞蹈节目间隔排列的排法有:44A55A=2880种方法。

例3 某一天的课程表要排入政治、语文、数学、物理、体育、美术共六节课,如果第一节不排体育,最后一节不排数学,那么共有多少种不同的排课程表的方法.

分析与解法1:6六门课总的排法是66A,其中不符合要求的可分

为:体育排在第一书有55A种排法,如图中Ⅰ;数学排在最后一节有55A

种排法,如图中Ⅱ;但这两种排法,都包括体育排在第一书数学排在最后一节,如图中Ⅲ,这

ABI UBAIð

U 种情况有44A种排法,因此符合条件的排法应是: 5042445566AAA(种).

例4 现有3辆公交车、3位司机和3位售票员,每辆车上需配1位司机和1位售票员.问车辆、司机、售票员搭配方案一共有多少种? 分析:可以把3辆车看成排了顺序的三个空:,然后把3名司机和3名售票员分别填入.因此可认为事件分两步完成,每一步都是一个排列问题.

解:分两步完成.第一步,把3名司机安排到3辆车中,有633A种安排方法;第二步把3

名售票员安排到3辆车中,有633A种安排方法.故搭配方案共有 363333AA种.

例5 下表是高考第一批录取的一份志愿表.如果有4所重点院校,每所院校有3个专业是你较为满意的选择.若表格填满且规定学校没有重复,同一学校的专业也没有重复的话,你将有多少种不同的填表方法?

学 校 专 业 1 1 2 2 1 2 3 1 2

解:填表过程可分两步.第一步,确定填报学校及其顺序,则在4所学校中选出3所并加排列,共有34A种不同的排法;第二步,从每所院校的3个专业中选出2个专业并确定其顺序,

其中又包含三小步,因此总的排列数有232323AAA种.综合以上两步,由分步计数原理得不同的填表方法有:518423232334AAAA种. 例6 7名同学排队照相. (1)若分成两排照,前排3人,后排4人,有多少种不同的排法? (2)若排成两排照,前排3人,后排4人,但其中甲必须在前排,乙必须在后排,有多少种不同的排法? (3)若排成一排照,甲、乙、丙三人必须相邻,有多少种不同的排法? (4)若排成一排照,7人中有4名男生,3名女生,女生不能相邻,有多少种不面的排法?

解:(1) 5040774437AAA种.

(2)第一步安排甲,有13A种排法;第二步安排乙,有14A种排法;第三步余下的5人排在剩下的5个位置上,有55A种排法,由分步计数原理得,符合要求的排法共有1440551413AAA种. (3)第一步,将甲、乙、丙视为一个元素,有其余4个元素排成一排,即看成5个元素的全 排列问题,有55A种排法;第二步,甲、乙、丙三人内部全排列,有33A种排法.由分步计数原理得,共有7203355AA种排法. (4)第一步,4名男生全排列,有44A种排法;第二步,女生插空,即将3名女生插入4名男生之间的5个空位,这样可保证女生不相邻,易知有35A种插入方法.由分步计数原理得,符合条件的排法共有:14403544AA种. 例8 fedcba,,,,,六人排一列纵队,限定a要排在b的前面(a与b可以相邻,也可以不相邻),求共有几种排法.对这个题目,A、B、C、D四位同学各自给出了一种算式:A的算式是6621A;B的算式是441514131211)(AAAAAA;C的算式是46A;

D的算式是4426AC.上面四个算式是否正确,正确的加以解释,不正确的说明理由.

解:A中很显然,“a在b前的六人纵队”的排队数目与“b在a前的六人纵队”排队数目相等,而“六人纵队”的排法数目应是这二者数目之和.这表明:A的算式正确. B中把六人排队这件事划分为a占位,b占位,其他四人占位这样三个阶段,然后用乘法

求出总数,注意到a占位的状况决定了b占位的方法数,第一阶段,当a占据第一个位置时,b

占位方法数是15A;当a占据第2个位置时,b占位的方法数是14A;……;当a占据第5个位

置时,b占位的方法数是11A,当a,b占位后,再排其他四人,他们有44A种排法,可见B的算式是正确的. C中46A可理解为从6个位置中选4个位置让fedc,,,占据,这时,剩下的两个位置依

前后顺序应是ba,的.因此C的算式也正确. D中把6个位置先圈定两个位置的方法数26C,这两个位置让ba,占据,显然,ba,占据

这两个圈定的位置的方法只有一种(a要在b的前面),这时,再排其余四人,又有44A种排法,可见D的算式是对的.

例9 八个人分两排坐,每排四人,限定甲必须坐在前排,乙、丙必须坐在同一排,共有多少种安排办法? 解法1:可分为“乙、丙坐在前排,甲坐在前排的八人坐法”和“乙、丙在后排,甲坐在前排的八人坐法”两类情况.应当使用加法原理,在每类情况下,划分“乙丙坐下”、“甲坐下”;“其他五人坐下”三个步骤,又要用到分步计数原理,这样可有如下算法:

6408551424551224AAAAAA(种).

解法2:采取“总方法数减去不命题意的所有方法数”的算法.把“甲坐在第一排的八人