隔板法、插入法、捆绑法解决组合问题
万圣节短信-幸福的时刻
1 10.3 组合(六) 教学目标:
1.掌握组合数的性质,并能
应用组合数的性质解题. 2.培养学生应用公式、性质的能力.
教学重点: 隔板法、插入法、捆绑法解决组合问题. 教学难
点:
隔板法、插入法、捆绑法. 教学过程: 讲授新课 例1.有
10
个相同的小球,放入编号为1、2、3 的三个不同盒子,
�7�6要求每个盒子非空,共有多少种放法?
�7�7要求
每个盒子放入的小球数不少于盒子的编号数,共有多少种放
法?
方法一:�7�6设x+y+z=10, x≥y≥z, 其正整数解
为:
x=8,y=1,z=1;x=7,y=2,z=1;
x=6,y=3,
z=1;x=6,y=2,z=2;
x=5,y=4,z=1;x=5,y=
3,z=2;
x=4,y=4,z=2;x=4,y=3,z=3. 则放
法有�7�7先将1 个、2
个小
球分别放入第2、3 个盒子,再按�7�6放入每个盒子的小
球数 > 0,
设x+y+z=7, x≥y≥z, 其正整数解为:
x=5,
y=1,z=1;x=4,y=2,z=1;
x=3,y=3,z=1;x=
3,y=2,z=2. 则放法有: . 15 3 3
二:隔板法.如: 对应: �7��7�
方法
C 答:�6�7
练习1.某中学从高中7 个班中选出12 名学生
组成校代表队,参加市中学数学应用题竞赛活
动,使代表
中每班至少有1 人参加的选法有多少种?
练习2. 6 人带10
瓶汽水参加春游,每人至少带1 瓶汽水,
共有多少种不同的带法?
练习3.北京市某中
学要把9
台型号相同的电脑送给西部地区的三所希望小学,
每所小学至 少得到2 台,共有 种不同送法.
例2. 已知方
程x+y+z+w=100,求这个方程的正整数解的组数. 练习
4.
已知方程x 1 +x 2 +x3=50,求这个方程有多少组非负
整数解. 1号 2号 3号
1号 2号 3号 1号 2号 3号 2 隔
板法:
就是把“|”当成隔板,把考察的对象分成若干份. 例
3. 一座桥上有编号为
1,2,3�6�7,10 的十盏灯,为节
约用电又不影响照明,可以把其
中的三盏关掉,但不能关
掉相邻的两盏或三盏,也不能关掉两端的路灯,问不同的关
灯方
法有多少种? 练习5. 一条长椅上有9 个座位,3 个
人坐,若相邻2 人之间至少有2
个空椅子,共有几种 不同
的坐法? 例 4.
一条长椅上有七个座位,四人坐,要求三个
空位中有两个空位相邻,另一个空位与
这两个相邻空位不
相邻,共有几种坐法? 课堂小结 1. 隔板法;2. 插入法;3.
捆绑法 . 捆绑法和插空法是解排列组合问题的重要方法之
一,主要用于解决相邻问题及不邻
问题。总的解题原则
是相邻问题捆绑法,不邻问题插空法。在实际
公务员考试
培训过程中,我发现学员经常碰到这样的困惑,就是一样类
型的题
目,不过表达的形式有所变化,就很难用已解 过的
题目的方法去解决它,从而
降低了学习效率。下面结合有
关捆绑法和插空法的不同变化形式,以实际例题 详细讲解。
相邻问题捆绑法,即在解决对于某几个元素要求相邻的问
题时,先整体考虑,
也就是将相邻元素视作一个大元素进
行排序,然后再考虑大元素内部各元素间
顺序的解题策略
就是捆绑法.
〔注〕运用捆绑法解决排列组合问题时,一
定要注意“捆绑”起来的大元
素内部的顺序问题内部各元素
间排列顺序的解题策略。 例1. 若有A、B、C、D、E
五
个人排队,要求A 和B 两个人必须站在相邻位置, 则有多
少排队方法?
【解析】:题目要求A 和B 两个人必须排在
一起,首先将A 和B 两个人捆绑,
视其为一个人,也
即对,B、C、D、E四个人进行排列,有 种排法。又
因
为捆绑在一起的A、B 两人也要排序,有 种排法。根据分步
乘法原理,总的 排法有
种。 例2. 有8 本不同的书;其
中数学书3 本,外语书2 本,其它学科书3 本.若
将这些
书排成一列放在书架上,让数学书排在一起,外语书也恰好
排在一起的 3
排法共有多少种.(结果用数值表示) 解:把
3 本数学书“捆绑”在一起看成一本大书,2
本外语书也“捆
绑”在一 起看成一本大书,与其它3 本书一起看作5
个元
素,共有A(5,5)种排法; 又3 本数学书有A(3,3)种排法,2
本外语书有A(2,2)种排法;
根据分步计数原理共有排法
A(5,5)A(3,3)A(2,2)=1440(种).
【解析】:把3 本数学书
捆绑在一起看成一本大书,2 本外语书也捆绑在
一起看
成一本大书,与其它3 本书一起看作5 个元素,共有 种排
法;又3 本数 学书有
种排法,2 本外语书有 种排法;根
据分步乘法原理共有排法 种。
【王永恒提示】:运用捆绑
法解决排列组合问题时,一定要注意捆绑起来的
大元素内
部的顺序问题。解题过程是先捆绑,再排列。 6 个球放进
5
个盒子,有多少种不同的方法?其实,由抽屉原理可知,
必然有 两个球在一起。 所以答案是
C(6, 2)X A(5,5) 其
实 就是6 取2,与5 的阶乘 的积 1、 有10
本不同的书:
其中数学书4 本,外语书3 本,语文书3 本。若将这些
书
排成一列放在书架上,让数学书排在一起,外语书也恰好排
在一起的 排法共有( )种。
2、5 个人站成一排,要求甲乙
两人站在一起,有多少种方法? 4 3、6 个不同的球放到5
个不同的盒子中,要求每个盒子至少放一个球,一 共有多
少种方法? 4、一台晚会上有6
个演唱节目和4 个舞蹈节
目,4 个舞蹈节目要排在一起, 有多少不同的安排节目的
顺序?
1、有ABCDE 共5 个人并排站在一起,如果AB 必须
相邻,并B 在A 的右边,那么不
同的排法有多少种 2、 将袋
子里面的所有球排成一排,要求红色的球彼此相邻,有( )
种方法 3、将袋子里面的所有球排成一排,要求红色的球互
不相邻,有( )种 方法
部分题目答案: 2、【解】P(5,5)×P(5,5)
3、【解】P(4,4)×P(5,5)
1、将袋子里面的所有球分成三组,
每组至少一个,有( )种方法
2、将袋子里面的所有球分
成三组,每组恰好三个,有( )种方法
3、将袋子里面的
所有球分成至多三组,每组至少一个,有( )种方 法 5 4、
将袋子中的五个红球排成一排,若要求1 号球不在第一个位
置,3 号
球不在第二个位置,5 号球不在第三个位置,7 号
球不在第四个位置,9 号球不
在第五个位置,有( )种方
法
不邻问题插空法,即在解决对于某几个元素要求不相邻
的问题时,先将其它
元素排好,再将指定的不相邻的元素
插入已排好元素的间隙或两端位置,从而
将问题解决的策
略。 例3. 若有A、B、C、D、E 五个人排队,要求A 和
B
两个人必须不站在一起, 则有多少排队方法? 【解析】:
题目要求A 和B
两个人必须隔开。首先将C、D、E 三个人
排列,有 种 排法;若排成D C
E,则D、C、E中间和两
端共有四个空位置,也即是: 〕 D 〕 C 〕 E 〕
,此时
可将A、B 两人插到四个空位置中的任意两个位置,有 种
插
法。由乘法原理,共有排队方法: 。 例4. 在一张节目单
中原有6
个节目,若保持这些节目相对顺序不变,再添加 进
去3 个节目,则所有不同的添加方法共有多少种?
【解析】:
直接解答较为麻烦,可根据插空法去解题,故可先用一个节
目去插 7
个空位(原来的6 个节目排好后,中间和两端共
有7 个空位),有 种方法;
再用另一个节目去插8 个空
位,有 种方法;用最后一个节目去插9 个空位,有
方法,
由乘法原理得:所有不同的添加方法为 =504 种。 例5.
一
条马路上有编号为1、2、�6�7�6�7、9 的九盏路灯,为
了节约用电,可
以把其中的三盏关掉,但不能同时关掉相
邻的两盏或三盏,则所有不同的关灯
方法有多少种? 【解
析】:若直接解答须分类讨论,情况较复杂。故可把六盏亮
着的灯看作六
个元素,然后用不亮的三盏灯去插7 个空位,
共有 种方法(请您想想为什么不 是
),因此所有不同的
关灯方法有 种。
【王永恒提示】:运用插空法解决排列组
合问题时,一定要注意插空位置包括
先排好元素中间空位
和两端空位。解题过程是先排列,再插空。 例6.
练习:
一张节目表上原有3 个节目,如果保持这3 个节目的相对
顺序不 变,再添加进去2
个新节目,有多少种安排方法?
(国考2008-57) A.20 B.12 C.6 D.4 6
7 8 解排列组
合 应用题的21 种策略
排列组合问题是高考的必考题,它
联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握,
实
践证明,掌握题型和解题方法,识别模式,熟练运用,是解
决排列组合应用题的有效途
径;下面就谈一谈排列组合应
用题的解题策略.
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.
五人并
排站成一排,如果 必须相邻且 在 的右边,那么不同的排
法种数有( ) 9
A、60 种 B、48 种 C、36 种 D、24 种
解析:把 视为一人,且 固定在
的右边,则本题相当于4 人
的全排列, 种,选 .
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 种,再用甲
乙去插6 个空位有 种,不同的排法种数 是
种,选 .
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. 五人并排站成一排,
如果 必须站在 的右边(
可以不相邻)那么不同的排法种
数是 ( ) A、24 种 B、60 种 C、90 种
D、120 种 解
析: 在 的右边与 在 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 种,选 .
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 .
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 种,选 . (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、 种 B、 种 C、 种 D、 种 答
案: . 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
种方法,
再把三组学生分配到三所学校有 种,故共有 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. 10 (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: . 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 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 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
方法,所以共有 ;③若乙参加而甲不参加同理也有 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 种,共有 方
法.所以共有不同
的派遣方法总数为 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 个,
个,合并总计300 个,选 . (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 共有14 个元素,不能被7
整除的数
组成的集合记做 共有86 个元素;由此可知,从 中任取2 个
元素的取法有
,从 中任取一 个,又从 中任取一个共有 ,
两种情形共符合要求的取法有 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 分成四个不相交的子
集,能被 4
整除的数集 ;能被4 除余1 的数集 ,能被 4
除余2 的数集 ,能被4 除余3 的数集
,易见这四个集合
中每一个有25 个元素;从 中任 取两个数符合要;从
中各
取一个数也符合要求;从 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 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 .
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 11
棒的排列},根据求集合元素个数的公式得
参赛方法共有: 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。 例11.1 名老师和4
名获奖同学排成一排照相留念,
若老师不站两端则有不同的排法有多少 种?
解析:老师在
中间三个位置上选一个有 种,4 名同学在其余 4 个位置上
有
种方法;所以 共有 种。.
12.多排问题单排法:把元素排
成几排的问题可归结为一排考虑,再分段处理。
例12.(1)
6 个不同的元素排成前后两排,每排3 个元素,那么不同的
排法种数是(
) A、36 种 B、120 种 C、720 种 D、1440
种
解析:前后两排可看成一排的两段,因此本题可看成6 个
不同的元素排成一排,共 种,选 .
(2)8 个不同的元素排
成前后两排,每排4 个元素,其中某2 个元素要排在前排,
某1
个 元素排在后排,有多少种不同排法? 解析:看成一
排,某2 个元素在前半段四个位置中选排2
个,有 种,某
1 个元素排在后半 段的四个位置中选一个有 种,其余5 个
元素任排5
个位置上有 种,故共有 种排法. 13.“至少”“至
多”问题用间接排除法或分类法:
例13.从4 台甲型和5 台
乙型电视机中任取3 台,其中至少要甲型和乙
型电视机各
一台, 则不同的取法共有 ( ) A、140 种 B、80 种 C、
70
种 D、35 种
解析1:逆向思考,至少各一台的反面就
是分别只取一种型号,不取另一种型号的电视机,
故不同
的取法共有 种,选. 解析2:至少要甲型和乙
型电视机各一
台可分两种情况:甲型1 台乙型2 台;甲型2 台乙 型1
台;
故不同的取法有 台,选 .
14.选排问题先取后排:从几类元素
中取出符合题意的几个元素,再安排到一定的位置上,
可
用先取后排法. 例 14.(1)四个不同球放入编号为 1,2,3,
4
的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多 少种?
解析:
先取四个球中二个为一组,另二组各一个球的方法有 种,
再排:在四个盒中每次排 3
个有 种,故共有 种. (2)9 名
乒乓球运动员,其中男5 名,女4
名,现在要进行混合双
打训练,有多少种不同 的分组方法?
解析:先取男女运动
员各2 名,有 种,这四名运动员混和双打练习有
中排法,
故共有 种.
15.部分合条件问题排除法:在选取的总数中,只
有一部分合条件,可以从总数中减去不符
合条件数,即为
所求. 例15.(1)以正方体的顶点为顶点的四面体共有( )
A、70
种 B、64 种 C、58 种 D、52 种 解析:正方体8
个
顶点从中每次取四点,理论上可构成 四面体,但6 个表面
和6 个对角面
的四个顶点共面都不能构成四面体,所以四
面体实际共有 个. 12
(2)四面体的顶点和各棱中点共10
点,在其中取4 个不共面的点,不同的取法共有( )
A、
150 种 B、147 种 C、144 种 D、141 种 解析:10
个点
中任取 4 个点共有 种,其中四点共面的有三种情况:①在
四面体的四个面
上,每面内四点共面的情况为 ,四个面共
有 个;②过空间四边形各边中点的平行四边形 共3
个;③
过棱上三点与对棱中点的三角形共6 个.所以四点不共面的
情况的种数是 种.
16.圆排问题单排法:把 个不同元素放在
圆周 个无编号位置上的排列,顺序(例如按顺时
钟)不同
的排法才算不同的排列,而顺序相同(即旋转一下就可以重
合)的排法认为是相
同的,它与普通排列的区别在于只计
顺序而首位、末位之分,下列 个普通排列:
在圆排列中只
算一种,因为旋转后可以重合,故认为相同, 个元素的圆
排列数有 种.因此
可将某个元素固定展成单排,其它的 元
素全排列. 例16.5
对姐妹站成一圈,要求每对姐妹相邻,
有多少种不同站法? 解析:首先可让5
位姐姐站成一圈,
属圆排列有 种,然后在让插入其间,每位均可插入其
姐姐
的左边和右边,有2 种方式,故不同的安排方式 种不同站
法. 说明:从
个不同元素中取出 个元素作圆形排列共有 种
不同排法.
17.可重复的排列求幂法:允许重复排列问题的特
点是以元素为研究对象,元素不受位置的
约束,可逐一安
排元素的位置,一般地 个不同元素排在 个不同位置的排列
数有 种方法.
例17.把6 名实习生分配到7 个车间实习共
有多少种不同方法? 解析:完成此事共分6
步,第一步;
将第一名实习生分配到车间有7 种不同方案,第二步:
将
第二名实习生分配到车间也有7 种不同方案,依次类推,由
分步计数原理知共有 种不同
方案. 18.复杂排列组合问题构
造模型法: 例18.马路上有编号为1,2,3…,9
九只路灯,
现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的
二盏或三盏,也
不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有多少种?
解析:把此问题当作一个排对模型,在 6 盏亮灯的 5 个空
隙中插入 3 盏不亮的灯
种方法, 所以满足条件的关灯方案
有10 种.
说明:一些不易理解的排列组合题,如果能转化
为熟悉的模型如填空模型,排队模型,装
盒模型可使问题
容易解决. 19.元素个数较少的排列组合问题可以考虑枚举法:
例
19.设有编号为 1,2,3,4,5 的五个球和编号为 1,2,
3,4,5 的盒子现将这 5
个球 投入5 个盒子要求每个盒
子放一个球,并且恰好有两个球的号码与盒子号码相同
,问
有多 少种不同的方法? 解 析:从5 个球中取出2 个与盒
子对号有 种,还剩下3
个球与3 个盒子序号不能对应, 利
用枚举法分析,如果剩下3,4,5 号球与3,4,5
号盒子
时,3 号球不能装入3 号盒子, 当3 号球装入4 号盒子
时,4,5
号球只有1 种装法,3 号球装入5 号盒子时,4,
5 号球 也只有1
种装法,所以剩下三球只有2 种装法,因
此总共装法数为 种.
20.复杂的排列组合问题也可用分解与
合成法: 例20.(1)30030
能被多少个不同偶数整除? 解
析:先把30030
分解成质因数的形式:
30030=2×3×5×7×11×13;依题意偶因数2 必取,3,
5,
7,11,13 这5 个因数中任取若干个组成成积,所有的偶
因数为 13 个.
(2)正方体8 个顶点可连成多少队异面直
线? 解析:因为四面体中仅有3
对异面直线,可将问题分
解成正方体的8 个顶点可构成多少个 不同的四面体,从正
方体8
个顶点中任取四个顶点构成的四面体有 个,所以8
个顶点可连 成的异面直线有3×58=174
对.
21.利用对应思
想转化法:对应思想是教材中渗透的一种重要的解题方法,它
可以将复杂的
问题转化为简单问题处理. 例21.(1)圆周
上有10
点,以这些点为端点的弦相交于圆内的交点有多少
个?
解析:因为圆的一个内接四边形的两条对角线相交于
圆内一点,一个圆的内接四边形就对
应着两条弦相交于圆
内的一个交点,于是问题就转化为圆周上的10
个点可以确
定多少个不 同的四边形,显然有 个,所以圆周上有10
点,
以这些点为端点的弦相交于圆内的交点有 个. (2)某城市
的街区有12
个全等的矩形组成,其中实线表示马路,从 到
的最短路径有多 少种?
解析:可将图中矩形的一边叫一小
段,从 到 最短路线必须走7 小段,其中:向东4 段,
向
北3 段;而且前一段的尾接后一段的首,所以只要确定向东
走过4 段的走法,便能确定
路径,因此不同走法有 种. 排
列组合问题的求解策略(本周回顾) 方肇飞 (归纳版)
1.
计数原理:①加法原理:N=n1+n2+n3+�6�7+nM (分类)
②乘法原理:N=n1·n2·n3·�6�7nM (分步); 2.
排列(有
序)与组合(无序);排列一般为总元素中选部分,然后对
选出元
素进行安排,要各得其所。(一对一) 3.公式和性
质:(自己写) 4.
排列组合混合题的解题原则:先选后排,
先分再排。 5. 排列组合题的主要解题方法:
解答排列组合
问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是组合问
题,
或者属于排列与组合的混合问题,其次要抓住问题的
本质特征,灵活运用基本
原理和公式进行分析解答。同时
还要注意讲究一些策略和方法技巧,使一些看
似复杂的问
题迎刃而解。下面介绍几种常用的解题方法。 14 一、合理
分类与准确分步法
解含有约束条件的排列组合问题,应按
元素性质进行分类,按事情发生的连
续过程分步,作到分
类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。 例1
、五个人排
成一排,其中甲不在排头,乙不在排尾,不同的排法有( )
A.120 种
B.96 种 C.78 种 D.72 种
分析:由题意可
先安排甲,并按其分类讨论:1)若甲在末尾,剩下四人可
自由 排,有
种排法;2)若甲在第二,三,四位上,则有 种
排法,由分类计数原理, 排法共有 种,选C。
二、正难反
易转化法
对于一些生疏问题或直接求解较为复杂或较为困
难问题,从正面入手情况较
多,不易解决,这时可从反面
入手,将其转化为一个简单问题来处理。 例2、 马路上有
8
只路灯,为节约用电又不影响正常的照明,可把其中的三
只
灯关掉,但不能同时关掉相邻的两只或三只,也不能关
掉两端的灯,那么满足
条件的关灯方法共有多少种? 分
析: 关掉第1 只灯的方法有6
种,关第二只,第三只时需
分类讨论,十分复
杂。若从反面入手考虑,每一种关灯的
方法对应着一种满足题设条件的亮灯与
关灯的排列,于是
问题转化为“在5 只亮灯的4 个空中插入3 只暗灯”的问题。
故关灯方法种数为 。 三、混合问题“先选后排”
对于排列组
合混合问题,可先选出元素,再排列。 例 3、 4
个不同小
球放入编号为1,2,3,4 的四个盒中,恰有一空盒的方 法
有多少种? 分析:
因有一空盒,故必有一盒子放两球。1)
选:从四个球中选2 个有 种, 从4 个盒中选3 个盒有
种;
2)排:把选出的2 个球看作一个元素与其余2 球 共3
个
元素,对选出的3 盒作全排列有 种,故所求放法有 种。
四、
“优先安排法”:以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再
考虑其他元 素.
以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要
求,再考虑其他位置. 例 4、
用0,2,3,4,5,五个数字,
组成没有重复数字的三位数,其中偶数 共有( )。 A. 24
个 B。30 个 C。40 个 D。60 个
[分析]由于该三位数为偶
数,故末尾数字必为偶数,又因为 0 不能排首位,故0 15
就
是其中的“特殊”元素,应该优先安排,按0 排在末尾和 0 不
排在末尾分两
类:1)0 排末尾时,有 个,2)0 不排在末
尾时,则有 个,由分数计数原理, 共有偶数
=30 个,选
B。 五、间接法(总体淘汰法)
对于含有否定字眼的问题,
可以从总体中把不符合要求的除去,此时需注意不
能多减,
也不能少减。 例如在例4 中,也可用此法解答:五个数字
组成三位数的全排列有
个,排好后 发现0 不能排首位,而
且数字3,5 也不能排末位,这两种排法要除去,故有 个
偶
数。 六、局部问题“整体优先法”
对于局部排列问题,可先
将局部看作一个元与其余元素一同排列,然后在进行 局部
排列。
例5、7 人站成一排照相,要求甲乙两人之间恰好隔
三人的站法有多少种? 分析:
甲、乙及间隔的3 人组成一
个“小整体”,这3 人可从其余5 人中选, 有
种;这个“小
整体”与其余2 人共3 个元素全排列有 种方法,它的内部
甲、 乙两人有
种站法,中间选的3 人也有 种排法,故符
合要求的站法共有 种。
七、相邻问题“捆绑法”
对于某几个
元素要求相邻的排列问题,可将相邻的元素看作一个“元”与
其他
元素排列,然后在对“元”内部元素排列。 例6、 7
人
站成一排照相,甲、乙、丙三人相邻,有多少种不同排法?
分析:
把甲、乙、丙三人看作一个“元”,与其余4 人共5 个
元作全排列,有
种排法,而甲乙、丙、之间又有 种排法,
故共有 种排法。 八、不相邻问题“插空法”
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7、在例
6 中,
若要求甲、乙、丙不相邻,则有多少种不同的排法?
分析: 先将其余四人排好有
种排法,再在这人之间及两端
的 5 个“空”中选 三个位置让甲乙丙插入,则有
种方法,这
样共有 种不同排法。 九、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,可先把这几个元素与其他元素
一同排列,
然后用总排列数除以这几个元素的全排列数。
例8、 6 个人排队,甲、乙、丙三人按“甲---乙
---丙”顺序排
的排队方法有多少种? 分析: 不考虑附加条件,排队方法
有
种,而其中甲、乙、丙的 种排法中只有 一种符合条件。
故符合条件的排法有 种。 十、构造模型
“隔板法” 对于较
复杂的排列问题,可通过设计另一情景,构造一个隔板模型
来解决问题。
例9、 方程a+b+c+d=12 有多少组正整数
解? 分析:建立隔板模型:将 12
个完全相同的球排成一
列,在它们之间形成的 11 16 个间隙中任意插入3
块隔板,
把球分成4 堆,而每一种分法所得4 堆球的各堆 球的数目,
即为a,b,c,d
的一组正整解,故原方程的正整数解的组数共
有 。 再如 方程a+b+c+d=12
非负整数解的个数;三项式 ,
四项式 等展开式的项数, 经过转化后都可用此法解。
十
一、分排问题“直排法”
把几个元素排成前后若干排的排列问
题,若没有其它的特殊要求,可采取统一
排成一排的方法
来处理。 例10、7 个人坐两排座位,第一排3 个人,第二
排坐4
个人,则不同的坐法有 多少种? 分析:7
个人可以
在前两排随意就坐,再无其它条件,故两排可看作一排来处
理,不同的坐法共有
种。 十二、表格法 有些较复杂的问
题可以通过列表使其直观化。 例11、9
人组成篮球队,其
中7 人善打前锋,3 人善打后卫,现从中选5 人(两
卫三
锋,且锋分左、中、右,卫分左右)组队出场,有多少种不
同的组队方法?
分析:由题设知,其中有1 人既可打锋,
又可打卫,则只会锋的有6 人,只会 卫的有2
人。列表如
下: 人数 6 人只会锋 2 人只会卫 1 人即锋又卫 结果 不
同 选法
3 2 3 1 1(卫) 2 2 1(锋) 由表知,共有 种方
法。 除
了上述方法外,有时还可以通过设未知数,借助方
程来解答,简单一些的
问题可采用列举法,还可以利用对
称性或整体思想来解题等等。排列组合是高 中数学的重点
和难点之一,也是进一步学习概率的基础。事实上,许多概
率问
题也可归结为排列组合问题。这一类问题不仅内容抽
象,解法灵活,而且解题 过程极易出现“重复”
和“遗漏”的
错误,这些错误甚至不容易检查出来,所
以解题时要注意
不断积累经验,总结解题规律,掌握若干技巧。 6.
在求解
排列与组合应用问题时,应注意: (1)把具体问题转化或归
结为排列或组合问题;
(2)通过分析确定运用分类计数原理
还是分步计数原理; (3)用何种方法?
(4)分析题目条件,
避免“选取”时重复和遗漏; (5)列出式子计算和作答. 三
经
常运用的数学思想是:①分类讨论思想;②转化思想;③对
称思想.
7.解排列组合题的一般思路(步骤)及方法:(刚
开始学时的关键所在,即找 出框架)
a、先分析事件是什
么,并判断完成这件事情是分步还是分类? 17
如分步,则
分几步?每个步骤又分几种情况?
如分类,如何分类,在
你选好某种个人分类方法后则分几类?每类又有几种情
况?在某类中是否依步进行不了还需再分类。
b、先考虑以
上两个原则,再考虑这件事情的发生有无顺序,有序则排列,
无序 则组合;
然后考虑题意,根据题意选择用何种方法:
插空法、优先法、捆绑法、间接法、
去杂法、树形法等等;
一定要确保其中无重复,无遗漏!当然只要找准套路就 没
问题。
题型可由你归纳为排队问题,数字问题和几何问题
(染色)等。要以典型例题
为本来模仿!不要以为是出现
了新问题而束手无策。
同学们在学习时,若能把一个题的
解答分析过程清楚地叙述出来,那么,就一
定对该题该类
都了如指掌了,这正如有的同学为什么帮别人解答了问题提
高了
自己。在此我希望高二(11),(12)班的同学们能
够齐心协力,按时按质完
成每天的任务,不在中途落下。
能把高考中的这 21 分拿到手。同时激发年轻人
的斗志,
无往不胜! 牛刀小试: 1、设集合M={a,b,c,d},
N={a1,b1,c1}, 则M到N 上的映射的个数为_81____. 2、
现有6
张同排连座号的电影票, 分给3 名老师与3 名学生,
要求师生相间而坐, 则不
同的分法数为_____72_______.
3、一名数学教师和四名获奖学生排成一行留影,
若老师不排
在两端, 则共有多少种不同 的排法_______72_____. 4、从
6
台原装计算机和5 台组装计算机中任意选取5 台,其中至
少有原装与组装计算机各 2 台,
则不同的选法有
____350________.
5、集合{-11,-7,0,1,2,3,5}从中每次
取出3 个不重复的元素作为直线
Ax+By+C=0 中的字母A、
B、C, 则斜率小于零的直线共有______70__条.
6、有一个
田字格,用四种不同的颜色去涂,相邻的格子不能用同一种
颜色,则
有____84__种填涂方法。 7、7 人坐成一排照像,
其中甲、乙、丙三人的顺序不能改变且不相邻, 则共有
___240_____ 排法.
8、8 人排成一排, 其中甲、乙、丙三
人中有2 人相邻,但这3 人不同时相邻的排法有
_____21600___种. 解答排列组合应用题的策略(第二周回
顾
)方肇飞07.03.25 解
决排列组合问题要讲究策略,首
先要认真审题,弄清楚是排列(有序)还是组合(无序),
还是
排列与组合混合问题。其次,要抓住问题的本质特征,准确
合理地利 用两个基本原
则进行“分类与分步”。加法原理的
特征是分类解决问题,分类必须满足两个条件:①类 18
与
类必须互斥(不相容),②总类必须完备(不遗漏);乘法 原理
的特征是分步解决问题,
分步必须做到步与步互相独立,
互不干扰并确保连续性。分类与分步是解决排列组合问题
的最基本的思想策略,在实际操作中往往是“ 步”与“类”交
叉,有机结合,可以是类
中有步,也可以是步中有类。
以
上解题思路分析,可以用顺口溜概括为:审明题意,排(组)
分清;合理分类,用
准加乘;周密思考,防漏防重;直接
间接,思路可循;元素位置,特殊先行;一题多解,
检验
真伪。
下面对几种典型的排列组合问题进行策略分析,拟
找到解决相应问题的有效方法。具
体题目在审题时一定要
明白题意,理解对了才能做对。每个字眼都要看清。如种,
个,相
同不相同,不重复或没提到,否则千错万错。有的
题目从不角度做有难易之分,比如从元
素或位置做。一定
打好基础,对定义理解(可以编一个情景)才能在遇到任何
题时充满
自信,进行模仿或变通,找出做题的方法。有时
需要的可能是一点点技巧,公式转化。要
有类比思想,归
一或转化区分。 一、特殊优先,一般在后 对于问题中的特
殊
元素、特殊位置要优先安排。在操作时,针对实际问题,
有时“元 素优先”,有时“位置优先”。
例1 0、2、3、4、5 这
五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有几
个?
练习 1 由数字 1、2、3、4、5 组成没有重复数字的
五位数,其中小于 50000
的偶数共有 __________个(用
数字作答)。 二、排组混合,先选后排
对于排列与组合的
混合问题,宜先用组合选取元素,再进行排列。这就是分组
的作用。
避免直接分配(即分步去做)行不通。 例2 (95 年
全国)4 个不同的小球放入编号为
1、2、3、4 的四个盒内,
则恰有一个空盒的 放法有几种。 练习 2 由数字
1,2,3,
4,5,6,7 组成有 3 个奇数字,2 个偶数字的五位数, 数
字不
重复的有多少个? 三、元素相邻,整体处理
对于某
些元素要求相邻排列的问题,可先将相邻元素捆绑成整体并
看作一个元素再与
其它元素进行排列,同时对相邻元素进
行自排。 例3 5 个男生3
个女生排成一列,要求女生排一
起,共有几种排法? 练习3
四对兄妹站一排,每对兄妹都
相邻的站法有多少种? 四、元素间隔,分位插入
对于某些
元素要求有间隔(本质)的排列,用插入法。不要后来放东
西也认为是插空。 例4
5 个男生3 个女生排成一列,要求
女生不相邻且不可排两头,共有几种排法? 练习4 4 男4
女站成一行,男女相间的站法有多少种? 练习5 从1、2、
�6�7、10
这十个数中任选三个互不相邻的自然数,有几
种不同的取法?
五、元素定序,先排后除或选位不排或先
定后插 19
对于某些元素的顺序固定的排列问题,可先全
排,再除以定序元素的全排,或先在总
位置中选出定序元
素的位置而不参加排列,然后对其它元素进行排列。也可先
放好定序的
元素,再一一插入其它元素。 例6 5
人参加百
米跑,若无同时到达终点的情况,则甲比乙先到有几种情
况? 练习6
要编制一张演出节目单,6 个舞蹈节目已排定
顺序,要插入5 个歌唱节目,则共有 几种插入方法?
六、
“小团体”排列,先“团体”后整体
对于某些排列问题中的某些
元素要求组成“小团体”时,可先按制约条件“组团”并
视为一
个元素再与其它元素排列。 例7
四名男歌手与两名女歌手
联合举行一场演唱会,演出的出场顺序要求
两名女歌手之
间有两名男歌手,则出场方案有几种? 练习7 6
人站成一
排,其中一小孩要站在爸妈之间的站法有多少种? 七、不
同元素进盒,先分堆再排列
对于不同的元素放入几个不同
的盒内,当有的盒内有不小于2 个元素时,不可分批进
入,
必须先分堆再排入。 例8 5 个老师分配到3
个班搞活动,
每班至少一个,有几种不同的分法? 练习8 有6
名同学,
求下列情况下的分配方法数: ①分给数学组3 人,物理组
2 人,化学组1 人;
②分给数学组2 人,物理组2 人,化
学组2 人;
③分给数学、物理、化学这三个组,其中一组
3 人,一组2 人,一组1 人;
④平均分成三组进行排球训
练。 八、相同元素进盒,用档板分隔 例9 10
张参观公园
的门票分给5 个班,每班至少1 张,有几种选法? 练习9
从全校10
个班中选12 人组成排球队,每班至少一人,有
多少种选法? 九、两类元素的排列,用组合选位法
例10 10
级楼梯,要求7 步走完,每步可跨一级,也可跨两级,问有
几种不同的跨法?
练习10 3 面红旗2 面黄旗,全部升上
旗杆作信号,可打出几种不同的信号? 例11 从5
个班中
选10 人组成校篮球队(无任何要求),有几种选法?