排列组合公式

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2020年12月03日 14:18
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2020年12月3日发(作者:孔体仁)


排列组合公式
久了不用竟然忘了

排列定义 从n个不同的元素 中,取r个不重复的元素,按次序排列,称为从n
个中取r个的无重排列。排列的全体组成的集合用 P (n,r)表示。排列的个数用
P(n,r)表示。当r=n时称为全排列。一般不说可重即无重。可重 排列的相应记号为
P(n,r),P(n,r)。
组合定义 从n个不同元素中取r个不 重复的元素组成一个子集,而不考虑其
元素的顺序,称为从n个中取r个的无重组合。
组合的全体组成的集合用C(n,r)表示,组合的个数用C(n,r)表示,对应于可
重组合 有记号C(n,r),C(n,r)。
一、排列组合部分是中学数学中的难点之一,原因在于
(1)从千差万别的实际问题中抽象出几种特定的数学模型,需要较强的抽象思
维能力; < br>(2)限制条件有时比较隐晦,需要我们对问题中的关键性词(特别是逻辑关联词
和量词)准确理 解;
(3)计算手段简单,与旧知识联系少,但选择正确合理的计算方案时需要的思
维量较大;


(4)计算方案是否正确,往往不可用直观方法来检验,要求我们搞清概念、原
理,并具有较强的分析能力。
二、两个基本计数原理及应用
(1)加法原理和分类计数法
1(加法原理
2(加法原理的集合形式
3(分类的要求
每一类中的每一种方法都可以独立地完成此任务;两类不同办法中的具体方
法,互不相同(即
分类不重);完成此任务的任何一种方法,都属于某一类(即分类不漏)
(2)乘法原理和分步计数法
1(乘法原理
2(合理分步的要求
任何一步的一种方法都不能完成此任务,必须且只须连续完成这n步才能完成
此任务;各步计数相互独立 ;只要有一步中所采取的方法不同,则对应的完成此事的
方法也不同 例1:用1、2、3、4、5、6、7、8、9组成数字不重复的六位数
集合A为数字不重复的九位数的集合,S(A)=9~
集合B为数字不重复的六位数的集合。
把集合A分为子集的集合,规则为前6位数相同的元 素构成一个子集。显然各
子集没有共同元素。每个子集元素的个数,等于剩余的3个数的全排列,即3~
这时集合B的元素与A的子集存在一一对应关系,则
S(A)=S(B)*3~
S(B)=9~3~
这就是我们用以前的方法求出的P(9,6)


例2:从编号为1-9的队员中选6人组成一个队,问有多少种选法,
设不 同选法构成的集合为C,集合B为数字不重复的六位数的集合。把集合B
分为子集的集合,规则为全部由 相同数字组成的数组成一个子集,则每个子集都是
某6个数的全排列,即每个子集有6~个元素。这时集 合C的元素与B的子集存在
一一对应关系,则
S(B)=S(C)*6~
S(C)=9~3~6~
这就是我们用以前的方法求出的C(9,6)
以上都 是简单的例子,似乎不用弄得这么复杂。但是集合的观念才是排列组合
公式的来源,也是对公式更深刻的 认识。大家可能没有意识到,在我们平时数物品
的数 量时,说1,2,3,4,5,一共有5个,这时 我们就是在把物品的集合与集
合(1,2,3,4,5)建立一一对应的关系,正是因为物品数量与集合 (1, 2,3,
4,5)的元素个数相等,所以我们才说物品共有5个。我写这篇文章的目的是把这< br>些潜在的思路变得清晰,从而能用它解决更复杂的问题。
例3:9个人坐成一圈,问不同坐法有多少种,
9个人排成一排,不同排法有9~种,对应集合为前面的集合A
9个人坐成一圈的不同之处 在于,没有起点和终点之分。设集合D为坐成一圈
的坐法的集合。以任何人为起点,把圈展开成直线,在 集合A中都对应不同元素,
但在集合D中相当于同一种坐法,所以集合D中每个元素对应集合A中9个元 素,
所以S(D)=9~9
我在另一篇帖子中说的方法是先固定一个人,再排其他人,结果 为8~。这个
方法实际上是找到了一种集合A与集合D之间的对应关系。用集合的思路解决问题
的关键就是寻找集合之间的对应关系,使一个集合的子集与另一个集合的元素形成
一一对应的关系。


例4:用1、2、3、4、5、6、7、8、9组成数字不重复的九位数,但要求1排在
2前面,求符合要求的九位数的个数。
集合A为9个数的全排列,把集合A分为两个集合B 、C,集合B中1排在2前
面,集合C中1排在2后面。则S(B)+S(C)=S(A)
在集合B、C之间建立以下对应关系:集合B中任一元素1和2位置对调形成的
数字,对应集合C中相同 数字。则这个对应关系为一一对应。因此S(B)=S(C)=9~
2
以同样的思路可解出下题:
从1、2、3…,9这九个数中选出3个不同的数作为函数y= ax*x+bx+c的系
数,且要求a>b>c,问这样的函数共有多少个,
例5:M个球装入N个盒子的不同装法,盒子按顺序排列。
这题我们已经讨论过了,我再用更形象的方法说说。
假设我们把M个球用细线连成一排,再 用N-1把刀去砍断细线,就可以把M个
球按顺序分为N组。则M个球装入N个盒子的每一种装法都对应 一种砍线的方法。
而 砍线的方法等于M个球与N-1把刀的排列方式(如两把刀排在一起,就表示相应
的盒子里球数为0)。所以方法总数为C(M+N-1,N-1)
例6:7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________排法. 解:甲、乙、丙三人把其他四人分为四部分,设四部分人数分别
为X1,X2,X3,X4,其中X1,X4》=0,X2,X3》0
先把其余4人看作一样,则不同排法为方程
X1+X2+X3+X4=4的解的个数,令X2=Y2+1,X3=Y3+1
化为求X1 +Y2+Y3+X4=2的非负整数解的个数,这与把2个球装入4个盒子的方
法一一对应,个数为C( 5,3)=10


由于其余四人是不同的人,所以以上每种排法都对应4个人的全排列 4~,所
以不同排法共有C(5,3)*4~=240种。

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