高中排列组合知识点汇总及典型例题
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一.基本原理
1.加法原理:做一件事有n类办法,则完成这件事的方法数等于各类方法数相加。
2.乘法原理:做一件事分n步完成,则完成这件事的方法数等于各步方法数相乘。
注:做一件事时,元素或位置允许重复使用,求方法数时常用基本原理求解。
二.排列:从n
个不同元素中,任取m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一
m
列,叫做从n个不同元素中
取出m个元素的一个排列,所有排列的个数记为A
n
.
1.公式:1.A
n
2.
m
n
n1
n2
……
nm1
规定:0!1
n!
nm
!
(1)
n!n(n1)!,(n1)n!(n1)!
(2)
nn![(n1)1]n!(n1)n!n!(n1)!n!
;
(3)
nn11n1111
(n
1)!(n1)!(n1)!(n1)!n!(n1)!
m
n
三.组合:从
n个不同元素中任取m(m≤n)个元素并组成一组,叫做从n 个不同的m 元素中任取 m
个元素的组合数,记作 Cn 。
n
n1
……
<
br>nm1
A
m
n!
n
1. 公式:
C
m!m!
nm
!
A
m
m
2.组合数性质:
C
n
①
若
C
n
1
m
规定:C
n
0
1
mnmmm1m01nn
C
n
,C
n
C
n
C
n1
,Cn
C
n
……C
n
2
;②;③;④<
br>rrr1r
C
n1
C
n
C
r2
C
r2
rrr1
C
n1
C
n
C
n1
注:C
r
r
C
r
r
1
C
r
r
2
rrr1rr
C
n1
C
n
C
r1
C
r1
C
r2
m<
br>2
C
n
则m
1
=m
2
或m
1+m
2
n
四.处理排列组合应用题
1.①明确要完成的是一件什么事(审题) ②有序还是无序 ③分步还是分类。
2.解排列、组合题的基本策略
(1)两种思路:①直接法;
②间接法:对有限制
条件的问题,先从总体考虑,再把不符合条件的所有情况去掉。这是解决排列组合应用题时一种常用的解题方法。
(2)分类处理:当问题总体不好解决时,常分成若干类,再由分类计数原理得出结论。注意:分类不重
复不遗漏。即:每两类的交集为空集,所
有各类的并集为全集。
(3)分步处理:与分类处理
类似,某些问题总体不好解决时,常常分成若干步,再由分步计数原理解决。在处理排列组合问题时,常常既要分
类,
又要分步。其原则是先分类,后分步。
(4)两种途径:①元素分析法;②位置分析法。
3.排列应用题:
(1)穷举法(列举法):将所有满足题设条件的排列与组合逐一列举出来;
(2)、特殊元素优先考虑、特殊位置优先考虑;
(3).相邻问题:捆邦法:
对于某些元
素要求相邻的排列问题,先将相邻接的元素“捆绑”起来,看作一“大”元素与其余元素排列,然后再对相邻元素
内部进行排列。
(4)、全不相邻问题,插空法:某些元素不能相邻或某些元素要在某特殊位置时可
采用插空法.即先安排好没有限制条件的元素,然后再将不相
邻接元素在已排好的元素之间及两端的空隙
之间插入。
(5)、顺序一定,除法处理。先排后除或先定后插
解法一:对于某几个元素按
一定的顺序排列问题,可先把这几个元素与其他元素一同进行全排列,然后用总的排列数除于这几个元素的全排列
数。
即先全排,再除以定序元素的全排列。
解法二:在总位置中选出定序元素的位置不参加排
列,先对其他元素进行排列,剩余的几个位置放定序的元素,若定序元素要求从左到右或从右
到左排列,
则只有1种排法;若不要求,则有2种排法;
(6)“小团体”排列问题——采用先整体后局部策略
对于某些排列问题中的某些元素要求组成“小团体”时,可先将“小团体”看作一个元素与其余元素排列
,最后再进行“小团体”内部的排列。
(7)分排问题用“直排法”把元素排成几排的问题,可归纳为一排考虑,再分段处理。
(8).数字问题(组成无重复数字的整数)
① 能被2整除的数的特征:末位数是偶数;不
能被2整除的数的特征:末位数是奇数。②能被3整除的数的特征:各位数字之和是3的倍数;
③能被9整除的数的特征:各位数字之和是9的倍数④能被4整除的数的特征:末两位是4的倍数。
⑤能被5整除的数的特征:末位数是0或5。
⑥能被25整除的数的特征:末两位数是25,50,75。
⑦能被6整除的数的特征:各位数字之和是3的倍数的偶数。
4.组合应用题:(1).“至少”“至多”问题用间接排除法或分类法: (2).
“含”与“不含” 用间接排除法或分类法:
3.分组问题:
均匀分组:分步取,得组合数相乘,再除以组数的阶乘。即除法处理。
非均匀分组:分步取,得组合数相乘。即组合处理。
混合分组:分步取,得组合数相乘,再除以均匀分组的组数的阶乘。
4.分配问题:
定额分配:(指定到具体位置)即固定位置固定人数,分步取,得组合数相乘。
随机分配:(
不指定到具体位置)即不固定位置但固定人数,先分组再排列,先组合分堆后排,注意平均分堆除以均匀分组组数
的阶乘。
5.隔板法: 不可分辨的球即相同元素分组问题
例1.电视台连续播放6个广
告,其中含4个不同的商业广告和2个不同的公益广告,要求首尾必须播放公益广告,则共有
种不同的
播放方式(结果用数值表示).
2424
解:分二步:首尾必须播放公益广
告的有A
2
种;中间4个为不同的商业广告有A
4
种,从而应当填
A
2
·A
4
=48. 从而应填48.
例3.6人排成一行,甲不排在最左端,乙不排在最右端,共有多少种排法?
解一:间接法:
即
6554
A
6
A
5
A
5
A
4
720212024504
解二:(1)分类求解:按甲排与不排在最右端分类.
(1)
甲排在最右端时,有
共有
114
A
5
5
种排法; (2)
甲不排在最右端(甲不排在最左端)时,则甲有
A
4
种排法,乙有
A
4
种排法,其他人有
A
4
种排法,
1111
A
4<
br>A
4
A
4
4
种排法,分类相加得共有
A
5<
br>5
+
A
4
A
4
A
4
4
=5
04种排法
例.有4个男生,3个女生,高矮互不相等,现将他们排成一行,要求从左到右,女生从矮
到高排列,有多少种排法?
分析一:先在7个位置上任取4个位置排男生,有A
7
种
排法.剩余的3个位置排女生,因要求“从矮到高”,只有1种排法,故共有A
7
·1=840
种.
1.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
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
C
9
333
C
4
C
5
70种,选.
C
2112
C
5
C
4
70
台,选
C
.
44
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
C
5
C
4
2.从5名男生和4名女生中选出4人去参加辩论比赛(1)如果4人中男生和女生各选2人,有
种选法; (2)如果男生中的甲与女生中的
乙必须在内,有 种选法;
(3)如果男生中的甲与女生中的乙至少要有1人在内,有 种选法;
(4)如果4人中必须既有男生又有女生,有
种选法
分析:本题考查利用种数公式解答与组合相关的问题.由于选出的人没有地位的差异,所以是组合问题.
解:(1)先从男生中选2人,有
C
5
种选法,再从女生中选2人,有
C
4
种选法,所以共有
C
5
C
4
=60(种);
(2)除去甲、乙之外,其余2人可以从剩下的7人中任意选择,所以共有
C
2
C
7
=21(种);
(3)在9人选4人的选法中,把甲和乙都不在内的去掉,得
到符合条件的选法数:
C
9
4
22
2222
C
7
4
=91(种);
4
C
5
4
C
4
=120(种).
1
31322332
直接法,则可分为3类:只含甲;只含乙;同时含甲和乙,得到符合条件的方法数C
1
=91(种).
C
7
C
1
C
7
C
2
C
7
C
7
C
7
C
7
(4)在9人选4人的选法中,把只有男生和只有女生的情况排除掉,得到选法总数
C
9
直接法:分别按照含男生1、2、3人分类,得到符合条件的选法为
C
5
C
4
13
4
231
C
5
2
C<
br>4
C
5
C
4
=120(种).
1.6个人分乘两辆不同的汽车,每辆车最多坐4人,则不同的乘车方法数为( )
A.40 B.50 C.60 D.70
C
6
[解析] 先分组再排列,一组2人一组4人有C=15种不同的分法;两组各3人共有
2
=1
0种不同的分法,所以乘车方法数为25×2=50,故选
A
2
B.
2.有6个座位连成一排,现有3人就坐,则恰有两个空座位相邻的不同坐法有( )
A.36种 B.48种 C.72种 D.96种
32
[解析] 恰有两个空座位相邻,相当于两个空位与第三个空位不相邻,先排三个人,然后插空,从而共A
3
A
4
=72种排法,故选C.
3.只用1,2,3三个数字组成一个四
位数,规定这三个数必须同时使用,且同一数字不能相邻出现,这样的四位数有( )
A.6个
B.9个 C.18个 D.36个
1
[解析] 注意题中条件的要求,
一是三个数字必须全部使用,二是相同的数字不能相邻,选四个数字共有C
3
=3(种)选法,
即1231,1232,1233,
22
而每种选择有A
2
×C
3<
br>=6(种)排法,所以共有3×6=18(种)情况,即这样的四位数有18个.
4.男女学生共有8人,从男生中选取2人,从女生中选取1人,共有30种不同的选法,其中女生有(
)
A.2人或3人 B.3人或4人 C.3人 D.4人
21
[解析] 设男生有
n
人,则女生有(8-
n
)人,由题意可得C
n
C
8-
n
=30,解得
n
=5或
n
=6,
代入验证,可知女生为2人或3人.
5.某幢楼从二楼到三楼的楼梯共10级,上楼可以一步上一级,
也可以一步上两级,若规定从二楼到三楼用8步走完,则方法有( )
A.45种
B.36种 C.28种 D.25种
2
[解析] 因为10÷8的余数为
2,故可以肯定一步一个台阶的有6步,一步两个台阶的有2步,那么共有C
8
=28种走法.
6.某公司招聘来8名员工,平均分配给下属的甲、乙两个部门,其中两名英语翻译人员不能分在同一个
部门,另外三名电脑编程人员也不能全分
在同一个部门,则不同的分配方案共有( )
A.24种 B.36种 C.38种 D.108种
[解析] 本题考
查排列组合的综合应用,据题意可先将两名翻译人员分到两个部门,共有2种方法,第二步将3名电脑编程人员分
成两组,一组
112
1人另一组2人,共有C
3
种分法,然后再分到两部门去
共有C
3
A
2
种方法,第三步只需将其他3人分成两组,一组1人另一组2人
即可,由于是每个
1121
部门各4人,故分组后两人所去的部门就已确定,故第三步共有C<
br>3
种方法,由分步乘法计数原理共有2C
3
A
2
C
3
=36(种).
7.已知集合
A
={5},
B
={1,2
},
C
={1,3,4},从这三个集合中各取一个元素构成空间直角坐标系中点的坐标,则确
定的不同点的个数为( )
A.33 B.34 C.35 D.36
13
[解析]
①所得空间直角坐标系中的点的坐标中不含1的有C
2
·A
3
=12个; <
br>133
②所得空间直角坐标系中的点的坐标中含有1个1的有C
2
·A
3
+A
3
=18个;
1
③所得空间直角坐标系中的点的坐标中含有2个1的有C
3
=3个.
故共有符合条件的点的个数为12+18+3=33个,故选A.
8.由1、2、3、4、5、6组成没有重复数字且1、3都不与5相邻的六位偶数的个数是( )
A.72 B.96 C.108 D.144
212233
[解析] 分两类:若1与3相邻,有A
2
·C
3<
br>A
2
A
3
=72(个),若1与3不相邻有A
3
·A
3
=36(个)
故共有72+36=108个.
9.如果在一周内(周一
至周日)安排三所学校的学生参观某展览馆,每天最多只安排一所学校,要求甲学校连续参观两天,其余学校均只
参观一天,
那么不同的安排方法有( )
A.50种 B.60种
C.120种 D.210种
1
[解析] 先安排甲学校的参观时间,一周内两天连
排的方法一共有6种:(1,2)、(2,3)、(3,4)、(4,5)、(5,6)、(6,7),甲任选一
种为C
6
,然后
212
在剩下的5天中任选2天有序地安排其余两所学校参观
,安排方法有A
5
种,按照分步乘法计数原理可知共有不同的安排方法C
6
·
A
5
=120种,故选
C.
10.安排7位工作人员在5月1日到5月7日
值班,每人值班一天,其中甲、乙二人都不能安排在5月1日和2日,不同的安排方法共有________种.(用数字作答)
25
[解析] 先安排甲、乙两人在后5天值班,有A
5
=20(种)排法,其余5人再进行排列,有A
5
=120(种)排法,所以共有20
×120=2400(种)安排
2
6
3
方法.
11
.今有2个红球、3个黄球、4个白球,同色球不加以区分,将这9个球排成一列有________种不同的排
法.(用数字作答)
423
[解析] 由题意可知,因同色球不加以区分,实际上是一个组
合问题,共有C
9
·C
5
·C
3
=1260(种)排法.
12.将6位志愿者分成4组,其中两个组各2人,另两个组各1人,分赴世博会的四个不同场馆服务,
不同的分配方案有________种(用数字作答).
22
C
6
C
4
4
[解析] 先将6名志愿者分为
4组,共有
2
种分法,再将4组人员分到4个不同场馆去,共有A
4
种分法,
故所有分配
A
2
22
C
6
·C
4
4
方案有:
2
·A
4
=1 080种.
A
2
13
.要在如图所示的花圃中的5个区域中种入4种颜色不同的花,要求相邻区域不同色,有________种不同
的种法(用数
字作答).
[解析] 5有4种种法,1有3种种法,4有2种种
法.若1、3同色,2有2种种法,若1、3不同色,2有1种种法,
∴有4×3×2×(1×2+1×
1)=72种.
14. 将标号为1,2,3,4,5,6的6张卡片放入3个不同的信封中.若每个
信封放2张,其中标号为1,2的卡片放入同一信封,则不同的方法
共有
(A)12种
(B)18种 (C)36种 (D)54种
【解析】标号
1,2的卡片放入同一封信有种方法;其他四封信放入两个信封,每个信封两个有种方法,共有种,
故选
B.
15. 某单位安排7位员工在10月1日至7日值班,每天1人,每人值班1天,若7位员工中
的甲、乙排在相邻两天,丙不排在10月1日,丁不
排在10月7日,则不同的安排方案共有
A. 504种 B. 960种 C.
1008种 D. 1108种
解析:分两类:甲乙排1、2号或6、7号 共有
2
214
A
2<
br>A
4
A
4
种方法
24113
(A
4
A
3
A
3
A
3
)
种方法
甲乙排中间,丙排7号或不排7号,共有
4A
2
故共有1008种不同的排法