排列组合问题,看这个就够了!

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2020年12月12日 07:38
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好听的群名称-阿莫西林胶囊的作用

2020年12月12日发(作者:谷丽城)


排列组合问题也是公考中一个比重较大的问题,也是公考的重点和难点之一,也
是进一步 解答概率的基础。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,最终达到能够灵活运用。


先说排列组合, 分类用加法,分步用乘法,排列P与顺序有关,排列C与顺序
无关
两个大类:
1、分类计数原理(加法原理) 完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有
m
1
种不同的方法,在第2类办法中有m
2
种不同的方法,„,在 第n类办法中
有m
n
种不同的方法,那么完成这件事共有:N=m
1
+m
2
+„+m
n
种不同的方法.

2、分步计数原理(乘法原理) 完成一件事,需要分成n个步骤,做第1步有
m
1< br>种不同的方法,做第2步有m
2
种不同的方法,„,做第n步有m
n
种 不同的
方法,那么完成这件事共有:N=m
1
.m
2
„m
n
种不同的方法.

分类计数原理和分步计数原理区别 :



1、分类计数原理方法相互独立,任何一种方法都可以独立地完成这件事。
2、分 步计数原理各步相互依存,每步中的方法完成事件的一个阶段,不能完成
整个事件.





解决排列组合综合性问题的一般过程如下
1.认真审题弄清要做什么事
2.怎样做才能完成所要做的事,即采取分步还是分类,或是分 步与分类同时进行,
确定分多少步及多少类。
3.确定每一步或每一类是排列问题(有序)还 是组合(无序)问题,元素总数是多少
及取出多少个元素.
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



以下是解解决排列组合综合性问题,往往类与步交叉,因此必须掌握一些常用的
解题策略







排列组合从解法上看,大致有以下几种:


(1)有附加条件的排列组合问题,大多需用分类讨论的方法;


(2)排列与组合的混合型问题,需分步骤,要用乘法原理解决;



1


(3)不相邻问题插空法,相邻问题捆绑法;
(4)排除法,将不符合条件的排列或组合剔除掉;


(5)枚举法,将符合条件的所有排列或组合一一写出来,或写出一部分发现规律;



(6)定序问题“无序化”,即若某几个元素必须保持一定的顺序,则可按通常排
列后再除以这几个元素的排列数;


(7)隔板法,例如:10个相 同的小球分给三人,每人至少1个,有多少种方法?
可将10个球排成一排,再用2块“隔板”将它们分 成三个部分,有C
9
2
种方法。




整个解题过程遵循的基本原则是:“特殊对象优先考虑”、先“分类”后
“分步” 、先“取”后“排”等原则。 突出分类相加,分步相乘;有序排
列,无序组合; 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等。解此类题常用的数学思 想是:分类讨论的思想,
转化思想和对称思想等三种。



排列组合问题经典题型与通用方法 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.A、B、C、D、E五人并排站成一排,如果A、B必须相邻且B在A的右边,
则不同的排法有多少


根据题意,A、B必须相邻且B在A的右边,视A、B为一 个元素,且只有一种
排法;将A、B与其他3个元素,共4个元素排列,由乘法计数原理可得答案.

解答:根据题意,A、B必须相邻且B在A的右边,视A、B为一个元素,且只
有一种排法;
将A、B与其他3个元素,共4个元素排列,
即A
4
4
=24,
则符合条件的排法有1×24=24种;

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( )
由于甲、乙两人必需不相邻,先排列其它5个人,共有A
5
5
种结果,出现6个空,
从这6个空中选出2个空排上甲、乙即可写出结果.


解答:因为甲、乙两人必需不相邻,
所以先排列其它5个人,共有A
5
5
种结果,
再在五个人形成的6个空中选2个位置排列,共有A62种结果,
∴不同的排法的种数是A
5
5
A
6
2
=3600

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.









2


例3.A,B,C,D,E五人并排站成 一排,如果B必须站在A的右边(A、B可以不相
邻)那么不同的排法有多少

根据题意,首先计算五人并排站成一排的情况数目,进而分析可得,B站在A的
左边与B站在A的右 边是等可能的,使用倍分法,计算可得答案.


解答:根据题意,使用倍分法,
五人并排站成一排,有A
5
5
种情况,
而其中B站在A的左边与B站在A的右边是等可能的,
则其情况数目是相等的,
则B站在A的右边的情况数目为 12×A
5
5
=60,

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多少?
首 先计算4个数字填入4个空格的所有情况,进而分析计算四个数字全部相同,
有1个数字相同的情况,有 2个数字相同情况,有3个数字相同的情况数目,
由事件间的相互关系,计算可得答案.


解答:根据题意,数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,共
A
4
4
=24种填法,
其中,四个数字全部相同的有1种,
有1个数字相同的有4×2=8种情况,
有2个数字相同的有C
4
2
×1=6种情况,
有3个数字相同的情况不存在,
则每个方格的标号与所填的数字均不相同的填法有24-1-8-6=9种,

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.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,不同的选法种数是多少?
首先分析题目求不同的选法种数,故可先从10人中选出4 个人,再在这4个人
中选两个从事甲任务,剩下的两个人从事乙或丙任务,即可列出式子,求解得到答案.


解答:分析题目先从10人中选出4个人,再在这4个人中选两个从事 甲任务,
剩下的两个人从事乙丙任务.
故可列出:C
10
4
•C< br>4
2
•A
2
2
=2520.

6.
全员分配问题分组法:

例6.5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
( )
由题意知先把5本书中的两本捆起来看做一个元素,这一个元素和其他的三个元

3














素在四个位置全排列,根据分步计数原理两个过程的结果数相乘得到结果.


解答:由题意知先把5本书中的两本捆起来看做一个元素共有C
5
2

这一个元素和其他的三个元素在四个位置全排列共有A
4
4

所以分法种数为C
5
2
•A
4
4
=240.

7.名额分配问题隔板法:
例7:10名优秀学生全部保送到7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?
由题意知十个报送名额之间没有区别,可将原 问题转化为10个元素之间有9个
间隔,要求分成7份,每份不空,使用插空法,相当于用6块档板插在 9个间
隔中,计算可得答案.
解答:根据题意,将10个名额,分配给7所学校,每校至少有1个名额,
可以转化为10个元素之间有9个间隔,要求分成7份,每份不空;
相当于用6块档板插在9个间隔中,
共有C
9
6
=84种不同方法.
所以名额分配的方法共有84种.














4
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A
8
4

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A
8
3
种方法,
所以共有3 A
8
3
种方法;


③若乙参加而甲不参加同理也有3A
8
3

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A
8
2
种, 共有7A
8
2
方法。所以共有不同的派遣方法总数为4088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 情况分别计数再相加。

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多少?
由题意知本题是一个分类计数问题,由题意知 个位数字小于十位数字,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A
5
5
个、A
4
1
A
3
1
A
33
个、
A
3
1
A
3
1
A
3< br>3
个、A
2
1
A
3
1
A
3
3
个、A
3
1
A
3
3
个,根据分类计数原理得到结 果.


解答:由题意知本题是一个分类计数问题
由题意知个位数字小于十位数字,
所以个位数字只能是0,1,2,3,4共5种类型, < br>每一种类型分别有A
5
5
个、A
4
1
A
3< br>1
A
3
3
个、A
3
1
A
3
1
A
3
3
个、A
2
1
A
3
1A
3
3
个、A
3
1
A
3
3






所以共有A
5
5
+A
4
1
A
3
1
A
3
3
+A
3
1
A
3
1
A
3
3
+A< br>2
1
A
3
1
A
3
3
+A
3
1
A
3
3
个=300,

(2)在1,2,3,„,1000中,能被5整除的数一共有多少个
解题:由1,2,3, „,1000中,能被5整除的数,第一个数是5,最后一个
数是1000,所有的这些数构成了一个公 差为5的等差数列,由等差数列的性质
计算出项数即可解答:解:由题意1,2,3,„,1000中, 能被5整除的数,
第一个数是5,最后一个数是1000,所有的这些数构成了一个公差为5的等差数列,
故有1000=5+5(n-1)
解得n=200
所以答案为200








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?
本题可以用两种不同的方法来解,第 一种方法问题分成甲、乙两人均不参加,甲、
乙两人有且仅有一人参加,甲、乙两人均参加,列出结果数 ,根据分类计数原理
得到结果.
第二种解法是先做出所有的情况六人中取四人参加的种数,减 去甲、乙两人中至
少有一人不排在恰当位置的种数,这样就重复剪掉了两个人同时不合题意的结果
数,再加上.


解答:法一:有题意知本题是一个分类计数问题,
问题分成三类:(1)甲、乙两人均不参加,有A
4
4
种;
(2) 甲、乙两人有且仅有一人参加,有2C
4
3
(A
4
4
-A< br>3
3
)种;
(3)甲、乙两人均参加,有C
4
2
( A
4
4
-2A
3
3
+A
2
2
)种 .
故共有252种.

法二:六人中取四人参加的种数为A
6
4

除去甲、乙两人中至少 有一人不排在恰当位置的有C
2
1
A
5
3
种,
因前后把甲、乙两人都不在恰当位置的种数A
4
2
减去了两次.
故 共有A
6
4
-C
2
1
A
5
3
+A
4
2
=252种.












注意:对于带有限制条件的排列 、组合计数原理综合题,一般用分类讨论或间接
法两种方法处理.比如五个人站成一排,甲不在排头,乙 不在排尾的方法数.

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。


5



例11. 若4名男生,4名女生排成一排,女生不排两端,则有多少种不同排法?
本题是一 个有限制条件的站队问题,根据4名男生,4名女生排成一排,女生不
排两端,可以先从4个男生中选2 个排在两端,其余6个人在中间的6个位置
上全排列,得到结果.解答:解:由题意知4名男生,4名女 生排成一排,女生
不排两端,
可以先从4个男生中选2个排在两端,
其余6个人在中间的6个位置上全排列,
共有A
4
2
A
6
6
=8640种结果,
故答案为:8640

注意:站队问题是排列组合中的典型问题,解题时要先排限 制条件多的元素,把
限制条件比较多的元素排列后,再排没有限制条件的元素,最后要用计数原理得到结果.

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.有两排座位,前排4个座位,后排5个座位,现安排2人入座,并且这2
人不相邻(一 前一后也视为不相邻),那么不同坐法的种数为多少
按两人在前排、后排、前后各一人,三种情况,一一求解即可.
解答:解:两人都在前排,方法是3×2=6种,
两人都在后排,方法是6×2=12种;
前、后各一人,方法是5×4×2=40种;
符合题意的方法是:6+12+40=58种

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 多少?
分步乘法计数原理.分析:本题既有分类计数原理也有分步计数原理.
解答:甲型1台与乙型 电视机2台共有4•C
5
2
=40;甲型2台与乙型电视机1台
共有C
4
2
•5=30;不同的取法共有70种

注意:注意分类计数原理和分步计数原理都存在时,一般先分类后分步.

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?
由题意知需要先选两个元素作为一组再排列,恰有一个盒子中有2个小球,从4

6


个小球中选两个作为一个元素,同另外两个元素在三个位置全排列,根据分步计
数原理得到结果.
解答:四个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子中,
恰有一个空盒,说明恰有一个盒子中有2个小球,
从4个小球中选两个作为一个元素,同另外两个元素在三个位置全排列
故共有C
4
2
A
4
3
=144种不同的放法.
所以答案为144.

注意:本题考查分步计数原理,是一个基础题,解题的过程 中注意这种有条件的
排列要分两步走,先选元素再排列.


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.以正方体的顶点为顶点的四面体共有多少?
以一个正方体的顶点为顶点中任意选4个除去在同一个平面上的点,可得四面体
的个数. 解答:正方体的8个顶点中任取4个共有C84=70个不能组成四面体的4个顶
点有,已有的6个 面,对角面有6个所以以一个正方体的顶点为顶点的四面体共
有:70-12=58个











16.圆排问题单排法:把个不同元素放在圆周n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n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,n个元素的圆排列数
有n!m种.因此可将某个元素固定展成单排,其它的n -1元素全排列.

例16. 一环形花坛分为A、B、C、D四块,要求在每块里种一种花,且相邻的2
块种不同的花.
(1)若在三种花种选择两种花种植,有多少种不同的种法?
(2)若有四种花可供选择,种多少种花不限,有多少种不同的种法?

(1)本 题是一个分步计数问题,三种花中选择2种花有C
3
2
种方法.对应每一
种选 法有两种种法.得到结果.
(2)本题是一个分步计数问题,A有4种选择,B有3种选择,若C与A 相同,
则D有3种选择,若C与A不同,则C有2种选择,D也有2种选择,得到结
果.



解答:(1)由题意知本题是一个分步计数问题,
三种花中选择2种花有C
3
2
=3种方法.





7


对应每一种选法有两种种法.
依据分步计数原理,共有2C
3
2
=6种种法.
(2)由题意知本题是一个分步计数问题,
A有4种选择,B有3种选择,
若C与A相同,则D有3种选择,
若C与A不同,则C有2种选择,D也有2种选择
故共有4×3×(3+2×2)=84(种)

注意:本题解题的关键是看清条件中对于元素的限制,相邻两块地所中的花要不
同.


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n个不同元素排在m个不同位
置的排列数有多 少种方法.

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7
6
种不同方案.









18.复杂排列组合问题构造模型法:

例18. 某城市新修建的一 条道路上有12盏路灯,为了节省用电而又不能影响正
常的照明,可以熄灭其中的3盏灯,但两端的灯不 能熄灭,也不能熄灭相邻的两
盏灯,则熄灯的方法有多少种?


根据题意, 先将亮的9盏灯排成一排,分析可得有8个符合条件的空位,用插空
法,再将插入熄灭的3盏灯插入8个 空位,用组合公式分析可得答案.
解答:本题使用插空法,先将亮的9盏灯排成一排,
由题意,两端的灯不能熄灭,则有8个符合条件的空位,
进而在8个空位中,任取3个插入熄灭的3盏灯,
有C
8
3
种方法,


注意:本题考查组合的应用,要灵活运用各种特殊方法,如捆绑法、插空法.

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?
本题投放球有 两种方法,一种是投入到与编号相同的盒子内,另一种是投入到与
编号不同的盒子内,故应分步完成.先 在五个球中任选两个球投放到与球编号相








8


同的盒子,剩下的三个球投放球的方法要注意列举,根据分步计数原理得到结果.
解答:由题意知本题投放球有两种方法,一种是投入到与编号相同的盒子内,
另一种是投入到与编号不同的盒子内,故应分步完成.
因为先在五个球中任选两个球投放到与球编号相同的盒子内有C
5
2
种;
剩下的三个球,不妨设编号为3,4,5,投放3号球的方法数为C
2
1,
则投放4,5号球的方法只有一种,
根据分步计数原理共有C
5
2
•C
2
1
=20种.

注意:五个球分别投放到五个盒子内,恰好有 两个球的编号与盒子的编号相同,
则其他三个球必不能投放到与球的编号相同的盒子内,此时,这三个球 与对应的
三个盒子,就成了受限的特殊元素与特殊位置.


20.复杂的排列组合问题也可用分解与合成法:
例20.以正方体的顶点为线段的端点,则这8个点可构成的异面直线的对数为多
少?
通过对异面直线的两条线进行分类分了4类,每一类中求得异面直线的对数,再
求出四类的和即可.
解答:解:正方体任意两条对角线必相交;包含一条对角线的异面直线对数有,
(6+6)×4 =48对;
不含任何一条对角线的,即都位于6个面上的,两条面对角线的有(5×12)
÷2=30对,
一条面对角线和一条边的有6×12=72,
两条边的有(4×12)÷2=24,
所以共有48+30+72+24=174对异面直线



















注意:这个就和几何联系在一起,判断两条直线 是否是异面直线,一般利用异面
直线的判定定理:过平面外一点与平面内不过该点的直线是异面直线.
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.在一个圆周上有10个点,把它们两两相连,问共有多少条不同的线段?
顺次连接各点得到一个10边形,其边数为10,再计算出其对角线条数即可.
解答:解:顺次连接各点,得到一个证10边形.
正10边形有10条边,10个顶点,每个顶点有7条对角线,故共有7×10条对
角线,
由于每条对角线被重复计算了两次,
所以有对角线70÷2=35条.
故共有线段10+35=45条.






9





注意:此题实质是考查正多边形的边数和对角线的条数的计算,要注意对角线不
可重复计算.
22.全错位排列问题公式法:全错位排列问题(贺卡问题,信封问题)记住公式即



瑞士数学家欧拉按一般情况给出了一个递推公式: 用A、B、C„„表示写着n
位友人名字的信封,a、b、c„„表示n份相应的写好的信纸。把错装的总数为
记作f(n) 。假设把a错装进B里了,包含着这个错误的一切错装法分两类:
(1)b装入A里,这时每种错装的 其余部分都与A、B、a、b无关,应有f(n-2)
种错装法。
(2)b装入A、B之外的一个信封,这时的装信工作实际是把(除a之外的)
份信纸b、c „„装入(除B以外的)n-1个信封A、C„„,显然这时装错的
方法有f(n-1)种。
总之在a装入B的错误之下,共有错装法f(n-2)+f(n-1)种。a装入C,装入D„„
的n- 2种错误之下,同样都有f(n-2)+f(n-1)种错装法,因此: 得到一个递推公
式: f(n)=(n-1) {f(n-1)+f(n-2)},分别带入n=2、3、4等可推得结果。


也可用迭代法推导出一般公式:

应该指出的是,以上介绍的各 种方法是解决一般排列组合问题常用方法,并
非绝对的。数学是一门非常灵活的课程,同一问题有时会有 多种解法,这时,要
认真思考和分析,灵活选择最佳方法.还有像多元问题“分类法”、环排问题“线< br>排法”、“等概率法”等在此不赘述了。
概率是排列组合的衍射,概率分母永远是你要取的数字 比如10件产品2件次品,
从中取2件,恰好是合格的概率 你先想是排列还是组合 没有顺序就是组合题中
说到从中取2件就是10个取2所以分母就是C
10
2
分子永远都是他所提的要求 题
中说都要求是合格的 你想合格一共有8个那就是8个里面取2个, C
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