分类讨论解决排列组合问题
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分类讨论解决排列组合问题
排列组合问题是历年高考的必考点,求解这类问题往往有多
个不同的思路,若选
择方法得当,求解过程简单,容易让人接受;否则复杂难解且易犯“重复”或“遗漏
”
等错误.因此,排列组合问题是高中数学的难点之一。本文试图从分类讨论思想方法
出发,给
出解决这些问题的一个有效方法,有效避免出现“重复”和“遗漏”等错解.
一、解决站位问题 1、有5名男生,4名女生排成一排,要求甲男生不站在排头,乙女生不站有排尾,
则不同的排法有
多少种?
8
解析:将排法分成两类:一类是甲站在排尾,其余的可全排,有
A
8
种排法;另
1
一类是甲既不排尾又不站在排头有
A
7
种
站法,乙不站在排尾而站在其它位置,其余的
1178117
可全排,有
A
7
种排法,故不同的排法共有
A
8
+
A
7
=2872
80种.
A
7
A
7
A
7
A
7<
br>2、(08年辽宁卷)一生产过程有4道工序,每道工序需要安排一人照看.现从甲、
乙、丙等6
名工人中安排4人分别照看一道工序,第一道工序只能从甲、乙两工人中
安排1人,第四道工序只能从甲
、丙两工人中安排1人,则不同的安排方案共有( )
A.24种 B.36种
C.48种 D.72种
解析:按题目要求分成两类解决,①第一道工序安排甲,第四道工序安排丙
,安
22
排方案有
A
4
②第一道工序安排乙,第四道工序安排甲或丙
,安排方案有
2A
4
12
;
24
种方案,共计12+2
4=36种不同的安排方案.故应选择B选项.
二、解决染色问题
3.(2003年全国高
考题)如图所示,一个地区分为5个行政区域,现给地图着色,
要求相邻区域不得使用同一颜色,现有4
种颜色可供选择,则不同的着方法共有多少
种?
解析:依题意至少要用3种颜色,
①当先用三种颜色时,区域2与4必须同色,区域
3与5必须同色,故有
A
种;
3
4
3
2
1
4
5
4
②
当用四种颜色时,若区域2与4同色,则区域3与5不同色,有
A
4
种;若区
44
域3与5同色,则区域2与4不同色,有
A
4
种,故用四种颜色时共有2
A
4
种.由加法
34
原理可知满足题意的着色方法共有
A<
br>4
+2
A
4
=24+2
24=72.
1
4.如图, 6个扇形区域A、B、C、D、E、F,现给这6个区域着色
,要求同一区
域涂同一种颜色,相邻的两个区域不得使用同一种颜色,现有4种不同的颜色可供选
择,则不同的着色方法共有多少种?
解析:(1)当相间区域A、C、E着同一种颜色时,
有4种着色方法,此时,B、D、F各有3种着色方法,
此时,B、D、F各有3种着色方法故有
4333108
种方
法.
2
(2)当相间区域A、C、E着色两不同的颜色时,有
C
3
2A
4
种着色方法,此时B、D、
22
F有
322
种
着色方法,故共有
C
3
A
4
322432
种着色方
法.
3
(3)当相间区域A、C、E着三种不同的颜色时有
A
4
种
着色方法,此时B、D、F
C
D
E
F
B
A 3
各有2种着色方法。此时共有
A
4
222192
种方
法.
故总计有108+432+192=732种方法.
5.将一个四棱锥
SA
BCD
的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异
色,如果只有5种颜色可供使用,那
么不同的染色方法的总数是多少?
解析:满足题设条件的染色至少要用三种颜色.
(1)
若恰用三种颜色,可先从五种颜色中任选一种染顶点S,再从余下的四种颜
12
色中任选两种涂
A、B、C、D四点,此时只能A与C、B与D分别同色,故有
C
5
A
460
种方法;
(2) 若恰用四种颜色染色,可以先从五种颜色中任选一种颜色染顶点
S,再从余
2
下的四种颜色中任选两种染A与B,由于A、B颜色可以交换,故有
A<
br>4
种染法;再从余
下的两种颜色中任选一种染D或C,而D与C,而D与C中另一个只需
染与其相对顶点
1211
同色即可,故有
C
5
A
4
C
2
C
2
240
种方法;
5
(3)
若恰用五种颜色染色,有
A
5
120
种染色法,
综上所知,满足题意的染色方法数为60+240+120=420种.
三、解决“多面手”问题
6.现有翻译8人,其中3人只会英语,2人只会日语,还有3人英
语、日语都会,
现从这8人中选取3名英语、2名日语翻译,有多少种不同的选法?
解析:按选择只会日语的翻译人数进行分类,
23
若从2人中选2名日语翻译,有
C
2
种选法;
C
6
2
113
若从2人中选1名日语翻译,有
C
2
种选法;
C
3
C
5
3
若从2人中不选日语翻译,有
C<
br>3
2
C
4
种选法;
231133
故共有
C
2
+
C
2
+
C
3
2
C
4
=92种不同的方法.
C
6
C
3
C
5
四、解决数字问题
7.用 0,1,2,3,4这五个数字可组成多少个没有重复数字且是3的倍数的三位
数?
解析:构成3的倍数的三位数,各个位上数字之和是3 的倍数,将0,1,2,3,
4按除以
3的余数分成3类,按照取0和不取0分类:取0,从1和4中取一个数再取
1212
2进行排
列,先填百位
A
2
,其余任意排
A
2
,故有
2A<
br>2
A
2
种;不取0,则只能取3,从1
12
33
和4
中再任取一类,再取2,然后进行全排列为
2A
3
,所以共有
2A
2
=8+12=20
A
2
+
2A
3
个三位数.
五、解决几何计数问题
8.四面体的顶点和各棱中点共有10个点,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
4
解析:从10个点中任取4个点有
C
10
种取法,
其中4点共面的情况有三类。第一
4
类,取出的4个点位于四面体的同一个面内,有
4
C
6
种;第二类,取任一条棱上的3
个点及该棱对棱的中点,这4点共面,有6种;第
三类,由中位线构成的平行四边形
(其两组对边分别平行于四面体相对的两条棱),它的4个点共面,有
3种.以上三种
44
情况不合要求应减掉,所以不同的取法共有
C
10
.
4C
6
63141
(种)
3