“隔板法”解决排列组合问题复习过程
后知后觉的歌词-上海到舟山
“隔板法”解决排列
组合问题
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“隔板法”解决排列组合问题
(高二、高三)
排列组合计数问题,背景各异,方法灵活,能力要求高,对
于相同元素有
序分组问题,采用“隔板法”可起到简化解题的功效。对于不同元素只涉及名额
分
配问题也可以借助隔板法来求解,下面通过典型例子加以解决。
例1、(1)12个相同的小球放入编
号为1,2,3,4的盒子中,问每个盒
子中至少有一个小球的不同放法有多少种?
(2)12个相同的小球放入编号为1,2,3,4的盒子中,问不同放法有多
少种?
(3)12个相同的小球放入编号为1,2,3,4的盒子中要求每个盒子中,
要求每个盒子中的小球
个数不小于其编号数,问不同的方法有多少种?
解:(1)将12个小球排成一排,中间有11个间隔
,在这11个间隔中选
出3个,放上“隔板”,若把“1”看成隔板,则如图100隔板将一排
球分成四块,从左到右可以看成四个盒子放入的球数,即上图中1,2,3,4
四个盒子相应放入2个,
4个,4个,2个小球,这样每一种隔板的插法,就
对应了球的一种放法,即每一种从11个间隔中选出
3个间隔的组合对应于一
3
种放法,所以不同的放法有
C
11
=16
5种。
1
4
种;②装入两个盒子,即12
(2)法1:(分类)①装入一
个盒子有
C
4
1
66
种;③装入
个相同的小球装入两个不
同的盒子,每盒至少装一个有
C
4
2
C
11
三个盒子,即1
2个相同的小球装入三个不同的盒子,每盒至少装一个有
32
C
4
C
11
=220种;④装入四个盒子,即12个相同的小球装入四个不同的盒子,每
3
165
种;由加法原理得共有4+66+220+165=455种。
盒至少装一个有
C
11
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2
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法2:先给每个小盒装入一个球,题目中给定的1
2个小球任意装,即16个
3
455
种。
小球装入4个不同的盒子,每盒
至少装一个的装法有
C
15
(3)法1:先给每个盒子装上与其编号数相同的小球,还
剩2个小球,则
12
C
4
10
种。
这两个小球可以装
在1个盒子或两个盒子,共有
C
4
法2:先给每个盒子装上比编号小1的小球,还剩6
个小球,则转化为将6
个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少装一个,由隔板法有
C5
3
10
由上面的例题可以看出法2要比法1简单,即此类问题都可以转化为至少
分一个的问题。 例2、(1)方程
x
1
x
2
x
3
x4
10
的正整数解有多少组?
(2) 方程
x
1
x
2
x
3
x
4
10
的非负整数解有多少组?
(3)方程
2x
1
x
2
x
3
x<
br>10
3
的非负整数整数解有多少组?
解:(1)转化为10个相同的小球装
入4个不同的盒子,每盒至少装一
个,有
C
9
3
84
种,
所以该方程有84组正整数解。
(2)转化为10个相同的小球装入4个不同的盒子,可以有空盒,先
给每
个小盒装一个,进而转化为14个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少
3
286
种,所以该方程有286组非负整数整数解。
装一个,有
C
13(3)当
x
1
0
时,转化为3个相同的小球装入9个不同的盒子,可以
有空盒,
3
165
种。当
x
1
1
时,转化为1
个小球装入9个不同的盒子,可以有空
有
C
11
1
盒,有
C
9
=9种;所以该方程有165+9=174组非负整数整数解。
例3、已知集合
,选择
的两个非空子集
A,B
,且
A
中最大的元
素比
B
中最小的元素小,则选择方法有多少种?
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解:由题意知
A,B
的交集是空
集,且
A,B
的并集是
的子集
C
,所以
C
至少含
有两个元素,将
C
中元素按从小到大的顺序排列,然后分为两部分,前边的给
A
,后边的给
B
,
A,B
至少含有1个元素,设
C
中有
n
个元素,则转化为
n
个
1
相同的小球装入2
个不同的盒子,则有
C
n
种装法,故本题有
31151
C
5
2
C
5
C
2
C
5
4
C3
C
5
C
4
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种选择方法。
总之,凡
是处理与“相同元素有序分组”模型时,我们都可采用“隔板法”。若
每组元素数目至少一个时,可用插
“隔板”,若出现每组元素数目为0个时,向
每组元素数目至少一个的模型转化,然后用“隔板”法加以
解决。
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