排列组合知识点总结+典型例题及答案解析
长颈鹿的英语-乐之薯片
排列组合知识点总结+典型例题及答案解析
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
m
n
n1
n2
<
br>……
nm1
2.
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
(n1)!(n
1)!(n1)!(n1)!n!(n1)!
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
……
nm1
Am
n!
1. 公式:
C
n
m!m!
nm
!
A
m
m
m
n
0
规定:C
n
1
C
n
C
n
,C
n
C
n
2.组合数性质:
mnmmm
1m01n
C
n
…C
n
2
n
1
,C
n
C
n
…
①;②;③;④
rrr1r
C
n1
C
n
C
r2
C
r2<
br>
rrr1
C
n1
C
n
C
n1
注:C
r
r
C
r
r
1C
r
r
2
12
rrr1rr
C
n1
C
n
C
r1
C
r1
C
r2
若
C
n
m
C
n
m
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).
解:分二步:首尾必须播
放公益广告的有A
2
2
种;中间4个为不同的商业广告有A
4
4种,从而
应当填 A
2
2
·A
4
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
A
6
6
A
5
5
A
5
5
A
4
4
720212024504
解二:(1)分类求解:按甲排与不排在最右端分类.
1
(1)
甲排在最右端时,有
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
1114
种排法,乙有
A
4
种排法,其他人有
A
4
4
种排法,共有
A
4
种排法
,分类相加得共有
A
4
A
4
5114
+
A
4
=504种排法
A
5
A
4
A
4
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?
4
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
4
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,
33
故不同的取法共有
C
9
3
C
4
C
5
70
种,选.
C
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
112
1台;故不同的取法有
C
5
2
C
4C
5
C
4
70
台,选
C
.
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
2
种选法,再从女生中选2人,有
C
4
2
种选法,所以共有
C
5
2
C
42
=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
2
C
7
2
=21(种); 44
(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:=91C
9
C
7
(种);
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
131322332
=91(种).
C1
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
444
=120(种). < br>C
9
C
5
C
4
132231
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
C
5
C
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
3
C
6
2
[解析] 先分组再排列,一组2人一组4
人有C
6
=15种不同的分法;两组各3人共有
2
=10
A
2
种不同的分法,所以乘车方法数为25×2=50,故选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
[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
2
空,从而共A
3
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
[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
22
四个数字共有C<
br>1
3
=3(种)选法,即1231,1232,1233,而每种选择有A
2<
br>×C
3
=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
1
[解析] 设男生有
n
人,则女生有(8-
n
)人,由题
意可得C
2
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
[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
2
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1人另一
组2人,共有C
1
3
种分法,然后
2
再分到两部门去共有C
1
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<
br>可,由于是每个部门各4人,故分组后两人所去的部门就已确定,故第三步共有C
1
3<
br>种方法,
21
由分步乘法计数原理共有2C
1
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
3
[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
1
2
·A
3
=12个;
33
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
1
2
·A
3
+A
3<
br>=18个;
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
1
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
12233
[解析] 分两类:若1与3相邻,有A
2
2
·C
3
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
[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
1
6
,然后在剩下的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
2
按照分步乘法计数原理可知共有不同的安排方法C
1A
2
5
种,
6
·
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)
[解析] 先
安排甲、乙两人在后5天值班,有A
2
其余5人再进行排列,有A
5
5
=20(种)排法,
5
=
120(种)排法,所以共有20×120=2400(种
)安排方法.
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)
2
[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
4
C
5
·C
3
9
·
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).
2
C
2
6
C
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
A
2
22
C·C
64
4
不同场馆去,共有A
4
种分法,故所有
分配方案有:
2
·A
4
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
14
解析:分两类:甲乙排1、2号或6、7号
共有
2A
2
2
A
4
A
4
种方法
113
甲乙排中间,丙排7号或不排7号,共有
4A
2
2
(A4
4
A
3
A
3
A
3
)
种方
法
故共有1008种不同的排法
排列组合 二项式定理
1,分类计数原理 完成一件事有几类方法,各类办法相互独立每类办法又有多种不同的办法(每一种都
可以
独立的完成这个事情)
分步计数原理
完成一件事,需要分几个步骤,每一步的完成有多种不同的方法
2,排列
排
列定义:从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素(被取出的元素各不相同),按照一定的顺
序排成
一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。
排列数定义;从n个不同元素中,任取m(m
≤n)个元素的所有排列的个数
A
m
n
公式
A
m
n
=
n!
规定0!=1
(nm)!
3,组合
组合定义
从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素
的一个组合
组合数 从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素的所有组合个数
C
n
m
C
m
n
=
n!
m!(nm)!
mnmmmm1
性质
C
n
=
C
n
C
n1
C
n
C
n
排列组合题型总结
一. 直接法
1
.特殊元素法
例1用1,2,3,4,5,6这6个数字组成无重复的四位数,试求满足下列条件的四位数各有多少个
(1)数字1不排在个位和千位
(2)数字1不在个位,数字6不在千位。
22<
br>分析:(1)个位和千位有5个数字可供选择
A
5
2
,其余2位有四个
可供选择
A
4
,由乘法原理:
A
5
2
A
4
=240
2.特殊位置法
112
3
(2)当1在千位时余下三位
有
A
5
=60,1不在千位时,千位有
A
4
种选法,个位有
A
4
种,余下的有
A
4
,共
112
有A
4
=192所以总共有192+60=252
A
4
A
4
432
二
间接法
当直接法求解
类别比较大时,应采用间接法。如上例中(2)可用间接法
A
6
=252
2A
5
A
4
例:有五张卡片,它的正反面分别写0与1,2与3,4与5,
6与7,8与9,将它们任意三张并排放在一
起组成三位数,共可组成多少个不同的三位数?
22
33
分析::任取三张卡片可以组成不同的三位数
C
5
个,其中
0在百位的有
C
4
个,这是不合题
2
2
A2
2
3
A
3
22
33
意的。故共可组成不
同的三位数
C
5
-
C
4
=432
2
2
A
2
2
3
A
3
例: 三个女生和五个男生排成一排
(1) 女生必须全排在一起 有多少种排法(
捆绑法)
(2) 女生必须全分开 (插空法 须排的元素必须相邻)
(3)
两端不能排女生
(4) 两端不能全排女生
(5)
如果三个女生占前排,五个男生站后排,有多少种不同的排法
二.
插空法
当需排元素中有不能相邻的元素时,宜用插空法。
例3
在一个含有8个节目的节目单中,临时插入两个歌唱节目,且保持原节目顺序,有多少中插入方法?
1
1
分析:原有的8个节目中含有9个空档,插入一个节目后,空档变为10个,故有
A
9
=100中插入方法。
A
10
三.
捆绑法
当需排元素中有必须相邻的元素时,宜用捆绑法。
23
1.四个不同的小球全部放入三个不同的盒子中,若使每个盒子不空,则不同的放法有
种(
C
4
A
3
)
,2,某市植物园要在30天内接待20
所学校的学生参观,但每天只能安排一所学校,其中有一所学校人数较
119
多,要安排连续参
观2天,其余只参观一天,则植物园30天内不同的安排方法有(
C
29
)(注意连续
参
A
28
1
观2天,即需把30天种的连续两天捆绑看成一天作为一个整体
来选有
C
29
其余的就是19所学校选28天进
行排列)
四.
阁板法
名额分配或相同物品的分配问题,适宜采阁板用法
例5 某校准备组
建一个由12人组成篮球队,这12个人由8个班的学生组成,每班至少一人,名额分配
方案共
种 。
分析:此例的实质是12个名额分配给8个班,每班至少一个名额,可在12个名额种的11个
空当中插
7
入7块闸板,一种插法对应一种名额的分配方式,故有
C
11种
五 平均分推问题
例:6本不同的书按一下方式处理,各有几种分发?
(1)
(2)
平均分成三堆,
平均分给甲乙丙三人
(3)
(4)
(5)
一堆一本,一堆两本,一对三本
甲得一本,乙得两本,丙得三本(一种分组对应一种方案)
一人的一本,一人的两本,一人的三本
3
分析:1,分出三堆书(a
1,a
2
),(a
3
,a
4
),(a
5
,a
6
)由顺序不同可以有
A
3
=6种,而这6种分法只算一种分<
br>222
C
6
C
4
C
2
堆方式,故6本不同的
书平均分成三堆方式有=15种
3
A
3
2,六本不同的书,平均分成三堆有x种,平均分给甲乙丙三人
就有x
A
3
种
3,
123
3
CCC
64
222
2
23
C
6
C
5
C
3
5,
A
3
C
6
C
5
C
3
3
1
五. 合并单元格解决染色问题
Eg
如图1,一个地区分为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,现有四种颜
色可供选择,则不同的着色方法共有 种(以数字作答)。
分析:颜色相同的区域可能是2、3、4、5.
下面分情况讨论:
(ⅰ)当2、4
颜色相同且3、5颜色不同时,将2、4合并成一个单元格,此时不同的着色方法相当于4个元
2,4<
br>素 ①③⑤的全排列数
A
4
(ⅱ)当2、4颜色不同且3、
5颜色相同时,与情形(ⅰ)类似同理可得
A
4
种着色法.
(ⅲ)当2、4
①
从4种颜色中选3种来着色这三个单元格,计有
C
4
A
3
种方法.
由加法原理知:不同着色
方法共有2
A
4
C
4
A
3
=48+24
=72(种)
练习1(天津卷(文))将3种作物种植
1
2 3 4 5
4
3
3
3
3
2,4
4
4
与3、5分别同色时,将2、4;3、5分别合并,这样仅有三个单元格
3,5
在如图的5块试验田里,每快种植一种作物且相邻的试验田不能种植同一作物
,
不同的种植方法共 种(以数字作答) (72)
2.某城市中心广场建造一
个花圃,花圃6分为个部分(如图3),现要栽种4种颜色的花,每部分栽种一
种且相邻部分不能栽种
同一样颜色的话,不同的栽种方法有 种(以数字作答).(120)
5
6
1
2
3
4
A
B
C
D
E
图3
图4
3.如图4,用不同的5种颜色分别为ABCDE五部分着色,相邻部分不能用同一颜色,但同一
种颜色可
以反复使用也可以不用,则符合这种要求的不同着色种数.(540)
4.如图5:
四个区域坐定4个单位的人,有四种不同颜色的服装,每个单位的观众必须穿同种颜色的服
装,且相邻两
区域的颜色不同,不相邻区域颜色相同,不相邻区域颜色相同与否不受限制,那么不同的着色
方法是
种(84)
1
2
4
3
A
D
C
图5
图6
B
E
5.将一四棱锥(图6)的每个顶点染一种颜色,并使同一条棱的两端点异
色,若只有五种颜色可供使用,则
不同的染色方法共 种(420)