排列组合问题的解题方法与技巧的总结完整版

余年寄山水
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2020年12月12日 08:36
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医务室-土地的誓言教案

2020年12月12日发(作者:席璞)


学员 数学 科目第 次个性化教案

授课时间

学员年级

课时总数

教师姓

高二

课题名称


备课时间


排列组合问题的解题策略

学管



课时

教育顾问


1、两个计数原理的掌握与应用;

邱老师

2、关于排列与组合的定义的理解;关于排列与组合数公式的掌握;关于组合数两个性
教学目标

质的掌握;

3、运用排列与组合的意义与公式解决简单的应用问题(多为排列与组合的混合问题)

1、两个计数原理的掌握与应用;

教学重点

2、关于排列与组 合的定义的理解;关于排列与组合数公式的掌握;关于组合数两个性
质的掌握;

教学难点

运用排列与组合的意义与公式解决简单的应用问题(多为排列与组合的混合问题)

教师活动

一、作业检查与评价(第一次课程)

教学过程

二、复习导入


排列组合问题联系实际生动 有趣,但题型多样,思路灵活,因此解决排列组合问题,
首先要认真审题,弄清楚是排列问题、组合问题 还是排列与组合综合问题;其次要抓住


问题的本质特征,采用合理恰当的方法来处理。< br>

三、内容讲解

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:

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
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:

种不同的方法.

3.分类计数原理分步计数原理区别

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。

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

< p>
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.

4.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

排列组合问题的解题策略

一、相临问题——捆绑法

例1.7名学生站成一排,甲、乙必须站在一起有多少不同排法?

解:两个元素排在 一起的问题可用“捆绑”法解决,先将甲乙二人看作一个元素与其他
五人进行排列,并考虑甲乙二人的顺 序,所以共有 种。

NMM
评注:一般地: n站成一排,其中某 m个人相邻,可用“捆绑”法解决,共有
A
NM
A
M
种排
法。

练习:5个男生3个女生排成一排,3个女生要排在一起,有多少种不同的排法?

二、不相临问题——选空插入法

例2. 7名学生站成一排,甲乙互不相邻有多少不同排法?
解:甲、乙二人不相邻的排法一般应用“插空”法 ,所以甲、乙二人不相邻的排法总数
应为:
A
6
2
A
55
种 .


插入法:对于某两个元素或者几个元素要求不相邻的问题,可以 用插入法.即先排好没有
限制条件的元素,然后将有限制条件的元素按要求插入排好元素的空档之中即可 .若N个
人站成一排,其中M个人不相邻,可用“插空”法解决,共有 种排法。
练习: 学校组织老师学生一起看电影,同一排电影票12张。8个学生,4个老师,要求老师在学生中间,且老师互不相邻,共有多少种不同的坐法?

分析 此题涉及到的是不 相邻问题,并且是对老师有特殊的要求,因此老师是特殊元素,在
解决时就要特殊对待.所涉及问题是排 列问题.

解 先排学生共有 种排法,然后把老师插入学生之间的空档,共有7个空档可插,选其中
的4个空档,共有 种选法.根据乘法原理,共有的不同坐法为 种.

三、复杂问题-- 总体排除法或排异法

有些问题直接法考虑比较难比较复杂,或分类不清或多种时,而它的反面 往往比较简捷,
可考虑用“排除法”,先求出它的反面,再从整体中排除.解决几何问题必须注意几何图
形本身对其构成元素的限制。

例3.(1996年全国高考题)正六边形的中心和顶 点共7个点,以其中3个点为顶点的三角
形共有 个.

解:从7个点中取3个点的取法有 种,但其中正六边形的对角线所含的中心和顶
点 三点共线不能组成三角形,有3条,所以满足条件的三角形共有 -3=32个.


练习: 我们班里有43位同学,从中任抽5人,正、副班长、团支部书记至少有一人在 内
的抽法有多少种?

分析 此题若是直接去考虑的话,就要将问题分成好几种情况, 这样解题的话,容易造成各
种情况遗漏或者重复的情况.而如果从此问题相反的方面去考虑的话,不但容 易理解,而
且在计算中也是非常的简便.这样就可以简化计算过程.

解 43人中任 抽5人的方法有??种,正副班长,团支部书记都不在内的抽法有??种,所以正副
班长,团支部书记至 少有1人在内的抽法有? ? 种.

四、特殊元素--优先考虑法

对于 含有限定条件的排列组合应用题,可以考虑优先安排特殊位置,然后再考虑其他
位置的安排。

例4. (1995年上海高考题) 1名老师和4名获奖学生排成一排照像留念,若老师不排在
两端,则共有不同的排法

种.

解:先考虑特殊元素(老师)的排法,因老师不排在两端,故可在中间三个位置上任选< br>一个位置,有3种,而其余学生的排法有 种,所以共有 =72种不同的排法.
< br>例5.(2000年全国高考题)乒乓球队的10名队员中有3名主力队员,派5名队员参
加比赛 ,3名主力队员要安排在第一、三、五位置,其余7名队员选2名安排在第二、
四位置,那么不同的出场 安排共有 种.


解:由于第一、三、五位置特殊,只能安排主力队员,有 种排法,而其余7名队
员选出2名安排在第二、四位置,有 种 排法,所以不同的出场安排共有??=252
种.

五、多元问题-- 分类讨论法

对于元素多,选取情况多,可按要求进行分类讨论,最后总计。

例6.(2003年北京春招)某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增
加了两个新 节目.如果将这两个节目插入原节目单中,那么不同插法的种数为( )

??A.42??B.30??C.20??D.12
解:增加的两个新节目,可分为相临与不相临两种情况:1.不相临:共有 种;2.
1
相临:共有 种。故不同插法的种数为:
A
6
2
+
A
2
2
A
6
=42 ,故选A。

例7. (2003年全国高考试题)如图,一个地区分为5个行政区域,现给地图着色,要
求相邻地区不得使用 同一颜色,现有4种颜色可供选择,则不同的着色方法共有? ?? ?
种.(以数字作答)

解:由题意,选用3种颜色时,C
4
3
种颜色,必须是②④同色,③⑤同色, 与①进行全
排列,涂色方法有C
4
3
A
3
3
=24 种4色全用时涂色方法:是②④同色或③⑤同色,有2种
情况,涂色方法有C
2
1A
4
4
=48种所以不同的着色方法共有48+24=72种;故答案为72


六、混合问题--先选后排法

??对于排列组合的混合应用题,可采取先选取元素,后进行排列的策略.

??例8 .(2002年北京高考)12名同学分别到三个不同的路口进行车流量的调查,若每
个路口4人,则不 同的分配方案共有(??)种

A. ??? B.3种??? C. 种??? ? ? D.

解:本试题属于均分组问题。则12名同学均分成3组共有 种方法,分配到三个不同
的路口的不同的分配方案共有:

种,故选A。

例9.(2003年北京高考试题)从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种 中选出3种,
分别种在不同土质的三块土地上,其中黄瓜必须种植,不同的种植方法共有()?

?A.24种? ?? ?B.18种? ?? ?C.12种? ? ? D.6种??
< br>解:黄瓜必选,故再选2种蔬菜的方法数是C
3
2
种,在不同土质的三块土地上 种植的方
法是A
3
3


∴种法共有C
3
2
A
3
3
=18,故选B.

七.相同元素分配-- 档板分隔法

例10.把10本相同的书发给编号为1、2、3的三个学生阅览室,每个阅览室 分得的书


的本数不小于其编号数,试求不同分法的种数。请用尽可能多的方法求解,并思 考这些
方法是否适合更一般的情况?本题考查组合问题。

解一:先让2、3号阅览室 依次分得1本书、2本书;再对余下的7本书进行分配,保证
每个阅览室至少得一本书,这相当于在7本 相同书之间的6个“空档”内插入两个相同
“I”(一般可视为“隔板”)共有
C
6
2
种插法,即有15种分法。

2、解二:由于书 相同,故可先按阅览室的编号分出6本,此时已保证各阅览室所分得
的书不小于其编号,剩下的4本书有 以下四种分配方案:①某一阅览室独得4本,有
种分法;②某两个阅览室分别得1本和3本,有

种分法;③某两个阅览室各得2本,
种分法.由加法原理,种分法;④某一阅览室得2本,其 余两阅览室各得1本,有
+=15种.

共有不同的分法3
八.转化法:

对于某些较复杂的、或较抽象的排列组合问 题,可以利用转化思想,将其化归为简单的、
具体的问题来求解

。例11 高二年级 8个班,组织一个12个人的年级学生分会,每班要求至少1人,名额分配
方案有多少种?

分析 此题若直接去考虑的话,就会比较复杂.但如果我们将其转换为等价的其他问题,就
会显 得比较清楚,方法简单,结果容易理解.

解: 此题可以转化为:将12个相同的白球分成8 份,有多少种不同的分法问题,因此须把
这12个白球排成一排,在11个空档中放上7个相同的黑球, 每个空档最多放一个,即可将


白球分成8份,显然有??种不同的放法,所以名额分配方 案有??种.

九.剩余法:

在组合问题中,有多少取法,就有多少种剩法 ,他们是一一对应的,因此,当求取法困难时,可
转化为求剩法.

例12 袋中有5分硬币23个,1角硬币10个,如果从袋中取出2元钱,有多少种取法?

分析 此 题是一个组合问题,若是直接考虑取钱的问题的话,情况比较多,也显得比较凌乱,
难以理出头绪来.但 是如果根据组合数性质考虑剩余问题的话,就会很容易解决问题.

解??把所有的硬币全部取 出来,将得到0.05×23+0.10×10=2.15元,所以比2元多0.15元,
所以剩下0. 15元即剩下3个5分或1个5分与1个1角,所以共有2种取法.

十.对等法:

在有些题目中,它的限制条件的肯定与否定是对等的,各占全体的二分之一.在求解中只
要求出 全体,就可以得到所求.

例13??期中安排考试科目9门,语文要在数学之前考,有多少种不同的安排顺序?

分析 对于任何一个排列问题,就其中的两个元素来讲的话,他们的排列顺序只有两种情
况,并 且在整个排列中,他们出现的机会是均等的,因此要求其中的某一种情况,能够得到
全体,那么问题就可 以解决了.并且也避免了问题的复杂性.

解 不加任何限制条件,整个排法有 种,“语文安排在数学之前考”,与“数学安排在


语文之前考”的排法是相等的, 所以语文安排在数学之前考的排法共有 种.

十一.平均分组问题:

例14.6本不同的书,按下列要求各有多少种不同的选法:

(1)分给甲、乙、丙三人,每人2本;

(2)分为三份,每份2本;

(3)分为三份,一份1本,一份2本,一份3本;

(4)分给甲、乙、丙三人,一人1本,一人2本,一人3本;

(5)分给甲、乙、丙三人,每人至少1本。

解:1.C26xC24=90;

2.(C26xC24)A33=15;

3.C16xC25=60;

4.C16xC25xA33=360;

5.【(C26xC24)A33+C16xC25+C16xC15A22】xA33=540.

总之,排列、组合应用题的解题思路可总结为:排组分清,加乘明确;有序排列,无序
组合;分类为加,分步为乘。


具体说,解排列组合的应用题,通常有以下途径:

(1)以元素为主体,即先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素。

(2)以位置为主体,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置。

(3)先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不合要求的排列组合数。

四、巩固练习

五、
课堂总结

六、课后作业容布置 (分数混合运算的复习习题)

七、课后教学反思(该部分课后手写)

不足之处:

成功之处:

(及时反思,持之以恒,量变引起质变,一天积累一小点,学习提升一大点)

学科带头人


课前审核签


课后反馈表

其它说







学管在阅读完教案、课后反馈表后,签名: 日期:

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