排列组合的常见题型及其解法
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排列组合的常见题型及其解法
李锋
排列、组合的概念具有广泛的实际意义,
解决排列、组合问题,关键要搞清楚是否与元素的
顺序有关。复杂的排列、组合问题往往是对元素或位置
进行限制,因此掌握一些基本的排列、
组合问题的类型与解法对学好这部分知识很重要。
一.
特殊元素(位置)用优先法
把有限制条件的元素(位置)称为特殊元素(位置),对于这类问题一般采
取特殊元素(位
置)优先安排的方法。
例1.
6人站成一横排,其中甲不站左端也不站右端,有多少种不同站法?
分析:解有限制条件的元素(位置)这类问题常采取特殊元素(位置)优先安排的方法。
解法
1:(元素分析法)因为甲不能站左右两端,故第一步先让甲排在左右两端之间的任一
位置上,有
有:
种站法;第二步再让其余的5人站在其他5个位置上,有
=480(种)
种站
法,故站法共
解法2:(位置分析法)因为左右两端不站甲,故第一步先从甲以外的5个人中任选两人站
在左右两端,有
站法共有:
二. 相邻问题用捆绑法
对于要求某几个元素必
须排在一起的问题,可用“捆绑法”:即将这几个元素看作一个整体,
视为一个元素,与其他元素进行排
列,然后相邻元素内部再进行排列。
例2.
5个男生和3个女生排成一排,3个女生必须排在一起,有多少种不同排法?
解:把3个女生视为一个元素,与5个男生进行排列,共有
有种,所以排法共有:(种)。 <
br>种,然后女生内部再进行排列,
种;第二步再让剩余的4个人(含甲)站在中间4个位置,有(种)
种,故
三. 相离问题用插空法
元素相离(即不相邻)问题,可以先将
其他元素排好,然后再将不相邻的元素插入已排好的
元素位置之间和两端的空中。
例3.
7人排成一排,甲、乙、丙3人互不相邻有多少种排法?
解:先将其余4人排成一排,有
有种
,所以排法共有:
种,再往4人之间及两端的5个空位中让甲、乙、丙插入,
(种)
四. 定序问题用除法
对于在排列中,当某些元素次序一定时,可用此法。解
题方法是:先将n个元素进行全排列
有种,个元素的全排列有种,由于要求m个元素次序一定,因此只能
取其中
的某一种排法,可以利用除法起到调序的作用,即若n个元素排成一列,其中m个元素次序
一定,则有种排列方法。
例4. 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
六位数有多少个?
解:不考虑限制条件,组成的六位数有
的六位数有:
种,其中个位与十位上的数字一定,所以所求
(个)
五. 分排问题用直排法
对于把几个元素分成若干排的排列问题,若没有其他特殊要求,可采取统一成一排的方法求
解。
例5. 9个人坐成三排,第一排2人,第二排3人,第三排4人,则不同的坐法共有多少种?
解:9个人可以在三排中随意就坐,无其他限制条件,所以三排可以看作一排来处理,不同
的坐标共有
种。
六. 复杂问题用排除法
对于某些比较复杂的或抽象的排列问题,可以采用转化思想,
从问题的反面去考虑,先求出
无限制条件的方法种数,然后去掉不符合条件的方法种数。在应用此法时要
注意做到不重不
漏。
例6.
四面体的顶点和各棱中点共有10个点,取其中4个不共面的点,则不同的取法共有( )
A.
150种 B. 147种 C. 144种 D. 141种
解:从10个点中任取4个点有种取法
,其中4点共面的情况有三类。第一类,取出的4
个点位于四面体的同一个面内,有种;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。以上三类情况不合要求应减掉,所以
不同
的取法共有:
七. 多元问题用分类法
(种)。
按题
目条件,把符合条件的排列、组合问题分成互不重复的若干类,分别计算,最后计算总
数。
例7. 已知直线中的a,b,c是取自集合{-3,-2,-1,0,1,2,3}中的3
个
不同的元素,并且该直线的倾斜角为锐角,求符合这些条件的直线的条数。
解:设倾斜角为,由为锐角,得,即a,b异号。
,,),(1)若c=0,a,b各有3种
取法,排除2个重复(
故有:3×3-2=7(条)。
(2)若,a有3种取法,b有3种取
法,而同时c还有4种取法,且其中任意两条直线
均不相同,故这样的直线有:3×3×4=36(条)
。
从而符合要求的直线共有:7+36=43(条)
八.
排列、组合综合问题用先选后排的策略
处理排列、组合综合性问题一般是先选元素,后排列。
例8.
将4名教师分派到3所中学任教,每所中学至少1名教师,则不同的分派方案共有多
少种?
解
:可分两步进行:第一步先将4名教师分为三组(1,1,2),(2,1,1),(1,2,1),
共
有:(种),第二步将这三组教师分派到3种中学任教有种方法。由分
步计数原理得不同的分派方案共有
:
九. 隔板模型法
常用于解决整数分解型排列、组合的问题。
(种)。因此共有36种方案。
例9.
有10个三好学生名额,分配到6个班,每班至少1个名额,共有多少种不同的分配方
案?
解
:6个班,可用5个隔板,将10个名额并排成一排,名额之间有9个空,将5个隔板插入
9个空,每一
种插法,对应一种分配方案,故方案有:
(种)