高考数学复习系列-排列组合专题
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高考数学复习系列,排列组合专题,共两篇文章:
一、排列组合中“重复”的产生与纠正
二、排列组合应用问题的九种求解策略
一、排列组合中“重复”的产生与纠正
有些
类型的排列、组合应用题是较容易出现错误解法的,其中产生错误原
因之一是由于重复造成的。在解题时
,应做到既不出现重复,又能判断出解题
的正误,并加以剖析、纠正,这样对于提高解排列、组合应用题
及分析解决问
题能力均有很大益处。重复出现在下面几种情况中:
1、分步违反“无关”而产生重复
例1:假设在200件产品中,有3件次品,现在从中任意
抽出5件,其中至
少有2件次品的抽法有多少种?
分析:“至少有件次品”是指“恰有2件次品或恰有3件次品”,因此可
分成两类求解。
解法1:(直接法)第一类,2件次品3件合格品,有
种;第二类,3件次
品2件合格品,有
种。由分类计数原理得抽法为
+
=3783976(种)。
解法2:(间接法)不论次品,合格品抽法共有
,恰有1件次品的抽法种
数有
,没有次品的抽法种数为
,至少有2件次品的抽法种数为
-
-
=
3783976(种)。
评注:“至少”或“至多”问题是组合问题中的常见类型
,可分成几类用
直接法,也可用间接法。当所分的类较多时,用间接法会更简捷。
2、均分组问题易重复
例2:将8个不同的小球分成四堆,每堆2个,共有多少种不同的分堆方法?
解法1:分四步完成。首先,从8个不同的小球中任意取出2个作为一堆有
种取法;然后从其余的6个小球中任取2个有
种取法;再从剩下的4个小球中
任取2个有
种取法;最后留下的2个小球作为一堆有
种取法,根据分步计数
原理,共有不同的分堆方法种数为
=2520种。
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解法2:首先从8个不同的小球中任意取出2个作为一堆有
种取法;然后
从其余的6个小球中任取2个有
种取法;再从剩下的4个小球中任取2个有
种
取法;最后留下的2个小球作为一堆有
种取法,根据分步计数原理,共有
种
取法,再除以均分堆的重复
次,所以共有不同的分堆方法有=105种。
评注:解法1是错误的,比如将8个
不同的小球编号,对应号码分别为
1,2,…,8。第一种取法:第一次取出1,2号球,第二次取出3
,4号球,第三次
取出5,6号球,第四次取出7,8号球,分成了四组。第二种取法:第一次取出7,8号球,第二次取出1,2号球,第三次取出3,4号球,第四次取出5,6号球,
分成了四组
,不难看出这两种取法是同一种分组方法,因此解法1出现重复,
导致错误。
3、多个位置要求兼顾的排列问题易重复
例3:6人排成一排照相,甲不排在左端,乙不排在右端,共有多少种不同
的排法?
解法1:6个人任意排成一排排法总数为
种,其中不合题意的排法分两类。
①甲排在左端,其余5人排在剩下的5个位置上,有
种;②乙排在右端,其余
5人排在剩下的位置上,有
种。所以适合题意的排法有
-2
=480(种)。
解法2:6人全排列为
种,减去不符合题意的两种:甲在左端有
种;乙在
右端有
种,再补上多减去的甲在左端且乙在右端的一类排法
种,所以适合题
意的排法有
-2
+
=504(种)。
评注:解法1错误,解法2正确。
原因:解法1第一类中,甲在左端乙在右端有
种;第二类中,乙在右端甲
在左端有
种;
故在“全部减去不符”中,甲在左端乙在右端的情况重复被减去,因而导
致错误。
二、排列组合应用问题的九种求解策略
解排列组合问题的基本策略有:特殊元素优先安排的策
略;合理分类与准
确分步的策略;正难则反,等价转化的策略;相邻问题捆绑处理,不相邻问题插
空处理的策略;元素定序,先排后除的策略等.
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一、分类法
例1:某外
语组有9人,每人至少会英语和日语中的一门,其中7人会英
语,3人会日语,从中选出会英语和日语各
1人,有多少种不同的选法?
解析::“完成一件事”指从9人中选出会英语与日语各1人,由题意可
知,
9人中仅会英语的有6人,既会英语又会日语的有1人,仅会日语的有2人.因
此可根据此
人是否当选将所有选法分为三类:(1)此人不当选有6×2种;(2)此
人按日语当选有6×1种;(
3)此人按英语当选有2×1种。根据加法原理,共有
6×2+6×1+2×1=20种不同的选法。
二、分步法
例2:有4位同学参加3项不同的比赛,每位学生必须参加一项竞赛,有
多少种不同结果? <
br>解析:“完成一件事”是指每位学生都必须参加一项竞赛,可分四步完成,
每位学生选择好竞赛项
目为一步。学生可以选择竞赛项目,而竞赛项目对于学
生无条件限制,所以每位学生均有3项不同的机会
。根据乘法原理,共有3×3
×3×3种。
三、排除法
例3:用1、2、3、4、
5、6这六个数字可组成多少个无重复数字且不能被
5整除的五位数?
解析:由所有1~6这6个数组成的五位数有A
个,去掉1~6这6个数组
成可被5整除的五位数A
个。因此,所求的五位数共有A
-A
=720-120=600
个。
四、插空法
例4:3个男生和4个女生站成一排,男生不能相邻,有多少种不同的排法?
解析:采用插空
法,把4个女生的位子拉开,在两端和她们之间放进5张
椅子,如___女___女___女___女_
___,再将3个男生放到这5个位子中的3个
位子上,就保证任何两个男生都不会相邻了,这样,男生
有A
种排法,女生有
A
种排法,所以共有A
·A
种排法。
五、定序排列法
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例5:书架上
某层有6本书,新买了3本书插进去,要保持原来6本书原
有顺序,有多少种不同插法?
解析:9本书按一定顺序排在一层有A
,考虑到其中原来的6本书保持原
有顺序,原来的每一种排法都重复了A
次,所以有A
÷A
种。
评注:此题易产生误解:将新买来的3本书插入原来的6本书的7个空档
中,故有A
=210种,错误的原因在于新买来的3本书可以相邻,而上式中不
包含相邻的情况。
定序排列问题,其一般结论是:若m个元素参加排列,其中有n个元素的
顺序是确定的,则排法种数为
六、捆绑法
例6:某小组6人排成一排照相,甲、乙两人必须在一起,有多少种不同
的排法?
解析:采用捆绑法,先把甲、乙两人看成一个人,这样有A
种不同排法,
然后甲、乙两人之间再排队,有A
种排法,因为是分步问题,应当用分步计数
原理,所以有A
·A
种排法。
七、特殊元素(位置)法
例7: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多少种? 解析:在这里黄瓜是特殊的元素,必须选出有1种选法,然后再从其它3
个品种中选出2种有C
种选法,最后进行排列有A
种排法。由分步计数原理,
共有1·C
·A
种
八、挡板法
例8
方程x
1
+x
2
+x
3
=7的正整数解有多少组?
解:因为7=1+1+1+1+1+1+1,在每两个1之间可放入一个“+”号
共六个,因此问题转
化为把七个1分成三组,每组至少要有一个1,所以只要
在1_1_1_1_1_1_1六个“_”中选
两个放“+”即可,所以共有C
=15
(组)。
九、平均分组法
一般来说,km个不同的元素分成k组,每组m个,则不同的分法为:
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例9 把6本不同的书分成每组都是2本的分组分法共有多少种?
解:分法种数共有=12(种)
解排列、组合题的基本方法与策略较多,解题时要
灵活运用。特别是在既
要分类又要分步的复杂问题中,注意分清主次,抓住矛盾的主要方面,理顺关系,使问题迎刃而解。
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