排列组合常见题型及解题策略学生版
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排列组合常见题型及解题策略
排列组合问题联系实际、生动有趣,但题型多样,思路灵
活,不易掌握,实践证明,掌握题型和解题
方法,识别模式,熟练运用,是解决排列组合应用题的有效途
径;下面就谈一谈排列组合应用题的解题策
略.
一.可重复的排列求幂法:
重复排列
问题要区分两类元素:一类可以重复,另一类不能重复,把不能
重复的元素看作“客”,能重复的元素看
作“店”,则通过“住店法”可
顺利解题,在这类问题使用住店处理的策略中,关键是在正确判断哪个底
数,哪个是指数
【例1】
(1)有4名学生报名参加数学、物理、化学竞赛,每人限报一科,有多少种不同的报名方法?
(2)有4名学生参加争夺数学、物理、化学竞赛冠军,有多少种不同的结果?
(3)将3封不同的信投入4个不同的邮筒,则有多少种不同投法?
【解析】:(1)
3
(2)
4
(3)
4
【例2】 把6名实习生分配到7个车间实习共有多少种不同方法?
【解析】:完成此事共分6步,第一步;将第一名实习生分配到车间有7种不同方案,
第二步
:将第二名实习生分配到车间也有7种不同方案,依次类推,由分步计数原理知共有
7
种不同方
案.
【作业】 8名同学争夺3项冠军,获得冠军的可能性有( )A、
8
B、
3
C、
A
8
D、
C
8
38
6
4
33
33
二.相邻问题捆绑法:
题目中规定相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列.
【例1】
A,
B,C,D,E
五人并排站成一排,如果
A,B
必须相邻且
B
在A
的右边,那么不同的排法种数有
4
【解析】:把
A,
B
视为一人,且
B
固定在
A
的右边,则本题相当于4人的全排列,<
br>A
4
24
种
【作业】(2009四川卷理)3位男生和3位女生共
6位同学站成一排,若男生甲不站两端,3位女生中有
且只有两位女生相邻,则不同排法的种数是(
)
三.相离问题插空法 :
元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排
列,再把规定
的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.
【例1】七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是
52
【解析】:除甲乙外,其余5个排列数为
A
5
种,再用甲乙去插6个空
位有
A
6
种,不同的排法种数是
52
A
5
A
6
3600
种
【例2】
书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有 种不同的插法(具
1
8
体数字作答)
111
【解析】:
A
7
A
8
A
9
=504
【例3】 高三(一)班学要安排毕业晚会的4各音乐节目,2个舞蹈节目和1个曲艺节目的演出顺序,
要
求两个舞蹈节目不连排,则不同排法的种数是
【例4】 某工程
队有6项工程需要单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工程丙必须在工
程乙完成后才能
进行,有工程丁必须在工程丙完成后立即进行。那么安排这6项工程的不同排
法种数是
【例5】某市春节晚会原定10个节目,导演最后决定添加3个与“抗冰救灾”有关的节目,但是赈灾节
目
不排在第一个也不排在最后一个,并且已经排好的10个节目的相对顺序不变,则该晚会的节目
单的编排总数为 种.
【例6】.马路上有编号为1,2,3…,9九只路灯,
现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的二盏或三盏,
也不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有
多少种?
说明:一些不易理解的排列组合题,如果能转化为熟悉的模型如填空模型,排队模型,装盒模
型可使问
题容易解决.
【例7】
3个人坐在一排8个椅子上,若每个人左右两边都有空位,则坐法的种数有多少种?
【例8】 停车
场划出一排12个停车位置,今有8辆车需要停放.要求空车位置连在一起,不同的停车方
法有多少种?
四.元素分析法(位置分析法):
某个或几个元素要排在指定位置,可先排这个或几个元素;再
排其
它的元素。
【例1】 2010年广州亚运会组委会要从小张、小赵、小李、小
罗、小王五名志愿者中选派四人分别从事
翻译、导游、礼仪、司机四项不同工作,若其中小张和小赵只能
从事前两项工作,其余三人均
能从事这四项工作,则不同的选派方案共有( ) A. 36种
B. 12种 C.
18种 D. 48种
23
【解析】:方法一:
从后两项工作出发,采取位置分析法。
A
3
A
3
36
113
方法二:分两类:若小张或小赵入选,则有选法
C
2
C
2
A
3
24
;若小张、小赵都入选,则有
22
选法
A
2
A
3
12
,共有选法36种,选A
.
【例2】
1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端则有不同的排法有多少种?
14
【解析】:老师在中间三个位置上选一个有
A
3
种,4名同学在其余4个位置上有A
4
种方法;所以共有
14
A
3
A
4
72
种。.
【例3】
有七名学生站成一排,某甲不排在首位也不排在末位的排法有多少种?
五.多排问题单排法:
把元素排成几排的问题可归结为一排考虑,再分段处理。
【例1】(1) 6个不同的元素排成前后两排,每排3个元素,那么不同的排法种数是( )
2 8
A、36种 B、120种 C、720种
D、1440种
(2)把15人分成前后三排,每排5人,不同的排法种数为
(A)
A
15
A
10
555553155553
(B)
A
15
A
10
A
5
A
3
(C)
A
15
(D)
A
15
A
10
A
5
A
3
(3)8个不同的元素排成前后两排,每排4个元素,其中某2个元素要排在前排,某1个元素排
在后排,有多少种不同排法?
6
【解析】:(1)前后两排可看成一排的两段,因此本题可
看成6个不同的元素排成一排,共
A
6
720
种,
选
C<
br>.
五.定序问题缩倍法(等几率法):
在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺
序,可用缩小倍
数的方法.
【例1】.
A,B,C,D,E
五人并排站成一
排,如果
B
必须站在
A
的右边(
A,B
可以不相邻)那么不
同的排
法种数是( )
【解析】:
B
在
A
的右边与
B
在
A
的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,<
br>即
1
5
A
5
60
种
2
【例2】
书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有多少种不同的插法?
【解析】:法一:
A
9
法二:
3
1
9
A
9
6
A
6【例3】将A、B、C、D、E、F这6个字母排成一排,若A、B、C必须按A在前,B居中,C在后的原
则(A、B、C允许不相邻),有多少种不同的排法?
六.标号排位问题(不配对问题)
把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二
步再
排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.
【例1】 将数字1,2,3,
4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与
所填数字均不相同的填
法有( )A、6种 B、9种 C、11种 D、23种
【
解析】:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方
格
,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选
B
.
【例2】 编号为1、2、3、4、5的五个人分别去坐编号为1、2、3、4、5的五个座位,其
中有且只有两个
的编号与座位号一致的坐法是( ) A 10种
B 20种 C 30种
D 60种 【解析】 答案:B 【例3】:同室4人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,则4张贺年卡不同的分配方式共有( ) (A)6种 (B)9种 (C)11种
(D)23
种
【例4】:五个人排成一列,重新站队时,各人都不站在原来的位置上,那么不同的站队方式共有(
)
六.不同元素的分配问题(先分堆再分配):注意平均分堆的算法
3 8
【例1】 有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?
(1) 分成1本、2本、3本三组;
(2)
分给甲、乙、丙三人,其中一个人1本,一个人2本,一个人3本;
(3)
分成每组都是2本的三个组;
(4) 分给甲、乙、丙三人,每个人2本;
(5)
分给5人每人至少1本。
【解析】:(1)
CCC
1
6
2
5
3
3
222
211111
C
6
C4
C
2
C
5
C
5
C
4
C3
C
2
C
1
5
222
CCC
(2)
CCCA
(3) (4) (5)
A
5
64
2
4
3
A
4
A
3
1
6
2
5
3
3
3
3
【例2】将4名大学生分配到3个乡镇去当村官,每个乡
镇至少一名,则不同的分配方案有 种
(用数字作答).
211
C
4
C
2
C
1
【解析】:第一步将4名大学生按,2
,1,1分成三组,其分法有;
2
A
2
3
第二步将分好的三组分配
到3个乡镇,其分法有
A
3
所以满足条件得分配的方案有
211
C<
br>4
C
2
C
1
3
A
3
36<
br>2
A
2
说明:分配的元素多于对象且每一对象都有元素分配时常用先分组再分配.
【例3】
5名志愿者分到3所学校支教,每个学校至少去一名志愿者,则不同的分派方法共有
(A)150种 (B)180种 (C)200种 (D)280种
311
C
5
C
2
C
1
3
A
3
【解析】:人数分配上有1,2,2与1,1,3两种方式,若是1,2,2,则有=60种,若是1,
1,3,
2
A
2
122
C
5
C
4
C
2
3
A
则有
3
=90种,所以共有150种,选A
2
A
2
【例4】
将9个(含甲、乙)平均分成三组,甲、乙分在同一组,则不同分组方法的种数为( )
A.70 B.140 C.280 D.840 【解析】:( A )
【例5】
将5名实习教师分配到高一年级的3个班实习,每班至少1名,最多2名,则不同的分配方案有
(
)
(A)30种 (B)90种 (C)180种 (D)270种 <
br>【解析】:将5名实习教师分配到高一年级的3个班实习,每班至少1名,最多2名,则将5名教师分成<
br>12
C
5
C
4
3
15A90
三组,一
组1人,另两组都是2人,有种方法,再将3组分到3个班,共有
15
3
2
A
2
种不同的分配方案,选B.
【例6】 某外商计划在四个候选城市投资3个不
同的项目,且在同一个城市投资的项目不超过2个,则该外
商不同的投资方案有( )种
A.16种 B.36种 C.42种
D.60种
【例7】(1)5本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为( )
4 8
A、480种 B、240种 C、120种
D、96种
(2)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
有多少种?
【例8】 有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,
从10人中选出4人承担这三项任务,
不同的选法种数是( ) A、1260种
B、2025种 C、2520种 D、5040
种
【例9】.某高校从
某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中
甲同学不到银川,
乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案?
【解析】:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:
4
①若甲乙都不参加,则有派遣方案
A
8
种;
3
3
②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有
A
8
方
法,所以共有
3A
8
;
3
③若乙参加而甲不参加同理也有
3A
8
种;④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安
排其余8人到另
4332
22
两个城市有
A
8
种,共有
7A
8
方法.所以共有不同的派遣方法总数为
A
8
3A
8
3A
8
7A
8
4088
种
【例10】
四个不同球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种?
七.相同元素的分配问题隔板法:
【例1】:把20个相同的球全放入编号分别为1,2,3
的三个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于其编
号数,则有多少种不同的放法?
【解析】:
向1,2,3号三个盒子中分别放入0,1,2个球后还余下17个球,然后再把这17个球分成3
份,
每份至少一球,运用隔板法,共有
C
16
120
种。
【例2】
10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?
【解析】:10
个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,
可以在10个
小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的
6
分配方案为
C
9
84
种.
2
变式1:7个相同的小球,任意放入四个不同的盒子,问每个盒子都不空的放法有
种
变式2:马路上有编号为1,2,3,4,5,6,7,8,9的9盏路灯,为节约用电,可以把其
中的三盏路灯
关掉,但不能同时关掉相邻的两盏或三盏,也不能关掉两端的路灯,满足条件的关灯办法有
种
【例3】:将4个相同的白球、5个相同的黑球、6个相同的红球放入4各不同的盒子中的
3个中,使得有
一个空盒且其他盒子中球的颜色齐全的不同放法有多少种?
八.多面手问题(
分类法---选定标准)
5 8
【例1】: 有11名外语翻译人员,
其中5名是英语译员,4名是日语译员,另外两名是英、日语均精通,
从中找出8人,使他们可以组成翻
译小组,其中4人翻译英语,另4人翻译日语,这两个小
组能同时工作,问这样的8人名单可以开出几张
?
431413423113
C
5
4
C
4
C
5
C
2
C
4
C
5
4
C<
br>2
C
4
C
5
2
C
4
C
5
4
C
4
C
5
C
2
C
1
C
4
变式:. 有11名外语翻译人员,其中有5名会英语,4名会日语,另外两
名英,日语都精通,从中选出8人,组
成两个翻译小组,其中4人翻译英语,另4人翻译日语,问共有多
少不同的选派方式?
答案 :185
九.走楼梯问题
(分类法与插空法相结合)(略)
【例1】 小明家住二层,他每次回家上楼梯时都是一步迈两级或三
级台阶。已知相邻楼层之间有16级台
阶,那么小明从一层到二层共有多少种不同的走法?
【解析】 :插空法解题:考虑走3级台阶的次数:
1)有0次走3级台阶(即全走2级),那么有1种走法;
2)有1次走三级台阶。(不可能完成任务);
3)有两次走3级台阶,则有5次走2级台阶:
1
(a)两次三级台阶挨着时:相当
于把这两个挨着的三级台阶放到5个两级台阶形成的空中,有
C
6
6
种
2
(b)两次三级不挨着时:相当于把这两个不挨着的三级台阶放到5个两级台阶形成的空中,
有
C
6
15
种走法。
4)有3次(不可能)
5)有
4次走3级台阶,则有2次走两级台阶,互换角色,想成把两个2级台阶放到3级台阶形成得空中,
12
同(3)考虑挨着和不挨着两种情况有种
C
5
C
5
15
走法;
6)有5次(不可能)
故总共有:1+6+15+15=37种。
变式:
欲登上第10级楼梯,如果规定每步只能跨上一级或两级,则不同的走法共有( )
(A)34种 (B)55种
十.排数问题(注意数字“0”)
(C)89种
(D)144种 答案: (C)
【例1】(1)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共有
( )A、210种
B、300种 C、464种 D、600种
5
【解析】
:按题意,个位数字只可能是0,1,2,3,4共5种情况,分别有
A
5
个,
A
4
A
3
A
3
,A
3
A3
A
3
,A
2
A
3
A
3
,A
3
A
3
个,合并总计300个,选
B
.
6 8
(2)从1,2,3,…,100这100个数中任取两个数,使其和能被4整除的取法
(不计顺序)有多少种?
【解析】 :将
I
1,2,3L,100
分成四个不相交的子集,能被4整除的数集
A
4,8,12,L1
00
;能被
4除余1的数集
B
1,5,9,L97<
br>
,能被4除余2的数集
C
2,6,L,98
,能被4除余3的数
集
D
3,7,11,L99
,易
见这四个集合中每一个有25个元素;从
A
中任取两个数符合要;从
B,D
中
各取一个数也符合要求;从
C
中任取两个数也符合要求;此外其它取法都不符合要求;
所以符合要求的取法共有
C
25
C
25
C
25
C
25
种.
2112
十一.染色问题:
涂色问题的常用方法有:(
1)可根据共用了多少种颜色分类讨论;
(2)根据相对区域是否同色分类讨论;
(3)将空间问题平面化,转化成平面区域涂色问题。
【例1】 将一个四棱锥
S
ABCD
的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,如果只有5
种颜色可供使用,
那么不同的染色方法的总数是_______.
【解析一】满足题设条件的染色至少要用三种颜色。
(1)若恰用三种颜色,可先从五种颜色中任选一种染顶点S,再从余下的四种颜色中任选两种涂A、B
、
12
C、D四点,此时只能A与C、B与D分别同色,故有
C
5
A
4
60
种方法。
(2)若恰用四种颜色染色,可以先从五种颜色中任选一
种颜色染顶点S,再从余下的四种颜色中任选两
种染A与B,由于A、B颜色可以交换,故有
A
4
种染法;再从余下的两种颜色中任选一种染D或
1211
C,而D与C,而
D与C中另一个只需染与其相对顶点同色即可,故有
C
5
A
4
C2
C
2
240
种方法。
5
(3)若恰用五种颜色染色,有
A
5
120
种染色法
2
综上所知,满足题意的染色方法数为60+240+120=420种。【答案】420.
【解析二】设想染色按S—A—B—C—D的顺序进行,对S、A、B染色,有
5436
0
种染色方法。
由于C点的颜色可能与A同色或不同色,这影响到D点颜色的选取方法数,故分类讨论:
C与A同色时(此时C对颜色的选取方法唯一),D应与A(C)、S不同色,有3种选择;
C与A不
同色时,C有2种选择的颜色,D也有2种颜色可供选择,从而对C、D染色有
13227种染色方法。
由乘法原理,总的染色方法是
607420
【解析三】可把这个问题转化成相邻区域不同色问题:如图,
对这五个区域用5种颜色涂色,有多少种不同的涂色方法?
总体实施分步完成,可分为四大步:
①给S涂色有5种方法;②给A涂色有4种方法(与S不
同色);③给B涂色有3种方法(与A,S不同色);
④给C,D涂色.当C与A异色时,C,D都有2种涂色方法; 当C与A同色时,C有一种涂色方法(
与A同
色),D有3种涂色方法.给C,D涂色共有2×2+3=7种方法.
由分步计数原理共有5×4×3×7=420种方法
[规律小结] 涂色问题的常用方法有:
(1)可根据共用了多少种颜色分类讨论;(2)根据相对区域是否同
色分类讨论;(3)将空间问题平
面化,转化成平面区域涂色问题。
7 8
十三.
几何中的排列组合问题:
xy
22
【例1】 已知直线
1
(<
br>a,b
是非零常数)与圆
xy100
有公共点,且公共点的横坐标和纵ab
坐标均为整数,那么这样的直线共有 条
【解析】:
圆上的整点有:
(6,8) ,(8,6),(10,0),(010)
12 个
21
C
12
=66
其中关于原点对称的有4 条 不满则条件 切线有
C
12
=12
,
其中平行于坐标轴的有14条 不满则条件 66-4+12-14=60
答案:60
8 8