排列组合问题的求解策略规划

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2020年12月12日 09:14
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2020年12月12日发(作者:梁辉)


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排列组合问题的求解策略
长阳职业教育中心张庭松杨子敬
[主题词]
排列组合求解
[摘要]
计数问题是现实生活中最普遍排列与组合 问题与现实生活密切相关,有关这类
问题的解答的基础是两个计数原理,但是在实际求解过程中必须讲究 解题策略和方
法技巧。
解答排列组合问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是组合 问题,
或者属于排列与组合的混合问题,其次要抓住问题的本质特征,灵活运用基本原理
和公式 进行分析解答。同时还要注意讲究一些策略和方法技巧,使一些看似复杂的
问题迎刃而解。下面介绍几种 常用的解题方法和策略。
一、合理分类与准确分步法
解含有约束条件的排列组合问题,应按 元素性质进行分类,按事情发生的连续过程
分步,保证每步独立,达到分类标准明确,分步层次清楚,不 重不漏。
例1、五个人排成一排,其中甲不在排头,乙不在排尾,不同的排法有()
A.120种B.96种C.78种D.72种
分析:由题意可先安排甲,并按其分类讨论: 1)若甲在末尾,剩下四人可自由
11
A
3
种排法,由分类计数原
排 ,有
A
4
4
种排法;2)若甲在第二,三,四位上,则有
A
3
3
A
3
11
A
3

78
种,选 C。
理,排法共有
A
4
4
A
3
3
A< br>3
解排列与组合并存的问题时,一般采用先选(组合)后排(排列)的方法解答。
例2、4个不同小球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,恰有一空盒的方法有
多少种?


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分析:因恰有一空盒,故必有一盒子放两球。1)选:从四个球中选 2个有
C
4
2
种,
从4个盒中选3个盒有
C
43
种;2)排:把选出的2个球看作一个元素与其余2球共3
个元素,对选出的3盒作全排 列有
A
3
3
种,故所求放法有
C
4
2
C< br>4
3
A
3
3
144
种。
二、元素分析与位置分析法
对于有附加条件的排列组合问题,一般采用:先考虑满足特殊的元 素和位置,
再考虑其它元素和位置。
例3、用0,2,3,4,5,五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共
有()。
A. 24个B。30个C。40个D。60个
[分析]由于该三位数为偶数,故末尾数字必 为偶数,又因为0不能排首位,故0
就是其中的“特殊”元素,应该优先安排,按0排在末尾和0不排在 末尾分两类:1)
111
A
3
A
3
个,由分数计数原理,共 有偶
0排末尾时,有
A
4
2
个,2)0不排在末尾时,则有
A
2
111
A
3
A
3
=30个,选B。

A
4
2
A
2
例4、马路上有8只路灯,为节约用电又不 影响正常的照明,可把其中的三只灯
关掉,但不能同时关掉相邻的两只或三只,也不能关掉两端的灯,那 么满足条件的
关灯方法共有多少种?
分析:表面上看关掉第1只灯的方法有6种,关第二只, 第三只时需分类讨论,
十分复杂。若从反面入手考虑,每一种关灯的方法对应着一种满足题设条件的亮灯
与关灯的排列,于是问题转化为“在5只亮灯的4个空中插入3只暗灯”的问题。
3
故 关灯方法种数为
C
4

三、插空法、捆绑法
对于某几个元素不相 邻的排列问题,可先将其他元素排好,再将不相邻元素在
已排好的元素之间及两端空隙中插入即可。


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例5、7人站成一排照相,若要求甲、乙、丙不相邻,则有多少种不同的排法?
分析:先将其 余四人排好有
A
4
4
种排法,再在这人之间及两端的5个“空”中选
三个位置让甲乙丙插入,则有
A
5
3
种方法,这样共有
A
4
4
A
5
3
1400
种不同排法。
对于局部“小 整体”的排列问题,可先将局部元素捆绑在一起看作一个元,与
其余元素一同排列,然后在进行局部排列 。
例6、7人站成一排照相,甲、乙、丙三人相邻,有多少种不同排法?
分析:把甲、乙、 丙三人看作一个“元”,与其余4人共5个元作全排列,有
A
5
5

排法,而甲乙、丙、之间又有
A
3
3
种排法,故共有
A
5< br>5
A
3
3
7200
种排法。
四、总体淘汰法 < br>对于含有否定字眼的问题,可以从总体中把不符合要求的除去,此时需注意不
能多减,也不能少减 。
例如在例3中,也可用此法解答:五个数字组成三位数的全排列有
A
5
3
个,排好
后发现0不能排首位,而且数字3,5也不能排末位,这两种排法要除去,故有
32211
A
5
A
4
A
2
A
3A
3
30
个偶数。
五、顺序固定问题用“除法”
对于某几 个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一同排列,
然后用总排列数除以这几个元素的 全排列数。
例7、6个人排队,甲、乙、丙三人按“甲---乙--- 丙”顺序排的排队方法有多
少种?
分析:不考虑附加条件,排队方法有
A
6
6
种,而其中甲、乙、丙的
A
3
3
种排法中只
有一 种符合条件。故符合条件的排法有
A
6
6
A
3
3

120
种。
六、构造模型“隔板法”
对于较复杂的排列问题,可通过设计另一情景,构造一个隔板模型来解决问题。


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例8、方程a+b+c+d=12有多少组正整数解?
分 析:建立隔板模型:将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成的11个
间隙中任意插入3块隔板 ,把球分成4堆,每一种分法所得4堆球的各堆球的数目,
3

165
。 < br>对应为a、b、c、d的一组正整解,故原方程的正整数解的组数共有
C
11
又 如方程a+b+c+d=12非负整数解的个数;三项式
(abc)
10
,四项式
(abcd)
10
等展开式的项数,经过转化后都可用此法解。
七、分排问题“直排法”
把几个元素排成前后若干排的排列问题,若没有其它的特殊要求,可 采取统一
排成一排的方法来处理。
例9、7个人坐两排座位,第一排3个人,第二排坐4个人,则不同的坐法有多
少种?
分析:7个人可以在前两排随意就坐,再无其它条件,故两排可看作一排来处理,
不同的坐法共有A
7
7
种。
八、表格法
有些较复杂的问题可以通过列图表使其直观化。
例10、9人组成篮球队,其中7人善打前锋 ,3人善打后卫,现从中选5人(两
卫三锋,且锋分左、中、右,卫分左右)组队出场,有多少种不同的 组队方法?
分析:由题设知,其中有1人既可打锋,又可打卫,则只会锋的有6人,只会
卫的 有2人。列表如下:




3
3
2
1

1(卫)
6人只会锋 2人只会卫 1人即锋又卫 结



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12232
A
2
C
6
A
3
A
2

900< br>种方法。
由表知,共有
A
6
3
A
2
2A
6
3
C
2
2 2 1(锋)
除了上述方法外, 有时还可以通过设未知数,借助方程来解答,简单一些的
问题可采用列举法等。解此类问题常用的数学思 想是:分类讨论的思想,转化思想
和对称思想等三种。排列组合是高中数学的重点和难点之一,也是进一 步学习概率
的基础。事实上,许多概率问题也可归结为排列组合问题。这一类问题不仅内容抽
象 ,解法灵活,而且解题过程极易出现“重复”和“遗漏”的错误,这些错误甚至
不容易检查出来,所以解 题时要注意不断积累经验,总结解题规律,掌握若干技巧,
最终达到能够灵活运用。
[参考文献]
1、《走向清华北大》,主编乔家瑞,科学出版社总发行。
2、《2 004年高考总复习与考前冲刺冲刺教师指导全书》,全国高考命题研究组总
主编,安徽文化音像出版社 。
3、《最新高职考试应试指南数学》,金贻康主编,汕头大学出版社。

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