7排列组合的综合问题
dnf剑神-劫教学
7排列组合的综合问题(第7课时)
**学习目标**
1.
2.
**要点精讲**
1.
2.
**范例分析**
例1.
例2.排列、组合的混合问题,主要指既与组合有关,又与排列有关的应用问题.如分配
问题.
例6 六本不同的书,按下列条件,各有多少种不同的分法?
(1)
分为三堆,每堆2本;
(2) 分为三堆,一堆1本,一堆2本,一堆3本;
(3)
分给甲、乙、丙三人,每人2本;
(4)
分给甲、乙、丙三人,一人得1本,一人拿2本,一人得3本;
(5)
分给甲、乙、丙三人,每人至少得1本.
解 (1) 依题意,每次从书中取2本,共有种取法.但
ab,cd,ef;ab,ef,
cd;cd,ef,ab;cd,ab,ef;ef,ab,cd;e
f,cd,ab.作为三堆书来说,它们是同一种分法.
故将6本书分成三堆,每堆2本,应有
=15种不同的分法.
(2) 共有=60种不同的分法.
(3) 解法1
由(1)先将6本书分成三堆,每堆2本,共有
再分给甲、乙、丙三人,有
种分法(先分组);
·
种分法(再分配).故共有90种不同的分法.
解法2 甲先取,有
种取法;乙再去取,有
种取法;最后丙去取,有
种取
1
法.故共有
·
·
=90种取法.
(4) 由于谁得1本,2本,3本并不确定,即得1本书的可以是甲,也可
以是乙,也可
以是丙.故相当于在(2)的基础上,将三堆书分配给甲、乙、丙三人,故共有
=
360种分法.
(5)
依题意,可以有如下三种分法:ⅰ)2,2,2;ⅱ)1,2,3;ⅲ)1,1,4.
ⅰ)就是题(3); ⅱ)就是题(4).
ⅲ)的分法有
=90种.
∴ 共有90+360+90=540种分法.
评析 本例属分配问题,解这类问题的基
本思路是先分组,再分配,即先组合、后排列.同
时注意在分组时,若出现平均分组(即两组元素个数相
同)的情况,则要除以组数(即平均
分组的数目)的阶乘.
若平均分组时各组的元素均为1时
,可将这几个组放在最后取,因为它的分法仅一种,
如题(5)第ⅲ)种情况:1,1,4.我们可以先
从6本书中取出4本,有
本书,分成1,1两堆,只有一种分法,故共有
种取法,剩下的两
种分法.类似地,如将8本书分成1,1,
1,1,2,2六组,则有
法只有1种.
=840种分法.因为剩下的4本书分成4组,每组1本的分
例4
(2002年北京文科高考题)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
( )
(A)480 种 (B)240种 (C)120种
(D)96种
4
误解:先从5本书中取4本分给4个人,有
A
5
种
方法,剩下的1本书可以给任意一个
4
人有4种分法,共有
4A
5
480
种不同的分法,选A.
错因分析:设5本书为
a
、
b、
c
、
d
、
e
,四个人为甲、乙、丙、丁.按照上述分
法可
能如下的表1和表2:
乙 甲
丙
丁
丙
丁
甲
乙
b
b
a
d
d
c
e
c
e
a
表1 表2
2
表1是甲首先分得
a
、
乙分得
b
、丙分得
c
、丁分得
d
,最后一本书
e<
br>给甲的情况;表2是
甲首先分得
e
、乙分得
b
、丙分得
c
、丁分得
d
,最后一本书
a
给甲的情况.这两种情况是完
全相同的,而在误解中计算成了不同的情况。正好重复了一次.
正解:首先把5本书转化成4本书,
然后分给4个人.第一步:从5本书中任意取出2
24
本捆绑成一本书,有
C
5
种方法;第二步:再把4本书分给4个学生,有
A
4
种方法.由乘法
24
原理,共有
C
5
A
4
240
种方法,故
选B.
例3.
例4.例12、设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,每次向正方向或负方
向跳1
个单位,经过5次跳动质点落在点(3,0)(允许重复过此点)处,则质点不同的运动方法
共
有 种(用数字作答).
解:赋值。记质点沿x轴正方向跳1个单位为
1
,沿
x
轴负方向跳1个单位为
1
,
经过5次跳动质点落
在点(3,0)处的方法数,即为不定方程
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
3
的解
1
的个数,其中
x
i
1,i1,2,3,4,5
。显然,
x
i
中必有四个数为
1
,一个数为
1
,故有
C
5
5
种方法。
推广1:设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,每次向正方向或负方向跳
1个单位,经过
2n1nN
次跳动质点落在点(3,0)(允许重复过此点)处,问质
点
不同的运动方法共有多少种?
仿上,质点不同的运动方法种数,即为不定方程
x
1
x
2
x
3
其中
xi
1,i1,2,3,
n1
有
C
2n1
种方
法。
x
2n1
3
的解的个数,
,2n1
。显然,
x
i
中必有
n2
个数为
1
,
n1<
br>个数为
1
,故共
推广2:设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,
每次向正方向或负方向跳
1个单位,经过
nnN
次跳动质点
落在点
m,0
mn,mN
(允许重复过此点)
处,问质点不同的运动方法共有多少种?
仿上,质点不同的运动方法种数,即为
不定方程
x
1
x
2
x
3
其中
x
i
1,i1,2,3,
x
n
m
的解的个数,
nm
个数为
1
,
2
,n
。显然,
m,
n
有相同的奇偶性,且
x
i
中必有
nm
nm
个
数为
1
,故共有
C
n
2
种方法。
2
推
广3:设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿与
x
轴平行或重合的方向跳动,每次
3
向正方向或负方向跳1个单位,沿与
y
轴平行或重合的方
向跳动,每次向正方向或负方向跳
1个单位,经过
nnN
次跳
动质点落在点
s,t
s,tN,stn
(允许重复过此点
)
处,问质点不同的运动方法共有多少种?
一般地,质点的运动
途径分横、纵两步完成。设沿与
x
轴平行或重合的方向跳动
p
次,
其
方法数为不定方程
x
1
x
2
x
3
x
p
s
(
x
i
1,i1,2,3,,p
)的解的个
数,有
C
ps
2
p
种方法;沿与
y
轴平行或重合
的方向跳动
np
次,其方法数为不定方程
y
1
y
2y
3
y
np
t
(
y
i
1,i1,2,3,,np
)的解的个数,有
C
ps
2
pnpt
2
np
种方法,
其中
spnt
,<
br>p
与
s
、
st
与
n
有相同的奇偶性。记<
br>a
p
CC
npt
2
np
,则共有
Ta
s
a
s2
a
s4
**规律总结**
a
nt
a
i
种不同的方法。
is
nt
2.解排列组合的应用题,要注意四点:
(1)仔细审题,判
断是组合问题还是排列问题;要按元素的性质分类,按
事件发生的过程进行分步.
(2)深入
分析、严密周详,注意分清是乘还是加,既不少也不多,辩证思
..
维,多角度分析,全面考虑
,这不仅有助于提高逻辑推理能力,也尽可能地避免
出错.
(3)对于附有条件的比较复杂的
排列组合应用题,要周密分析,设计出合
理的方案,把复杂问题分解成若干简单的基本问题后应用分类计
数原理或分步计
数原理来解决.
(4)由于排列组合问题的答案一般数目较大,不易直接验证
,因此在检查
结果时,应着重检查所设计的解决问题的方案是否完备,有无重复或遗漏,也可
采
用多种不同的方法求解,看看是否相同.在对排列组合问题分类时,分类标准
应统一,否则易出现遗漏或
重复.
**基础训练**
一、选择题
884. 如图,A、B、C、
D是某油田的四口油井,计划建三条路,将这四口油井连结起来(每条路只
连结两口油井),那么不同的
建路方案有 …( )
4
A.12
种
B.14
种
C.16
种
D.18
种
885. 在平面直角坐标系中,x轴正半轴上有5个点,y轴正半轴
上有3个点,连成15条线段,
这15条线段在第一象限内的交点最多有( )
A.105
个
B.35
个
C.30
个
D.15
个
886. 将标号为1,2,…,10的10个球放入标号为1,2,…,10的10个盒子里,每个盒
内
放一个球,恰好3个球的标号与其在盒子的标号不一致的放入方法种数为
.
A.120 B.240 C.360 D.720
887. (2005年高考
·湖北卷·文9)把一同排6张座位编号为1,2,3,4,5,6的电影票全
部分给4个人,每人至少
分1张,至多分2张,且这两张票具有连续的编号,那么不同
的分法种数是 ( )
A.168 B.96 C.72 D.144
888. (2005年高考·北京卷·文8
)五个工程队承建某项工程的5个不同的子项目,每个工程
队承建1项,其中甲工程队不能承建1号子项
目,则不同的承建方案共有 ( )
4
A.C
1
4
C
4
种
4
B.C
1
4
P
4
种
C.C
4
4
种 D.P
4
4
种
例6、在某次乒乓
球单打比赛中,原计划每2名选手恰好比赛一场,但有3名选手各比赛
了2场之后就退出了。这样全部比
赛只进行了50场。那么,在上述3名选手之间比赛的场数是
( )
A.0
B.1
C.2
D.3
解:选B。设共有选手
n
名,则50场比赛中包括了
n3
名选手的所有比赛,3名选手
之间的比赛
r
场,以及
n3
名选手与3名选手间的比赛场数
x
。
因为3名选手各赛了
2场,共赛6场,但3名选手之间的比赛被重复计算,所以
x62r
。
2
由此可得,
50C
n3
r
62r
,其中
0r3
,
n5,nN
。
所以,
n3
n4
882r
,只有当
r1
时有整数解
n13
。
例7、在集合
M
1
,2,3,,10
的所有子集中,有这样一族不同的子集,它们两两的交
集都不是
空集,则这样的子集最多有( )
A、 1024个 B、512个 C、100个
D、81个
解:选B。由集合M的所有6、7、8、9、10元子集构成的子集族满足条件,另外,在
所有5元子集中,有一半符合条件,故共有
C
10
C
10
C
10
C
10
C
10
678910
1
5
C
10
512
个。
2
例20、两个同心
圆,小圆上有3个点,大圆上有6个点,经过这9个点,最多可组成多少
条直线?最少可组成多少条直线
?
2
解:最多有
C
9
36
条;当小圆上两点与大圆上两
点共线时,可组成的直线最少,有
22
C
9
3C
4
3
21
条。
5
二、填空题
889.
【2004浙江理15文16】设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,每次向正
方向或负方
向跳1个单位,经过5次跳动质点落在点(3,0)(允许重复过此点)处,
则质点不同的运动方法共有
__________种
三、解答题
**能力提高**
11.从1、2、3、4、7、9这6个数中任意取出两个数分别作为一个对数的底数与真数,可
组成多少个不同的对数值?
解:当1为对数的真数时,对数值为0;从2、3、4、7、9这5个数
中任意取出两个数分别
2
作为一个对数的底数与真数,可以写出
A
5
个对数式,其中对数值相同的有
log
2
3log
4
9
,
log
3
2log
9
4
,
log
2<
br>4log
3
9
,
log
4
2log
9<
br>3
,故可组成
2
1A
5
417
个不同的对数值。
**参考答案**
1.排列
(1)排列的定义:从
n
个不同的元素中取出
m
(mn)
个元素,按照一定的
排成一
列,叫做从
n
个不同的元素中取出
m
个元素的一个排列。 <
br>(2)排列数的定义:从
n
个不同的元素中取出
m
(mn)
个元素的 的个数叫做
m
从
n
个不同的元素中取出
m
个元素的排列数,用
A
n
表示。
m
(3)排列数公式:
A
n
= .
(4)全排列:
n
个不同的元素全部取出的 ,叫做
n
个
为同元素的一个全排列,
m
A
n
n(n1)(n2)21
________
.于是排列数公式写成阶乘的形式为
m
A
n
__
______
,这里规定
0!_______.
2.组合
(1
)组合的定义:从
n
个不同的元素中取出
m
(mn)
个元素
叫做从
n
个不
同的元素中取出
m
(mn)
个元素的一个组
合。
(2)组合数:从
n
个不同的元素中取出
m
(mn)
个元素 的个数,叫做从
n
个
不同的元素中取出
m
(m
n)
个元素的组合数,用
C
n
表示。
6
m<
/p>
m
A
n
(3)组合数的计算公式:
C=______
______=___________.
由于
( )
m
n
0
0!_______
C
n
所以
______.
mm
(4)组合数的性质:①
C
n
___________
;②
C
n1
____________________.
1.排列与组合的定义相近,它们的区别在于是否与顺序有关。处理排列组合的综
合题一般
思想是先选元素(组合),后排列,按元素的性质“分类”和按事件发生的连续过程“分步”,
始终是处理排列组合问题的基本方法和原理,通过训练要注意积累分类与分步的基本技能;
2
.复杂的排列问题常常通过试验、画简图、小数字简化等手段使问题直观化,从而寻求解
题途径。由于结
果的正确性难以直接验证,因而常常需要用不同的方法求解来获得对结果的
检验;
3.在解决
排列组合的综合题蛙,必须深刻理解排列组合的概念,能够熟练确定一个问题是
排列问题还是组合问题,
牢记排列数、组合数的计算公式和组合数的性质。
4.排列组合问题的常见解法主要有以下几种:
(1)特殊元素优先安排的策略;
(2)合理分类与准确分步的策略;
(3)排列、组合混合问题先选后排的策略;
(4)正难则反、等价转化的策略;
(5)相邻问题捆绑处理的策略;
(6)不相邻问题插空处理的策略;
(7)定序问题除法处理的策略;
(8)分排问题直排处理的策略;
(9)“小集团”排列问题中先整体后局部的策略;
(10)构造模型的策略。
例4.4个不同的红球和6个不同的白球放入同一个袋中,现从中取出4个球:
(1)若取出的球的个数不少于白球的个数,则有多少种不同的取法?
(2)取出一个红球记
2分,取出一个白球记1分,若取出4个球总分不小于5分,则有多
少种不同的取法?
[剖
析](1)由于取出的4个球中红球的个数不少于白球的个数,因此至少要取出2个红球,
可分为三类:
①全部取出红球;②取出3个红球;③取出2个红球,可用搭配法进行求解。
[解](1)依题意可知,取出的4个球中至少有2个红球,可分为三类:
431
①
全取出红球,有
C
4
种不同的取法;②取出的4个球中有3个红球1个白球,有
C
4
种
C
6
22
取法;③取出的4个球中有2个红球2
个白球的取法有
C
4
种不同的取法,
C
6
43122<
br>由分类加法计数原理知,共有
C
4
+
C
4
+
C
4
=115种不同的取法。
C
6
C
6
(2
)依题意中知,取出的4个球中至少要有1个红球,从红白10个球中取出4个球的取法
7
44
44
有
C
10
种不同的取法,而全是白
球的取法有
C
6
种,从而满足题意的取法有:
C
10
-C
6
=195.
[警示]在解决某些问题时,直接法往往不能奏效,需要利用间
接法去求解,即把问题中不
符合题意要求的情况求出来,从总数减去即可得到所要求解的结果。直接法与
间接法在使用
时要根据题目的特点进行恰当地选择,在直接法不便解题时,应考虑使用间接法。
例5.某运输公司有7个车队,每个车队的车均多于4辆,现从这个公司中抽调出10辆车,
并且每个
车队中至少抽取1辆车,那么共有多少种不同的抽调方式?
[剖析]要抽取7辆车,可以看作是将7个
抽取名额分配到7个车队中去,每个车队至少有
一个名额,从而可想到分类,也可以使用挡板法。 [解]解法一:在每个车队抽调1辆车的基础上,还需抽调3辆车,可分为三类:从第一个
1
车队中抽调,有
C
7
种;从两个车队中抽调,一个车队中抽1辆,另一个车队中抽2
辆,有
3
2
35
种。故由分类加法计数
C
7
4
2
种;从三全车队中抽调,每个车队中抽调1辆,有
C
7
原理知,共有
7423584
种抽调方法。
解法二:(档板法)由于每个车队的车均多于4辆,只
需将10个份额分成7份.可将10个元
素排成一排,在相互之间的9个空档(除去两端)中插入6个档
板,即可将元素纷成了7
6
份,因而有
C
9
84
种抽调方
法。
[警示]指标分配问题是指
n
个相同的元素分配给
m
个不同的
单位(
nm
),每个单位至
少分配一个元素。该问题常用档板法来解决,在元素的个
数不是太多时,有时也可以用分类
法来解决(如本例)。在有些问题中,有时还需要分析,把相似的其它
问题转化为档板问题,
比如求方程
abc10
有多少组不同的正整数解,就相当
于当10个相同的糖果分给3个
小朋友,每位小朋友至少一个,有多少种不同的排法。
例6.
有10只不同的试验产品,其中4只是次品,6只是正品。现每次取1只进行测试,直
到4只次品全部测
出为止,求最后1只次品恰好在第五次测试时被发现的不同的情形有多少
种?
[剖析]本题的实质是前五次测试中有1只是正品,4只正品,且第五次测试的是次品。
[解
]解法一:设想有5个位置,先从6只正品中任选1只,放在前四个位置的任一个上,
114
有
C
6
种排法,故不同的情
C
4
种方法;再把4只次品在剩余
的四个位置上任意排列,有
A
4
4
11
形有
C
6<
br>576
种。
C
4
A
4
1
解法二:设想有
5个位置,先从4只次品中任选1只,放在第五个位置上,有
C
4
种方法;
1
4
再从6只正品中任选1只,和剩下的3只次品一起在前四个位置上任意排列,有
C
6
A
4
种方
14
1
法。故不同的情形共有
C
4
C
6
A
4
576
种。
[警示]排列组合问题
从解法看,大致有以下几种:(1)有附加条件的排列组合问题,大多
需要分类讨论的方法,注意分类时
应不重不漏;(2)排列与组合的混合型问题,用分类加法
或分步乘法计数原理解决;(3)元素相邻,
可以看作是一个整体的方法;(4)元素不相邻,
可以利用插空法;(5)间接法,把不符合条件的排列
与组合剔除掉;(6)穷举法,把不符合
条件的所有排列或组合一一写出来。
1.(2006
年天津卷)将4个颜色互不相同的球全部放入编号为1和2的两个盒子里,使得
放入每个盒子里的球的个
数不小于该盒子的编号,则不同的放球方法有( )
A.10种 B.20种
C.36种 D.52种
2.(2007年广东深圳)5人站成一排,甲、乙两人之间恰有1人的不同站法的种数 (
)
A. 18 B.24 C. 36 D.
48
3.以一个正方体顶点为顶点的四面体共有( )
A.70个 B.64个
C.58个 D.52个
8
4.有甲、乙、丙三项任务,甲需2
人承担,乙丙各需1人承担,从10人中选出4人承
担这三项任务,不同的选法总数有( )
A.1260种 B.2025种 C.2520种 D.5040种
5.(20
06年全国II卷)5名志愿者分到3所学校支教,要求每所学校至少有1名志愿者,
则不同的分法有(
)
A.150种 B.180种 C.200种 D.280种
6.为配制
某种染色剂,需要加入三种有机染料、两种无机染料和两种添加剂,其中有机染
料的添加顺序不可以相邻
。现研究试验所有的不同添加顺序对染色效果的影
B
响,总共要试验的次数为
(用数字作答)
7.如图,A、B、C、D为海中的四个小岛,要建三座桥,将这四个小岛连
A
接起来,不同的建桥方案共有 种。
8.在平面直角坐标系
xoy
中,已知点A(1,1)、B(-2,-2)、C(3,5)、
D
C
D(-1,1
)、E(1,-1)、O(0,0),则过这6个点可以组成的不同的三角
形的个数为
9.(2006年江苏卷)今有2个红球、3个黄球、4个白球,同色球不加以区分,将这9个球
排成一列有 种不同的方法(用数字作答)。
10.在一张节目表上原有6个节目
,如果保持这些节目的相对顺序不变,再添加进去三个节
目,求共有多少种安排方法?
11.四面体的顶点和各棱的中点共10个点,
在其中取4个不共面的点,则不同的取法共有多
少种?
12. 某种产品有5件不同的正品,4件不同的次品,现在一件件地进行检测,直到4件次品
全部测出为止,则最后一件次品恰好在第6次检测时被测出,这样的检测方案有多少种?
10.4 排列与组合的综合问题
●知识梳理
1.排列、组合都是研
究事物在某种给定的模式下所有可能的配置的数目问题,它们之间
的主要区别在于是否要考虑选出元素的
先后顺序,不需要考虑顺序的是组合问题,需要考虑
顺序的是排列问题,排列是在组合的基础上对入选的
元素进行排队,因此,分析解决排列组
合问题的基本思维是“先组,后排”.
2.解排列组合的应用题,要注意四点:
(1)仔细审题,判断是组合问题还是排列问题;要
按元素的性质分类,按事件发生的
过程进行分步.
(2)深入分析、严密周详,注意分清是乘
还是加,既不少也不多,辩证思维,多角度
..
9
分析,全面考虑,这不仅有助于提高逻辑推理能力,也尽可能地避免出错.
(
3)对于附有条件的比较复杂的排列组合应用题,要周密分析,设计出合理的方案,
把复杂问题分解成若
干简单的基本问题后应用分类计数原理或分步计数原理来解决.
(4)由于排列组合问题的答案一般数
目较大,不易直接验证,因此在检查结果时,应
着重检查所设计的解决问题的方案是否完备,有无重复或
遗漏,也可采用多种不同的方法求
解,看看是否相同.在对排列组合问题分类时,分类标准应统一,否则
易出现遗漏或重复.
●点击双基
1.(2004年福建,理6)某校高二年级共有六个班级
,现从外地转入4名学生,要安排
到该年级的两个班级且每班安排2名,则不同的安排方案种数为
2
A.A
6
C
2
4
B.
1
22
A
6
C
4
2
2
C.A
6
A
2
4
2
D.2A
6
解析:将4名学生均分成两组,方法数为
2
法数为A
6
,∴合要求的安排方法数为
1
2
C
4<
br>,再分配给6个年级中的2个,分配方
2
1
22
C
4
·A
6
.
2
答案:B
2.从5名学生中选出4名分别参加数学、
物理、化学、外语竞赛,其中A不参加物理、
化学竞赛,则不同的参赛方案种数为
A.24
B.48 C.120 D.72
43
解析:若不含A,则有A
4<
br>若含有A,则有C
3
C
1
A
3
C
1
A
3
4
种;
4
·
2
·
3
种.∴A
4
+C
4
·
2
·
3
=72.
答案:D
3.5本不同的书,全部分给四个学生,每个学生至少1本,不同分法的种数为
A.480 B.240 C.120 D.96
22
解析:先
把5本书中的两本捆起来(C
5
),再分成四份(A
4
,∴分法种数为C5
·A
4
4
)
4
=240.
答案:B 4.从1,3,5,7中任取2个数字,从0,2,4,6,8中任取2个数字组成没有重复数
字的
四位数,其中能被5整除的四位数共有_____________个.(用数字作答)
解析:①四位数中包含5和0的情况:
112
C
1
(A
3
3
·C
4
·
3
+A
2
·A
2)=120.
②四位数中包含5,不含0的情况:
23
C
1
3
·C
4
·A
3
=108.
③四位数中包含0,不含5的情况:
23
C
3
C
1
4
A
3
=72.
综上,四位数总数为120+108+72=300.
答案:300
5.市内某公
共汽车站有10个候车位(成一排),现有4名乘客随便坐在某个座位上候车,
则恰好有5个连续空座位
的候车方式共有_____________种.(用数字作答)
解析:把四位乘客当作4个元素作全
排列有A
4
4
种排法,将一个空位和余下的4个空位
10
22
作为一个元素插空有A
5
种排法.∴A
4
4<
br>·A
5
=480.
答案:480
●典例剖析
【例1】
从6名短跑运动员中选4人参加4×100
m接力,如果其中甲不能跑第一棒,
乙不能跑第四棒,问共有多少种参赛方法?
解法一:问题
分成三类:(1)甲、乙两人均不参加,有A
4
(2)甲、乙两人有且仅
4
种
;
43432
有一人参加,有2C
3
(3)甲、乙两人均参加,有C
2
4
(A
4
-A
3
)种;
4
(A
4
-2A
3
+A
2
)
种.故共有252种.
4<
br>解法二:六人中取四人参加的种数为A
6
,除去甲、乙两人中至少有一人不排在恰当位<
br>34
置的有C
1
因前后把甲、乙两人都不在恰当位置的种数A
2
2
A
5
种,
4
减去了两次.故共有A
6
-32
C
1
2
A
5
+A
4
=252种.
评述:对于带有限制条件的排列、组合综合题,一般用分类讨论或间接法两种方法处理.
【例2】 对某种产品的6件不同正品和4件不同次品一一进行测试,至区分出所有次
品为止.
若所有次品恰好在第5次测试时被全部发现,则这样的测试方法有多少种可能?
134
解:C
1
4
(C
6
C
3
)A
4
=576
,第5次必测出一次品,余下3件在前4次被测出,从4件
13
中确定最后一件品有C
1
4
种方法,前4次中应有1正品、3次品,有C
6
C
3
种
,前4次测试
中的顺序有A
4
4
种,由分步计数原理即得.
评述:
本题涉及一类重要问题,即问题中既有元素的限制,又有排列的问题,一般是先
选元素(即组合)后排列
.
思考讨论
用类似的方法,讨论如下问题.
某种产品有5件不同的正品
,4件不同的次品,现在一件件地进行检测,直到4件次品
全部测出为止,则最后一件次品恰好在第6次
检测时被测出,这样的检测方案有多少种?
提示:问题相当于从10件产品中取出6件的一个排列,第
6位为次品,前五位有其余
3件次品,可分三步:先从4件产品中留出1件次品排第6位,有4种方法;
再从5件正品
2
中取2件,有C
5
种方法;再把3件次品和取出的2件正品排
在前五位有A
5
5
种方法.所以检
2
测方案种数为4×C
5
·A
5
5
=4800.
【例3】 在一块并排10垄的田地中,选
择2垄分别种植A、B两种作物,每种作物种
植一垄.为有利于作物生长,要求A、B两种作物的间隔不
小于6垄,则不同的种植方法共有
多少种?
解:依题意,A、B两种作物的间隔至少6垄,至
多8垄.(1)间隔6垄时,有3×A
2
2
种;
11
2222
(2)间隔7垄时,有2×A
2
2
种.(3)间隔8垄 时,有A
2
种.所以共有3A
2
+2A
2
+A
2< br>=12
种种植方法.
【例4】 有两排座位,前排11个座位,后排12个座位,现安 排2人就座,规定前排
中间的3个座位不能坐,并且这2人不左右相邻,那么不同排法的种数是
A.234 B.346 C.350 D.363
解法一:分类讨论法.
1
(1)前排一个,后排一个,2C
1
8< br>·C
12
=192.
(2)后排坐两个(不相邻),
2(10+9+8+…+1)=110.
(3)前排坐两个,2·(6+5+…+1)+2=44个.
∴总共有192+110+44=346个.
解法二:考虑中间三个位置不坐,4号座位与8号座位不算相邻.
2
∴总共有A
19
+2+2=346个.
答案:B
评述:本题考查分类讨论在解排列组合应用题中的运用.这是一道难度较大的小综合题.
●闯关训练
夯实基础
1.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
2
解析:∵黄瓜必选,故再选2种蔬菜 的方法数是C
3
种,在不同土质的三块土地上种植
的方法是A
3
3< br>.
2
∴种法共有C
3
·A
3
3
=18种.
答案:B
2.四个不同的小球全部随意放入三个不同的盒子中,使每个盒子都不空的放法种数为
3
A.A
1
3
A
4
3
B.C
2
4
A
3
2
C.C
3
4
A
2
32
D.C
1
4
C
4
C
2
< br>3
解析:4个球放入3个盒子,则有一个盒子要放两个球,故C
2
4
A
3
.
答案:B
3.书架上原有5本书,再放上2本,但要求原有书的相对 顺序不变,则不同的放法有
_____________种.
解析:分三步,每步各有6,7,8种放法,共有6×7×8=336种.
答案:336 < br>4.(2004年浙江,文16)设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,每次向
正方 向或负方向跳1个单位,经过5次跳动质点落在点(3,0)(允许重复过此点)处,则
..
质 点不同的运动方法共有__________种.(用数字作答)
解析:记向左跳一次为-1,向右跳一次为+1,则只要5次和为+3,质点一定落在(3,0),
12
所以只需4个“+1”,1个“-1”即可,从5次中挑出一
次取“-1”,结果数为C
1
5
=5,故
质点运动方法共有5种.
答案:5
5.在一张节目表上原有6个节目,如果保持这些节目的相对顺序不变,再添加进去
三个
节目,求共有多少种安排方法?
3
解法一:添加的三个节目有三类办法排进去:
①三个节目连排,有C
1
7
A
3
种方法;②
1112
三个节目互不相邻,有A
3
7
种方法;③有且仅有两个节目连排,有C
3<
br>C
7
C
6
A
2
种方法.根据
331112<
br>分类计数原理共有C
1
7
A
3
+A
7
+C<
br>3
C
7
C
6
A
2
=504种.
解
法二:从结果考虑,排好的节目表中有9个位置,先排入三个添加节目有A
3
9
种方法
,
余下的六个位置上按6个节目的原有顺序排入只有一种方法.故所求排法为A
3
9<
br>=504种.
解法三:
A
9
9
A
6
6
=504.
评述:插空法是处理排列、组合问题常用的方法.
培养能力
6.18人的旅游团要
选一男一女参加生活服务工作,有两位老年男人不在推选之列,共有
64种不同选法,问这个团中男女各
几人?
1
解:设这个团中有男人x人,则有女人18-x人,根据题意得C
1
x2
· C
18x
=64.解得
x=10.
∴这个团中有男10人,女8人.
7.(理)如下图,矩形的对角线把矩形分成A、B、C、
D四部分,现用五种不同色彩给
四部分涂色,每部分涂1种颜色,要求共边的两部分颜色互异,共有多少
种不同的涂色方法?
A
B
C
D
解法一:依题意,给四部分涂色,至少要用两种颜色,故可分成三类涂色:
4
第一类,用4种颜色涂色,有A
5
种方法;
第二类,用3种颜色
涂色,选3种颜色的方法有C
3
5
种;在涂的过程中,选对顶的两部
3
分(A
、
C
或
B
、
D)涂同色,另两部分涂异色有C1
2
种选法;3种颜色涂上去有A
3
种涂法.
13
共C
3
5
·C
2
·A
3
种涂法;
2
第三类,用两种颜色涂色.选颜色有C
5
种选法;A、C与B、D各涂一色有A
22
种涂法.
2
共C
5
·A
2
2
种涂法
.
13
41322
所以共有涂色方法A
5+C
3
5
·C
2
·A
3
+C
5
·A
2
=260种.
解法二:区域A有5种涂色法;区域B有4种涂色法;区域C
的涂色法有2类:若C
与A涂同色,区域D有4种涂色法;若C与A涂不同色,此时区域C有3种涂色法
,区域
D也有3种涂色法.
所以共有5×4×4+5×4×3×3=260种涂色法. (文)10只不同的试验产品,其中有4只次品,6只正品,现每次取一只测试,直到4
只次品全测
完为止.求第4只次品正好在第五次测试时被发现的不同情形有多少种?
分析:这个问题实际上可以看
成是有约束条件的“10选5”排列.主要约束条件是第5
个位置上的限定.考查对这类问题的“10选
5”模型的转化.
解:优先考虑第五次(位置)测试.这五次测试必有一次是测试正品,有C
1
6
种;4只次
品必有一只排在第五次测试,有A
1
4
种;
那么其余3只次品和一只正品将在第1至第4次测
114
试中实现,有A
4
4
种.于是根据分步计数原理有C
6
A
4
A
4
种.
5
评述:C
1
6
A
5
是本题的错解,原因是这样排
正好有可能正品出现在第五次测试.
探究创新
8.
有点难度哟!
6名运动员分到4所学校去做教练,每校至少1人,有多少种不同的分配方法?
分析:人员分配有两类:1,1,1,3或1,1,2,2.
解法一:先取人,后取位子.
4
1,1,1,3:6人中先取3人有C
3
6
种取法,与剩余3人分
到4所学校去有A
4
种不同
4
分法,∴共C
3
6
A
4
种分法;
21
1,1,2,2:6人中取2人、2人、1人、1人的取法
有C
6
·C
2
4
·C
2
种,然后分到4
所
学校去,有
A
4
4
2
A
2
2
A
2
种不同的分法,共
2
C
6
·C
2
4
·C
1
2
·
A
4
4
2
A
2
2
A
2
种分法.所以符合条件的
分配方法有
4
C
3
6
A
4
2
+C
6
·C
2
4
·C
1
2
·
A
4
4
A
2
2A
2
2
=1560种.
解法二:先取位子,后取人.
1,
1,1,3:取一个位子放3个人,有C
1
4
种取法,6人中分别取3人、1人、1人
、1
11113111
人的取法有C
3
6
·C
3
·
C
2
·C
1
种,∴共有C
4
·C
6
·C<
br>3
·C
2
·C
1
种.
1,1,2,2:先取2个位
子放2(其余2个位子放1)有C
2
4
种取法,6人中分别取2
211222
11
人,2人,1人,1人的取法有C
6
·C
2
4
·C2
·C
1
种,共有C
4
·C
6
·C
4
·C
2
·C
1
种.
14
3112221
所以符合条件的分配方法有C
1
4
·C
6
·C
3
·C
2
+C
4
·C
6
·C
4
·C
2
=1560种.
●思悟小结
1.解排列、组合混合题
一般是先选元素、后排元素,或充分利用元素的性质进行分类、
分步,再利用两个基本原理作最后处理.
2.对于较难直接解决的问题则可用间接法,但应做到不重不漏.
3.对于选择题的答案要谨
慎选择,注意等价答案的不同形式.处理这类选择题可从分析答
案形式入手,采用排除法.错误的答案,
都是犯有重复或遗漏的错误.
●教师下载中心
教学点睛
1.对排列、组合的应用
题应遵循两个原则:一是按元素的性质进行分类;二是按事件发
生的过程进行分步.
2.对于有附加条件的排列组合应用题,通常从三个途径考虑:
(1)以元素为主考虑,即先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素.
(2)以位置为主考虑,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或组合数.
3.关于排列、组合问题的求解,应掌握以下基本方法与技巧
(1)特殊元素优先安排;(2
)合理分类与准确分步;(3)排列、组合混合问题先选后
排;(4)相邻问题捆绑处理;(5)不相邻
问题插空处理;(6)定序问题排除法处理;(7)分
排问题直排处理;(8)“小集团”排列问题先整
体后局部;(9)构造模型;(10)正难则反,
等价转化.
拓展题例
【例1】
(1)一条长椅上有9个座位,3个人坐,若相邻2人之间至少有2个空椅子,
共有几种不同的坐法?
(2)一条长椅上有7个座位,4个人坐,要求3个空位中,恰有2个空位相邻,共有
多少种不
同的坐法?
解:(1)先将3人(用×表示)与4张空椅子(用
□
表示)排列如图(
×
□□
×
□□
×),这时共占据了7张椅子,还有2张空椅子,一是分开插入
,如图中箭头所示(↓
×
□
↓
□
×
□
↓
□
×↓),从4个空当中选2个插入,有C
2
4
种插法;二是2张同时插
3
入,有C
1
4
种插法,再考虑3人可交换有A
3
种方法
.
21
所以,共有A
3
3
(C
4
+C
4
)=60(种).
下面再看另一种构造方法:
先将3人与2张空椅子排成一排,从
5个位置中选出3个位置排人,另2个位置排空椅
2
子,有A
3
5
C
2
种排法,再将4张空椅子中的每两张插入每两人之间,只有1种插法,所以
2
所求的坐法数为A
3
5
·C
2
=60.
(2)可先让4
人坐在4个位置上,有A
4
(一个是两个作为
4
种排法,再让2个“元素”<
br>
15
2
一个整体的空位,另一个是单独的空位)插入4个人
形成的5个“空当”之间,有A
5
种插
2
法,所以所求的坐法数为A
4
4
·A
5
=480.
【例2】 已知1
,求证:(1+m)
n
>(1+n)
m
.
01<
br>1n
n
证法一:由二项式定理(1+m)
n
=C
0
n
m+C
n
m+…+C
n
m,
0
1
1mm
(1+n)
m
=C
0
m
n+C
m
n+…+C
m
n
,
又因为C
i
n
A
i<
br>m
n
i
A
i
n
m
i
ii
,
C
m
n
=,
m
=
i!
i!
i
2
33
223
3
mmmm
而A
i
n
m
i
>A
i
m
n
i
,所以C
2
n
m>C
m
n
,C
n
m
>C
m
n,…,C<
br>n
m
>C
m
n
.
0
001111
又因为C
0
n
m
=C
m
n
,C
n
m
=C
m
n
,
所以(1+m)
n
>(1+n)
m
.
证法二:(1+m)
n
>(1+n)
m
nln(1+m)>mln(1+n)
ln(1m)ln(1n)
>.
m
n
ln(1x)
令f(x)=,x∈[2,+∞],
x
只要证f(x)在[2,+∞]上单调递减,只要证f ′(x)<0.
[ln(1x)]
xx
ln(1x)
xln(1
x)
(1x)
f ′(x)==.
x
2
x
2
(
1x)
当x≥2时,x-lg(1+x)
(1x)
<0,
x
2
(1+x)>0,得f ′(x)<0,即x∈[2,+∞]时,f
′(x)<0.
以上各步都可逆推,得(1+m)
n
>(1+n)
m
.
16