湖北省武汉市吴家山中学高中数学复习 排列组合中常见错例剖析

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2021年01月10日 13:52
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2021年1月10日发(作者:段永基)


排列组合应用问题种类繁多,方法灵活,对抽象思维能力和逻辑思维能力要求较高,稍
不 注意,极易出错.本文就一些常见的错误进行归类分析,以飨读者.
一、两个计数原理混淆不清.通常 是“完成一件事”的任务不明确,分类与分步混淆或
分类与分步不准确而造成失误.
例1、50件产品中有4件次品,从中任意抽出5件,则至少有3件次品的抽法有 种.
错解 1:分两类情形:“有3件次品”时,可从4件次品中抽取3件,再从剩余产品中
抽取2件,有“有4件 次品”时,可从4件次品中抽取4件,再从剩余产品
C
4
+
C
46< br>种抽法;
32
中抽取1件,有
C
4
+
C
46
种抽法.故共有
(
C
4
+
C
46
)(C
4
+
C
46
)
=46575
种.
34
413241
错解2:先抽次品:至少有3件次品包含“3件次品”、“4件次品”两种情 形,有
C
4
+
C
4
5
种抽法;再抽剩余产品,同 理有
C
46
+
C
46
1081
种抽法.共有抽法 5×1081=5405种.
错因剖析:分类与分步混淆不清,即加法原理与乘法原理混淆,从而引起失误.
正解:解排列 组合问题,通常是先“分类”后“分步”.此题可先分为二类:第一类,
...
有3件次品2件 正品,有
C
4
C
46
(分为两步,用乘法原理)种抽法;第二类,有 4件次品1
件正品,有
C
4
C
46
种抽法.由加法原理,不 同的抽法共有
C
4
C
46
+
C
4
C
46
=4186种.
二、排列、组合问题判断失误.通常是在判断一个问题是排列还是组合 问题时,未考虑
元素的顺序性而导致失误.
例2、有大小形状相同的3个红球和5个白球排成一排,共有 种不同的排法.
错解:因为是8个小球的全排列,所以共有
A
8
种方法.
错因剖析 :上解法中没有考虑3个红球(或5个白球)是完全相同的,因而同色球之间
....
互换位置 是同一种排法.
正解:8个小球排好后对应着8个位置,题中的排法相当于在8个位置中选出3个位置
给红球,剩余的位置给白球,由于这3个红球完全相同,所以没有顺序,是组合问题,故共
有< br>C
8
56
排法.
例3、有甲、乙、丙3项任务,甲需要2人承担, 乙、丙各需要1人承担,从10人中
选派4人承担这三项任务,不同的选法有( )种.
A、1260 B、2025 C、2520 D、5040
错 解一:分三步完成:首先从10人中选出4人,有
C
10
种方法;再从这4人中选出二
人承担任务甲,有
A
4
种方法;剩下的两人去承担任务乙、丙,有
A
2
种方法,由乘法原理,
不同的选法共有
C
10
A
4
A
2
=5040种,选D.
错解二:分三步完成,不同的选法共有
C
10
C
4
C
2
=1260种,选A.
错因剖 析:排列、组合概念混淆不清.承担任务甲的两人与顺序无关,剩下的两人去承
担任务乙、丙,这与顺序 有关.
正解一:先从10人中选2人承担任务甲,再从余下8人中选一人承担任务乙,最后从
剩下的7人中选一人去承担任务丙,由乘法原理,不同的选法有
C
10
C
8< br>C
7
=2520种.
正解二:从10人中选出2人承担任务甲;再从余下8人 中选出二人承担任务乙、丙,
由乘法原理,不同的选法有
C
10
A
8
=2520种,选C.
三、分类(或分步)遗漏(或重复)造成失误.
例4、从100到999的三位数中,含有0的三位数有多少个?
错解:将含有0的三位数分 为二类:个位数是0的,有9×10=90个;十位数是0的,
有9×10=90个.故共有90+90 =180个.
错因剖析:分类应注意“不重不漏”,上解法中重复计算了个位和十位都是0的情形.
正解:将含有0的三位数分为二类:个位数是0的,有9×10=90个;十位数是0的,
有9 ×10=90个;但个位数是0且十位数也是0的9个重复了,故共有90+90-9=171个.
例5、4男4女排成一排,任意两名女子不相邻且任意两名男子也不相邻的排法共有 种.

1
22
211
4
4
4
3
8
21
32
413241
22
22
22


错解1:4 名男子与4 名女子的排法分别有
A
4
种,故共有
A
4
·< br>A
4
=576种.
错解2:4名男子的排法有
A
4
种,4 名女子的排法有
A
5
,故共有
A
4
·
A
5
=2880种.
错因剖析:错解1是由于考虑不周,遗漏了交换位置的情况而出现失误;错解2忽略了
题中的条件,即满 足了4名男子不相邻而忽略了4名女子也不相邻的情形(如:男女男女 女
男女男),错把必要条件当作充分条件了.
正解:此为相间排列问题.如先排男子,有A
4
种排法,由题意,四名女子插入的四个
空必须不相邻,有两种插入方法,而4 名女子的排法有
A
4
种,由乘法原理知,不同排法的
种数共有2
A< br>4
·
A
4
=1152种.
例6、用黄、蓝、白三种颜色粉刷 6间办公室,一种色粉刷3间,一种色粉刷2间,一
种色粉刷1间,则共有 种不同的粉刷方法.
321
错解:由题意,共有
C
6

C
3

C
1
60
种.
错因剖析:此例错因在于对 题目中的事件“分步”出错,丢掉了颜色可以相互交换这一
步.题目中一种颜色粉刷间数虽不同,但哪种 颜色粉刷三间(或两间或一间)却没有限制,
因而三种颜色可以相互交换.
321
3
正解:先分组,再排列,共有粉刷方法
C
6

C
3

C
1

A
3
360
种.
44
4
4444
444
4
例7、(11年湖北理·15)给
n
个自上而下的正方形着黑色和白色.当
n4
时,在所有
不同的着色方案中,黑色正方 形互不相邻的着色方案如图所
示.由此推断,当
n6
时,黑色正方形互不相邻的着色 方案
有 种,至少有两个黑色正方形相邻的着色方案共有 种.
错解:(1)20;(2)有37、39、40等多个答案.
错因剖析:此例难度较大,有的 学生由于对题意读不懂或
理解不透,无法动笔;有的学生采用直接法求解,方法虽对,
但由于分 类的失误,如在第一问的分类中少了“不涂黑色(或
都涂白色)”的情形而导致答案为20的失误.第二 问中“类”
中有“类”,如
n
3时,考虑了形如□■■■□□的情形而未注意形如□ ■■□■□的情形,
从而造成失误.
正解1:(直接法)第一问中“黑色正方形互不相邻”包 含两层意思:一是不涂黑色;
二是若涂黑色,则黑色正方形不相邻.可分类四类:①不涂黑色时只有一种 方案;②只有一
个正方形涂黑色,有6种方案;③有二个正方形涂黑色,采用“插空法”,有
C
5
10
种方案;
④有三个正方形涂黑色,采用“插空法”,有
C< br>4
4
种方案.故黑色正方形互不相邻的方案
共有1+6+10+4=21种. 第二问中“至少有两个黑色正方形相邻”可分为五类:①二个黑色
正方形时,有5种方案;②三个黑色正 方形时,有如图□■■□■□和□■■■□□的两
种情形,共有
A
4

C
4
16
种方案;③四个黑色正方形时,有如图□■■■■□、□■■■
□■和□■■□■■的三种情形,共有
C
3

A
3

A
3
15
种方案;④五个黑色正方形时,有
如图■■■■■□、■■■■ □■和■■■□■■的三种情形,共有
C
1

A
2

A
2
6
种方
案;⑤六个黑色正方形相邻时,只有1种方案.故共有5+1 6+15+6+1=43种方案.
正解2:对于第1问,当
n
1,2,3,4时, 其方案数组成数列2,3,5,8,此数列的
特征为
a
n2
a
n 1
a
n
,由此得
n6
时的方案数为21.对于第2问,由于黑 色正方形要么相
邻要么不相邻,因此“至少有两个黑色正方形相邻”的“补集”即为“黑色正方形互不相 邻”,
故用排除法求解.因每个正方形的涂色方案都有两种(黑色或白色),6个正方形的所有涂色方案共有
2
6
64
种,从而至少有两个黑色正方形相邻的涂色方案为6 4-21=43种.
四、在分配、分组等问题中重复计算出错.
例8、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
错解: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

2
1
11
1
222
3
2
1


4
480
种不同的分法,选 A. 人有4种分法,共有
4A
5
错因剖析:此为分配问题.设5本书
a< br>、
b

c

d

e
分给四个人甲、 乙、丙、丁.按
照上述分法可能出现
ae b c d

ea b c d
的情形.第一种是甲首先分得
a
,最后分得
e
的情
形;第二种是甲首先分得
e
,最后分得
a
的情形,这两种情况是完全相同的. 而在上解法中
却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
A
4
240
种方法,故选B 原理,共有
C
5< br>例9、某交通岗共有3人,从周一到周日的七天中,每天安排一人值班,每人至少值2
天,其不同 的排法共有( )种.
A、5040 B、1260 C、210 D、
630
错解:第一个人先挑选2天,第二个人再挑选2天 ,剩下的3天给第三个人,这三个人
223
C
5
A
3
12 60
,选B. 再进行全排列,共有
C
7
错因剖析:此为均匀分组问题。上解 法中,可能出现的情形是:第一人挑选的是周一、
周二,第二人挑选的是周三、周四;也可能是第一个人 挑选的是周三、周四,第二人挑选的
是周一、周二。所以在计算的过程中就重复了.
正解:< br>C
7

C
4
C
2

A
3< br>630
种.
3
3
22
2
五、题意理解不透彻,忽视题设条件引起失误.
例10、方程
aybxc
中的
a,b,c{3,2,0,1,2,3}< br>,且
a,b,c
互不相同,在所有
这些方程所表示的曲线中,不同的抛物线共有 ( )条.
A、60条 B、62条 C、71条 D、80条
错解:显然
a0

b0
,故
a

b
的选取方法有
A
5
20
种;
c
可从剩 余的4个数中
任取一个,有4 种方法.由乘法原理知共有20×4=80种不同方法,故选D. 错因剖析:上解法中,由于
x
的系数为
b
,当
b2或2
b3或3
时,方程出现
重复,从而因未注意隐含条件而引起失误.
正解:本题可用排除法.不考虑限制条件,共有
A
6
120
不同选法,这 些方程要表示抛
2
物线,则
a0

b0
,要减去
2A
5
40
,又
b2或2

b3或3
时,方程出现重复,
3
22
2
22
其重复次数为
332 18
,所以不同的抛物线共有120-40-18=62条,故选B.
例11、如图,一个 地区分为5个行政区域,现给地图着色,要求相邻区域不得使用同一
颜色,现有4种颜色可供选择,则不 同的着色方法共有 种.
错解:先着色第一区域,有4种方法,剩下3种颜色涂四个区
12
2A
2
12
种,由乘法域,即有一种颜色涂相对的两块区域,有
C
3
原理,共有4×12=48种.
错因剖析:上解法主要是没有理解题设 中“有4种颜色可供选择”的含义,即4种颜色
不一定全部使用,用3种也可以完成任务.
正 解:分为两类:当使用四种颜色时,由上解法知有48种着色方法;当仅使用三种颜
3
色时,先 从4种颜色中选取3种有
C
4
种方法,然后涂色:先涂第一区域,有3种方法,剩下2种颜色涂四个区域,只能是一种颜色涂第2、4区域,另一种颜色涂第3、5区域,有2
33224
种.综上,共有48+24=72种. 种着色方法,由乘法原理有
C4
例12、现有8个人排成一排照相,其中有甲、乙、丙三人不能相邻的排法有( )种.
86384
3533
A、
A
6
B、
A
8
C、
A
5
D、
A
8

A
6
A
3
A
6
A
5
A
3
5
错解:除甲、乙、丙三人以外的5人先排, 有
A
5
种排法。5人排好后产生6个空档,
35
3
A5
插入甲、乙、丙三人有
A
6
种方法,这样共有
A
6< br>种排法,选A.
错因剖析:上解法中将“甲、乙、丙三人不能相邻”的含义误解为“甲、乙、丙三人互

3


不相邻”的情形.事实上,“甲、乙、丙三人不能相邻”是指甲、乙、丙三 人不能同时相邻,
但允许其中有两人相邻.
正解:(排除法)在8个人全排列的方法数中减去 甲、乙、丙全相邻的方法数,就得到
863
甲、乙、丙三人不相邻的方法数,即
A8
,故选B.
A
6
A
3
例13、两人进行乒乓球 比赛,先赢三局着获胜,决出胜负为止,则所有可能出现的情
形(各人输赢局次的不同视为不同情形)共 有( )种.
A.、10种 B、15种 C、20种 D、30种
错解:分三类:比分3:0有1种情况;比分3:1,即前3局中(第四局必胜) 有2局
胜,共有
C
3
3
种情况;比分是3:2,即前4局中(第五 局必胜)有2局胜,共有
C
4
6

情况;故共就1+3+6=10 种情况获胜,故选A.
错因剖析:上解法显然对“各人输赢局次的不同视为不同情形”未理解,造成仅 考虑某
一人获胜的情形而造成漏解.事实上,两人都有获胜的可能.
正解:只须把上结果乘以2即可,选C.
六、思维不严密而造成失误(遗漏有关情形).
例14、四面体的顶点和各棱中点共10个点,从中取出4个不共面的点,不同的取法有
( )种.
A、150 B、147 C、144 D、141
错解:选A或B或C.
错因剖析:考虑到四点共面的情形有三类:①四点位于同 一表面;②四点为两组相对棱
的中点;③四点为一条棱上的三点与其相对棱的中点.求解时若只考虑到情 形①,就会由算

C
10
-4
C
6
=150而错选 A;若只考虑到情形①、②,就会由算式
C
10
-4
C
6
- 3=147而
错选B;若只考虑到情形①、③,就会由算式
C
10
-4
C
6
-6=144而错选C.
正解:只有三种情形都考虑到,才能得到正确的结果
C
10
-4
C
6
-6-3=141,选D(从
此题 选项的设置可看出命题者之良苦用心).
排列组合问题虽然种类繁多,但无外乎元素与位置的关系问题 .是先考虑“元素”还是
先考虑“位置”,或是将“元素”与“位置”综合起来考虑,就衍生出众多的解 题策略与方
法.解题方法与策略虽多,但应记住:“变”虽是主体,“不变”才是根本.只要把握住最基 本、
最常见的原理和方法,留心容易出错的地方,并动手操作,实验探究,就能够以不变应万变,
从而有效地提高解决问题的准确性.

4
4
4
4
4
4
4
4
22

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