80 排列组合中的常见模型
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第80炼 排列组合的常见模型
一、基础知识:
排列、组合、二项式
1.分类计数原理(加法原理)
Nm
1
m
2
m
n
.
2.分步计数原理(乘法原理)
Nm1
m
2
3.排列数公式
m
n
. <
br>A
n
m
=
n(n1)(nm1)
=
4.排列
恒等式
n!
*
n
.(
n
,
m
∈N,且
mn
).注:规定
0!1
.:
A
n
=n!
(nm)!
n
mm1
m
AnA
;(3)
A<
br>n
nn1
;
1
nm
nn1nmmm1
(4)
nA
n
A
n1
A
n
;(5)
A
n1
A
n
mA
n
.
(6)
1!22!33!nn!(n1)!1
.
mm1
m
(1)
A
n
(nm1)A
n
;(2)
An
(4)记住下列几个阶乘数:1!=1,2!=2,3!=6,4!=24,5!=1
20,6!=720
单条件排列(以下各条的大前提是从
n
个元素中取
m
个元素的排列)
(1)“在位”与“不在位”
m1mm11m1
①某(特)元必在某位有A
n1
种;②某(特)元不在某位有
A
n
A
n1
(补集思想)
A
n1
A
n1
(着眼位
m1m
1
置)
A
n1
A
m1
A
n1
(着眼元素)种
(2)紧贴与插空(即相邻与不相邻)
①定位紧贴:
k(km
n)
个元在固定位的排列有
A
k
A
nk
种
km
k
mk1k
②浮动紧贴:
n
个元素的全排列把k个元排在一起的排法有
A
nk1
A
k
种
注:此类问题常用捆绑法;
③插空:两组元素分别有k、h个(
kh1
),把它们合在一起来作全排列,k个的一组
互不能挨近的所
有排列数有
A
h
A
h1
种
hk
(3)两组元素各相同的插空
m
个大球
n
个小球排成一列,小球必分开,问有多少种排法?
n<
br>A
m
n
1
当
nm1
时,无解;当
n
m1
时,有
n
C
m1
种排法
A
n
(4)两组相同元素的排列:两组元素有m个和n个,各组元素分别相同的排列数为
C
mn<
br>
n
5.分配问题
6“错位问题”及其推广
①信2封信与2个信封全部错位有1种排法;
②信3封信与3个信封全部错位有2种排法;
③信4封信与4个信封全部错位有9种排法;
④信5封信与5个信封全部错位有44种排法;
贝努利装错笺问题:信
n
封信与
n
个信封全部错位的组合数为
1111
(1)
n
]
2!3!4!n!
推广:
n
个元素与
n
个位置,其中至少
有
m
个元素错位的不同组合总数为
1234
f(n,m)n!C
m
(n1)!C
m
(n2)!C
m
(n3)!Cm
(n4)!
f(n)n![
(1)C(np)!
pp<
br>m
(1)C(nm)!
m
C
m
(1)
m<
br>]
A
n
m
mm
m
1234p<
br>C
m
C
m
C
m
C
m
p
C<
br>m
n![1
1
2
2
4<
br>(1)
p
A
n
A
n
A
n<
br>A
n
A
n
7.不定方程
x
1
+x
2
++x
n
m
的解的个数
(1)方程
x
1
+x
2
+
(2)
方程
x
1
+x
2
+
(3) 方程
x
1+x
2
+
n1
C
m1(n2)(k1)
个
n1
+x
n
m
(
n,mN
)的正
整数解有
C
m
个
1
1
+x
n
m(
n,mN
)的非负整数解有
C
n
n
个
m1
+x
n<
br>m
(
n,mN
)满足条件
x
i
k<
br>(
kN
,
2in1
)的非负整数解有
8.
组合
(1)组合的定义,排列与组合的区别
(2)组合数公式:C
n
m<
br>=
n!n(n-1)
(n-m1)
=
m!(nm)!
m(m1)
21
12.解排列组合应用题的基本规律
(1)分类计数原理与分步计数原理使用方法有两种:①单独使用;②联合使用。
(2)将具体问题抽象为排列问题或组合问题,是解排列组合应用题的关键一步。
(3)对于带限制条件的排列问题,通常从以下三种途径考虑:
①元素分析法:先考虑特殊元素要求,再考虑其他元素。
②位置分析法:先考虑特殊位置的要求,再考虑其他位置。
③整体排除法:先算出不带限制条件的排列数,再减去不满足限制条件的排列数。
(4)对解组合问题,应注意以下三点:
①对“组合数”恰当的分类计算,是解组合题的常用方法。
②是用“直接法”还是“间接法”解组合题,其原则是“正难则反”。
③设计“分组方案”是解组合题的关键所在。
2.解排列、组合题的基本策略与方法
(1)去杂法
对有限制条件的问题,先从总体考虑,再把不符合条件的所有情况去掉。这是解
决排列组合应用题时
一种常用的解题方法。
(2)分类处理
某些问题总体不好解决
时,常常分成若干类,再由分类计数原理得出结论。这是解排列组合问题的基
本策略之一。注意的是:分
类不重复不遗漏,即:每两类的交集为空集,所有各类的并集为全集。
(3)分步处理
与分
类处理类似,某些问题总体不好解决时,常常分成若干步,再由分步计数原理解决。在处理排列
组合问题
时,常常既要分类,又要分步,其原则是先分类,后分步。
(4)插入法(插空法)
某些元
素不能相邻或某些元素要在某特殊位置时可采用插入法。即先安排好没有限制条件的元素,然
后再将有限
制条件的元素按要求插入排好的元素之间。
(5)“捆绑”法
把相邻的若干特殊元素“捆绑
”为一个大元素,然后再与其余“普通元素”全排列,最后再“松绑”。
将特殊元素在这些位置上全排列
,即是“捆绑法”。
(6)穷举法:
将所有满足题设条件的排列与组合逐一排列出来。
(7)探索法:
对于复杂的情况,不易发现其规律的问题,需仔细分析,从特殊到一般,或一
般到特殊,探索出其中
规律,再给予解决。
(8)消序处理
对均匀分组问题的解决
,一定要区分开是“有序分组”还是“无序分组”,若是“无序分组”,一定要
清除均匀分组无形中产生
的有序因素。
1.五名学生站在一排,其中甲必须站在乙的左边(可以不相邻)的站法种数为( )
A.
A
4
B.
4
1
4
1
A
4
C.
A
5
5
D.
A
5
5
22
2.若把单词“error”中字母的拼写顺序写错了,则可能出现的错误的种数为(
)
A.20 B.19
C.10 D.9
解:根据题意,英语单词“error”中有5个字母,其中3个“r”,
先排字母
“e”、“o”,在5个位置中任选2个,放置字母“e”、“o”即可,有A
5
2
=
20种不同的排法,
再安排3个“r”,直接将其放进剩余的3个位置即可,有1种排法,则这5个字母
有20×1=20
种不同的排法,其中正确的顺序有1种,
则可能出现的错误的种数是20﹣1=19种,
故选:B.
(9)“住店”法
解决“允许重复排列问题”要注意区分两类元素:一类元素可以重复,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”,再利用分步计数原理直接求解的
方法称为“住店”法。
(10)等价命题转换法
将陌生、复杂的问题转化为熟悉、简单的问
题。这是解数学题的主要思想方法之一,也是解较难的排
列、组合题的重要策略。
3.赋值法
所谓赋值法是指在二项展开公式两边用特殊值代入,得出某些等式及组合数的性质。解决与二项式系数相关的问题。
4.构造二次式
5.算两次
对同一对象从两个不同角度去进
行计数,再将两方面计算的结果综合起来,获得所需结论。这样一种
处理问题的方法,称之为算两次。
在排列组合中,常对同一问题可有不同的分类办法去解,可得到有关排列数与组合数的不同关系式。
(一)处理排列组合问题的常用思路:
1、特殊优先:对于题目中有特殊要求的元素,在考虑步骤时优先安排,然后再去处理无要求的元素。
例如:用
0,1,2,3,4
组成无重复数字的五位数,共有多少种排法?
解:五位数意味着首位不能是0,所以先处理首位,共有4种选择,而其余数位没有要求,只需将剩下的
4
元素全排列即可,所以排法总数为
N4A
4
96
种
2、寻找对立事件:如果一件事从正面入手,考虑的情况较多,则可以考虑该事的对立面,再用全部可能
的总数减去对立面的个数即可。
例如:在10件产品中,有7件合格品,3件次品。从这10件产品
中任意抽出3件,至少有一件次品的情
况有多少种
一般解法:一件次品,
一共有C
3
C
7
,两件次品
C
3
C
7
,三件次品
C
3
,
1
12213
C
3
C
7
12
C
3
C
7
2
C
3
3
85
(种)
秒杀法:如果从正面考虑,则“至少1件次品”包含1件,2件,3件次品的情况,需要进行分类讨论,
33
但如果从对立面想,则只需用所有抽取情况减去全是正品的情况即可,列式较为简单。
N
C
10
C
7
85
(种)
3、先取再排(先分组再排列):排列数
A
n
是指从
n
个元
素中取出
m
个元素,再将这
m
个元素进行排列。
但有时会出现所需排
列的元素并非前一步选出的元素,所以此时就要将过程拆分成两个阶段,可先将所需
元素取出,然后再进
行排列。
例如:从4名男生和3名女生中选3人,分别从事3项不同的工作,若这3人中只有一名女生
,则选派方
案有多少种。
解:本题由于需要先确定人数的选取,再能进行分配(排列),所以
将方案分为两步,第一步:确定选哪
213213
些学生,共有
C
4
C
3
种可能,然后将选出的三个人进行排列:
A
3
。所以共有
C
4
C
3
A
3
108
种方案
m
(二)排列组合的常见模型
1
、捆绑法(整体法):
当题目中有
“相邻元素”时,则可将相邻元素视为一个整体,与其他元素进
行排列,然后再考虑相邻元素之间的顺序
即可。
例如:5个人排队,其中甲乙相邻,共有多少种不同的排法
解:考虑第一步将甲乙视
为一个整体,与其余3个元素排列,则共有
A
4
种位置,第二步考虑甲乙自身顺
242
序,有
A
2
种位置,所以排法的总数为
NA
4<
br>A
2
48
种
4
2
、插空法:
当题目中
有“不相邻元素”时,则可考虑用剩余元素“搭台”,不相邻元素进行“插空”,然
后再进行各自的排序
注:(1)要注意在插空的过程中是否可以插在两边
(2)要从题目中判断是否需要各自排序
例如:有6名同学排队,其中甲乙不相邻,则共有多少种不同的排法
解:考虑剩下四名同学“
搭台”,甲乙不相邻,则需要从5个空中选择2个插入进去,即有
C
5
种选择,然242
后四名同学排序,甲乙排序。所以
NC
5
A
4
A
2
480
种
2
(2015•南昌校级三模)ABCDEF
6个同学和1个数学老师站成一排合影留念,数学老师穿白色
文化衫,A,B和C,D同学分别穿着白色
和黑色文化衫,E和F分别穿着红色和橙色的文化
衫.若老师站中间,穿着白色文化衫的不相邻,则不同
的站法种数为( )
A.72 B.192
C.112
解:由4个同学CDEF全排列共有
D.160
,再把老师安排在中间,其安排方法不变.如CD师EF.从
穿着白色文
化衫的AB两名同学中任选一名安排在左边可有两种安排方法,剩下的另外一位同
学安排在右边也有两种
安排方法,如ACD师EFB或CAD师EBF等,由乘法原理可得
=192.
故选:B.
3、
错位排列:
排列好的<
br>n
个元素,经过一次再排序后,每个元素都不在原先的位置上,则称为这
n
个元
素的一个错位排列。例如对于
a,b,c,d
,则
d,c,a,b
是
其中一个错位排列。3个元素的错位排列有2种,4
个元素的错位排列有9种,5个元素的错位排列有4
4种。
以上三种情况可作为结论记住
例如:安排6个班的班主任监考这六个班,则其中恰好有两个班主任监考自己班的安排总数有多少种?
解:第一步先确定那两个班班主任监考自己班,共有
C
6
种选法,然后剩下4
个班主任均不监考自己班,
2
则为4个元素的错位排列,共9种。所以安排总数为
N
C
6
9135
2
4
、依次插空:(局部无序问题)
如果在
n
个
元素的排列中有
m
个元素保持相对位置不变,则可以考虑先将这
m
个元素排好
位置,再
将
nm
个元素一个个插入到队伍当中(注意每插入一个元素,下一个元素可
选择的空
1
)
例如:已知
A,B,C,D,E,F
6个人排队,
其中
A,B,C
相对位置不变,则不同的排法有多少种
一般解法:考虑先将
A,B,C
排好,则
D
有4个空可以选择,
D
进入队伍后,
E
有5个空可以选择,以此
类推,
F
有6种选择,所以方法的总数为
N456120
种
秒杀法:6个位置,先安排
D,E,F
,共有<
br>A
120
种,再把
A,B,C
放入,只有一种方法。
6
3
1.五名学生站在一排,其中甲必须站在乙的左边(可以不相邻)的站法种数为(
)
A.
A
4
B.
4
1
4
1
A
4
C.
A
5
5
D.
A
5
5
22
2.若把单词“error”中字母的拼写顺序写错了,则可能出现的错误的种数为(
)
A.20 B.19 C.10 D.9
5
、不同元素分组:
将
n
个不同元素放入
m个不同的盒中
m1
6
、相同元素分组:
将
n
个相同
元素放入
m
个不同的盒内,且每盒不空,则不同的方法共有
C
n1
种。
解决此类问题常用的方法是“挡板法”,因为元素相同,所以只需考虑每个盒子里所含元素个数,
则可将
这
n
个元素排成一列,共有
n1
个空
,使用
m1
个“挡板”进入空档处,则可将这
n
个元
素划分为
m
个区域,刚好对应那
m
个盒子。
例如:将6个相同的小
球放入到4个不同的盒子里,那么6个小球5个空档,选择3个位置放“挡板”,
3
共有
C
5
20
种可能
7
、涂色问题:
涂色的规则是“相邻
区域涂不同的颜色”,在处理涂色问题时,可按照选择颜色的总数进
行分类讨论,每减少一种颜色的使用,便意味着多出一对不相邻的区域涂相同的颜色(还要注意两两不相
邻的情况),先列举出所有不相邻区域搭配的可能,再进行涂色即可。例如:最多使用四种颜色涂图中四
个区域,不同的涂色方案有多少种?
解:可根据使用颜色的种数进行分类讨论
4
(1)使用4种颜色,则每个区域涂一种颜色即可:
N
1
A
4
<
br>(2)使用3种颜色,则有一对不相邻的区域涂同一种颜色,首
相邻的区域:用列举法可得:
I,IV
不相邻
3
所以涂色方案有:
N
2
A
4
先要选择不
(3)使用2种颜色,则无法找到符合条件的情况,所以讨论终止
43
总计
SA
4
A
4
48
种 4.
(2010•天津)
如图所示,用四种不同颜色给图中的A,B,C,D,E,F六个
点涂色,要求每个点涂
一种颜色,且图中每条线段的两个端点涂不同颜色.则不同的涂色方法共有( B
)
A.288种 B.264种 C.240种
D.168种
解:∵图中每条线段的两个端点涂不同颜色,
可以根据所涂得颜色的种类来分类,
B,D,E,F用四种颜色,则有A
4
4
×1×1=24种涂色方法;
B,D,E,F用三种颜色,则有A
4
3
×2×2+A
4
3
×2×1×2=192种涂色方法;
B,D,E,F用两种颜色,则有A
4
2
×2×2=48种涂色方法;<
br>
根据分类计数原理知共有24+192+48=264种不同的涂色方法.
1.用4种颜色给正四棱锥的五个顶点涂色,同一条棱的两个顶点涂不同的颜色,则符合条件的所有涂法
共有( )
A.24种 B.48种
C.64种 D.72种
【答案】D
【解析】
一般解法:假设
四种颜色为红、黑、白、黄,先考虑三点
S、A、B
的涂色方法,有
432
种方法,若
C
点与
A
不同色,则
C
、
D
点只有
1
种涂色的方法,有
24
种涂法,若
C
点与
A
同色,则
D
点有
2
种涂色的
方法,共
48
种涂法,所以不同的涂法共有
72
种.
3
秒杀法:可以同颜色
的点有
AC、BD
,用
3
种颜色涂色时,即
AC、BD
同色
,共有
A
4
24
种涂色的方
4
法,用
4
种颜色时,有
AD
和
BC
同色
2
种情况,共有
2A
4
48
,故共有
72
种,故选D.
解:当AC同色时,有
=48种,当AC异色时,有=24种,
根据分类计数原理得,不同的涂色方法共有48+24=72种.
故选:A.
(2014•市中区校级二模)如图,用四种不同颜色给三棱柱ABC﹣
A
1
B
1
C
1
的六个顶点涂色,要
求四种颜色全都
用上,每个点涂一种颜色,且图中每条线段的两个端点涂不同颜色.则不同
的涂色方法的种数为 216
(用数字作答).
解:根据题意,四种颜色全都用上,每个点涂一种颜色,
第一步,为A、B、C三点涂色共有A
4
3
种;
第二步,
在A
1
、B
1
、C
1
中选一个涂第4种颜色,有3种情况;
第三步,为剩下的两点涂色,
假设剩下的为B
1
、C<
br>1
,若B
1
与A同色,则C
1
只能选B点颜色;若B
1
与C同色,则C
1
有A、
B处两种颜色涂.故为B
1
、C
1
共有3种涂法,
即剩下的两个点有3种情况,则共有A
4
3
×3×3=216种方法.
故答案为:216.
如图,用四
种不同颜色的灯泡安装在图中的A,B,C,D,E,F六个点,要求每个点安装一
个灯袍,且图中每条
线段两个端点的灯泡颜色不同,则不同的安装方法共有多少种?
解:第一步,为A、D、E三点选三种颜色灯泡共有A
4
3
种选法;
第二步,为B点选一种颜色共有不同于A点的3种选法;
第三步,为C、F选灯泡:
若C与A同色,则F只有一种颜色可选;若C与A异色,则C有
两种颜色可选,则F只有一种颜色可选.
故为C、F选灯泡共有3种选法
根据分步计数原理可得共有A
4
3
×3×3=216种方法
(2014春•璧山区校级月考)用五种不同颜色给三棱台ABC﹣DEF六个顶点涂色,要求每个点
涂一种颜色,且每条棱的两个端点涂不同颜色,则不同的涂色方法有
1920 种.
解:分两步来进行,先涂A、B、C,再涂D、E、F.
①若5种颜色都用上,先涂A、B、C,方法有种;再涂D、E、F中的两个点,方法有
=720种.<
br>
种;
种,
最后剩余的一个点只有2种涂法,故此时方法
共有
②若5种颜色只用4种,首先选出4种颜色,方法有
先涂A、B、C,方法有种;再涂D、
E、F中的1个点,方法有3种,
=1080种.
种;
最后剩余的两个点只有3种涂法,故此时方法共有
③若5种颜色只用3种,首先选出3种颜色,方法有
先涂A、B、C,方法有
故此时方法共有
种;再涂D、E、F,方法有2种,
=120 种.
综上可得,不同涂色方案共有 720+1080+120=1920 种,
故答案为:1920.
(2009秋•惠民县期末)要为图中A、B、C、D、E五
个区域涂色,一个区域仅涂一种颜色,
且相邻的区域不同色,现有四种颜色可选,则不同的涂色方法种数
为 72 .(用数字作答)
解:根据题意,分2类讨论①若B、D 同色,先涂
A,方法有C
4
1
种,再涂B、D,方法有C
3
1
种,最后
涂E、C,还剩下2种颜色,
E、C可同色有2种方法,可不同色有2种方法,∴B、D 同
色时共有C
4
1
•C
3
1
•4=48种不同方
法.
②若B、D 不同色,先先涂 A,方法有C
4
1
种,再涂B、D
,方法有A
3
2
,最后涂E、C 只有1
中方法,∴若B、D
不同色时共有C
4
1
•A
3
2
•1=24
种不同方法,
综上,所有的涂法共有48+24=72(种);
故答案为72.
二、典型例题:
例1..某电视台邀请了6位同学的父母
共12人,请12位家长中的4位介绍对子女的教育情况,如果这4
位中恰有一对是夫妻,则不同选择的方法种数有多少
思路:本题解决的方案可以是:先挑选出一对夫妻,然后在挑选出两个不是夫妻的即可。
第一步:先挑出一对夫妻:
C
6
2
第二步:在剩下的10
个人中选出两个不是夫妻的,使用间接法:
C
10
5
1
12
所以选择的方法总数为
NC
6
C
10
5240<
br>(种)
答案:
240
种
例2.某教师一天上3个班级
的课,每班上1节,如果一天共9节课,上午5节,下午4节,并且教师不能
连上3节课(第5节和第6
节不算连上),那么这位教师一天的课表的所有不同排法有( )
A.
474
种 B.
77
种
C.
462
种 D.
79
种
思路:
本题如果用直接法考虑,则在安排的过程中还要考虑两节连堂,并且会受到第5,6节课连堂的影响,
分
类讨论的情形较多,不易求解。如果使用间接法则更为容易。
一般解法:
秒杀法:首先在无
任何特殊要求下,安排的总数为
A
9
。不符合要求的情况为上午连上3节:
A
4
和下午连
3333
上三节:
A
3
,所以不同排法
的总数为:
A
9
A
4
A
3
474
(
种)
33
答案:A
A
8
3
(20
15秋•上饶校级月考)我校每天白天安排8节课,上午5节,下午3节,某老师上两个
班的课.某天A
班2节,B班1节,要求A班两节连排,B班与A班的课不连续上,上午第
五节与下午第一节不算连排.
该老师这一天有 28 种不同的排课方法.
解:由题意,分类讨论,A班上1、2,B班有
5种方法;A班上2、3,B班有4种方法;A
班上3、4,B班有4种方法;A班上4、5,B班有5
种方法;A班上6、7,B班有5种方法;
A班上7、8,B班有5种方法;
故共有5+4+4+5+5+5=28种,
故答案为:28.
秒杀法:
例3.2位男生和3位女生共5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( )
A.
60
B.
48
C.
42
D.
36
思路:首先考虑从3位女生中先选中相邻的两位女生,从而相邻的女生要与另
一女生不相邻,则可插空,
让男生搭架子,因为男生甲不站两端,所以在插空的过程中需有人站在甲的边
上,再从剩下的两个空中选
一个空插入即可。
第一步:从三位女生中选出要相邻的两位女生:
C
3
第二步:两位
男生搭出三个空,其中甲的边上要进入女生,另外两个空中要选一个空进女生,所以共有
C
2<
br>种选法。
第三步:排列男生甲,乙的位置:
A
2
,排列相邻女生和单
个女生的位置:
A
2
,排列相邻女生相互的位置:
22
1
2
A
2
2
21222
所以共有
NC
3<
br>C
2
A
2
A
2
A
2
48
种
答案:B
例4.某班班会准备从甲,乙等7名学生中选派4名学生发言,要求甲
,乙两名同学至少有一人参加,且若
甲乙同时参加,则他们发言时不能相邻,那么不同的发言顺序种数为
( )
A. 360 B. 520
C. 600 D. 720
思路:因为选人的结果不同会导致安排顺序
的不同,所以考虑“先取再排”,分为“甲乙”同时选中和“甲
乙只有一人选中”两种情况讨论:若甲乙
同时被选中,则只需再从剩下5人中选取2人即可:
C
5
,在安
22
排顺序时,甲乙不相邻则“插空”,所以安排的方式有:
A
3
A
2
,从而第一种情况的总数为:
21
N
1
C
5
2
A
3
2
A
2
120
(种),若甲乙只有一人选中,则首
先先从甲乙中选一人,有
C
2
,再从剩下5人
3134
中选取三人,
有
C
5
,安排顺序时则无要求,所以第二种情况的总数为:
N
2C
2
C
5
A
4
480
(种),
2
从而总计600种
答案:C
例5.从单词“equation”中选取5个不
同的字母排成一排,含有“qu”(其中“qu”相连且顺序不变)的
不同排列共有________种
思路:从题意上看,解决的策略要分为两步:第一步要先取出元素,因为“qu”必须取出,所以另外3
个
元素需从剩下的6个元素中取出,即
C
6
种,然后在排列时,因为要求“q
u”相连,所以采用“捆绑法”,
将qu视为一个元素与其它三个元素进行排列:
A
4
,因为“qu”顺序不变,所以不需要再对qu进行排列。
34
综上,共有:
C
6
A
4
480
种
4
3
答案:
480
例6.设有编号
1,2,3,4,5
的五个茶杯和编号为
1,2,3,4,5
的五个杯盖,将五个杯盖盖在五个茶杯上,至少有
两个杯盖和茶杯的编号相同的盖法有( )
A. 30种 B. 31种 C.
32种 D. 36种
思路:本题可按照相同编号的个数进行分类讨论,
有两个相同时,要先从5个里选出哪两个相同,有
C
5
种
2
选法,则
剩下三个为错位排列,有2种情况,所以
N
1
C
5
2
,
有三个相同时,同理,剩下两个错位排列
3
只有一种情况(交换位置),所以
N
2
C
5
1
,有四个相同时则最后一个也只能相同,所以
N3
1
,从而
3
SC
5
2
2C
5
1131
(种)
2
答案:B
例7.某人上10级台阶,
他一步可能跨1级台阶,称为一阶步,也可能跨2级台阶,称为二阶步;最多能
跨3级台阶,称为三阶步
,若他总共跨了6步,而且任何相邻两步均不同阶,则此人所有可能的不同过程
的种数为(
)
A. 6 B. 8
C. 10 D. 12
答案:A
思路:首先要确定在
这6步中,一阶步,二阶步,三阶步各有几步,分别设为
x,y,zN
,则有
x4
x3
x2
x3
xyz6
y0,y2,y4
,解得:,因为相邻两步
不同阶,所以符合要求的只有
y2
,
x2
y3z10
z2
z1
z0
z1
下面开始安排顺序,可以让一阶步搭架子,则二阶步与三阶步必须插入一阶
步里面的两个空中,所以共有
2种插法,二阶步与三阶步的前后安排共有3种(三二二,三二三,二三三
),所以过程总数为
N236
答案:A
例8.某旅行社有导游9人
,其中3人只会英语,2人只会日语,其余4人既会英语又会日语,现要从中选
6人,其中3人负责英语
导游,另外三人负责日语导游,则不同的选择方法有_______种
思路:在步骤上可以考虑先选定
英语导游,再选定日语导游。英语导游的组成可按只会英语的和会双语的
人数组成进行分类讨论,然后再
在剩下的人里选出日语导游即可。第一种情况:没有会双语的人加入英语
3333
导游队伍,则
英语导游选择数为
C
3
,日语导游从剩下6个人中选择,有
C
6中,从而
N
0
C
3
C
6
,第二
种
情况:有一个会双语的人加入英语导游队伍,从而可得
N
1
C
4
C
3
C
5
,依次类推,第三种情况。两
个会双语的加入英语导游队伍
,则
N
2
C
4
C
3
C
4
,
第四种情况,英语导游均为会双语的。则
33
N
3
C
4
C
3
12
3
21
3,综上所述,不同的选择方法总数为
3312321
SC
3
C
6
C
4
C
3<
br>
C
5
C
4
C
3
C
4
3
C
4
3
C
3
3<
br>216
(种)
答案:216种
例9.如图,用四种不同颜色给图中
A,B,C,D,E,F
六个点涂色,要求每个点涂一种颜色,且图中每条线段
的两个端点涂
不同颜色,则不同的涂色方法有( )
A.
288
种
B.
264
种 C.
240
种
思路:如果用四种颜色涂六个点,则需要有两对不相邻的点涂相同的
考虑列举出不相邻的两对点
。列举的情况如下:
A,C
B,D
,
D.
168
种
颜色。所以
A,C
B,E
,
A,C
D,F
,
A,F
B,D
,
A,F
B
,E
,
A,F
C,E
,
B,D
C,E
,
B,E
D,F
,
C,E
D,F
共九
4
色方法共有
9A
4
216
组,所以涂
如果用三种颜色涂六个点,则需要有三对不相邻的点涂相同的颜色,列举情况如下:
A,C
B,E
D,F
,
A,F
C,E
B,D
共两组,所
以涂色方法共有
2A
4
3
48
综上所述,总计
264
种
答案:B
例10.有8张卡片分别标有
数字
1,2,3,4,5,6,7,8
,从中取出6张卡片排成3行2列,要求3行中仅有中间
行的两张卡片上的数字之和为5,则不同的排法共有( )
A. 1344种
B. 1248种 C. 1056种 D. 960种
思路:中间行数字和为5只有两种情况,即
1,4
和
2,3
,但这两
组不能同时占据两行,若按题意思考,以
1,4
占中间行为例,则在安排时既要考虑另一组2,3
是否同时被选中,还要考虑同时被选中时不能呆在同一行,
情况比较复杂。所以考虑
间接法,先求出中间和为5的所有情况,再减去两行和为5的情形
解:先考虑中间和为5的所有情况:
第一步:先将中间行放入
1,4
或
2,3
:
C
2<
br>
第二步:中间行数字的左右顺序:
A
2
第三步:从剩下6个数字中选择4个,填入到剩余的四个位置并排序:
A
6
124
所以中间和为5的情况总数为
SC
2
A
2
A
4
1440
4
2
1
在考虑两行和为5的情况:
<
br>第一步:
1,4
,
2,3
两组中哪组占用中间行:
C
2
第二步:另一组可选择的行数:
C
2
第三步:
1,4
,
2,3
在本行中的左右顺序:
A
2
A
2
第四步:从剩下4个数中选取2个填入所剩位置并排序:
A
4
<
br>11222
所以两行和为5的情况:
NC
2
C
2
A
2
A
2
A
4
192
2
22
1
1
从而仅有中间行为5的情况为
SN1248
(种)
答案:B
8.幢楼从二楼到三楼的楼梯共10级,上楼可以一步上一级,也可以一步上两级,
若规定从二楼到三楼用
8步走完,则方法有( )
A.45种
B.36种 C.28种 D.25种
【答案】C
【解析】因为10÷8的余数为2,故可以肯定一步一个台阶的有6步,一步两个
台阶的有2步,那么共有
C
2
8
=28种走法.
(20
08•宁波校级模拟)某幢楼从二楼到三楼的楼梯共11级,上楼可以一步上一级,也可以
一步上两级,
若规定从二楼到三楼用7步走完,则上楼梯的方法有 35 种.
解:∵从二楼到三楼的楼梯共11级,规定从二楼到三楼用7步走完
∴七次中选四步
走两级的组合七步中肯定是三步一级,四步两级,共有C
7
4
=35种结果,
故答案为:35
(2017春•钦州期末)某幢楼从二楼到三楼的楼梯共10级,上
楼可以一步上一级,也可以一
步上两级,若规定从二楼到三楼用8步走完,则上楼梯的方法有(
)
A.45种 B.36种 C.28种 D.25种
解:由题意可知一
步上一级,有6步;一步上两级有2步;所以一步2级不相邻有C
7
2
=21种,一步2级相邻的走法有:7种;共有21+7=28种.
故选:C.
有10级台阶,一次每步跨上一级,二级或三级,共7步走完,则不同的走法总数是( )
A.175 B.42 C.77
D.35
(2014春•东湖区校级期中)一段楼梯共有12个阶梯,某人上楼时,有时迈一
阶有时迈两阶,
(1)此人共用7步走完,问有多少种不同的上楼的方法.
(2)试求此人共有多少种不同的上楼的方法.
解:(1)由题意可知,用7步走完这一段楼梯时,一步上一级,有2步;一步上两级有5步,
所以,共有
=21;
(2)由题意,
分类讨论,用6,7,8,9,10,11,12步走完,可得
=233.
解:设跨上一级的x次,二级的y次,三级的z次,那么
x+2y+3z=10,x+y+z=7,x,y,z≥0.
那么y+2z=3,两种情况:y=3,z=0,x=4.
所以有3次跨上2级,7次跨上一级.
有C
7
3
=35方法从7步去选择2级的3步的位置.
y=1,z=1,x=5,先在7步中选择3级位置的C
7
1
,
然后在剩下6步中选择2级的位置C
6
1
,共有7×6=42.
∴根据分类计数原理知总共有35+42=77种走法.
故选:C.
9.将除颜色外完全相同的一个白球、一个黄球、两个红球分给三个小朋友,且每个小朋友至少分得一个球的分法有( )种
A.15 B.21
C.18 D.24
【答案】B
【解析】
试题分析:将四个小球分成
(2,1,1)
组,其中2个球分给一个小朋友的分法有(红红),(红白),(红黄), <
br>(白黄)四种。若(红红),(红白),(红黄)分给其中一个小朋友,则剩下的分给其余两个小朋友,共
有
2
33A
2
18
种;若(黄白)分给其中的一个小朋友,则
剩下的分给其余两个小朋友,只有一种分法,共有
133
种。由分类计数原理可得所有分法
种数为
18321
,应选B。
10.不定方程
xyz12
的非负整数解的个数为 .
【答案】
91
【解析】
试题分析:令
x1
,
则
yz11
,这时
y1,2,3,,10.z10,9,,1<
br>共
10
种可能;若
x2
,则
yz10
,
这时
y1,2,3,,9.z9,8,,1
共
9
种可能;
若
x3
,则
yz9
,这时
y1,2,3,,8.z
8,7,,1
共
8
种
可能;---;若
x10,y1,z
1
,共
1
种可能.所以共有
121055
种可能;
若
x0,y1,2,,11.z11,10,,1
,共有
11种可能;同理若
y0,x1,2,,11.z11,10,,1
和z0,x1,2,,11.y11,10,,1
也各有
11
种
可能,计
33
种可能.这样共有
553388
,另外还有
x0
,y0,z12;x0,y12,z0;x12,y0,z0
三种可能,所以总共有<
br>88391
种可能,故
不定方程的非负整数解的个数为
91
,应填
91
秒杀法:
2.设有编号为
1,2,3,4,5
的五
个球和编号为
1,2,3,4,5
的五个盒子,现将这五个球放入这五个盒子内,要求每个盒子内放一个球,并且恰好有两个球的编号与盒子的编号相同,则这样的投放方法的总数为( )
A.
120
B.
60
C.
30
D.
20
【答案】D
【解析】
2
试题分析:运用分步计数原理求解:第一步,先在
5
个
球中取出
2
个球放入与其同编号的盒子中,有
C
5
10
种
可能;第二步,再将余下的
3
个球放入不同盒子中有
2
种可能,如
A
BC
可有
CAB
或
BCA
两种放法.由分步
计数原理可得<
br>10220
种可能,故应选D.
3.只用1,2,3三个数字组成一个四位数,规
定这三个数必须同时使用,且同一数字不能相邻出现,这样的
四位数有 个.
【答案】
18
【解析】
试
题分析:由题意知,本题需要分步计数
1,2,3
中必有某一个数字重复使用
2
次.第一步确定谁被使用
2
次,
有
3
种方法;第二步把这
2
个相等的数放在四位数不相邻的两个位置上,也有
3
种方法;第三步将余下的
2
个数放在四位数余下的
2
个位置上,有
2
种方法.故共可组成<
br>33218
个不同的四位数.故答案为:
18
.
4.亚欧乒乓
球对抗赛,各队均有5名队员,按事先排好的顺序参加擂台赛,双方先由1号队员比赛,负
者淘汰,胜者
再与负方2号队员比赛,直到一方队员全被淘汰为止,另一方获胜,形成一种比赛过程.那
么所有可能出
现的比赛过程有___________种.
【答案】252
分析:若甲队取胜,比赛结果可能是5:0,5:1,5:2,5:3,5:4;
5:0只有1个过程,
5:1共6场,乙队在前6场中胜一场,有
C
6
种不同过程;
5:2共7场,乙队在前7场中胜二场,有
C
7
种不同过程;
5:3共8场,乙队在前8场中胜三场,有
C
8
种不同过程;
5:4共9场,乙队在前9场中胜四场,有
C
9
种不同过程;
所有
可能出现的比赛过程有
C
6
C
6
C
7
C8
C
9
C
10
5252
种.
0123
4
4
1
2
3
(2017•浙江)从6男2女共8名学生中选出队长1
人,副队长1人,普通队员2人组成4
人服务队,要求服务队中至少有1名女生,共有 660
种不同的选法.(用数字作答)
解:第一类,先选1女3男,有C
6
3C
2
1
=40种,这4人选2人作为队长和副队有A
4
2
=12种,
故有40×12=480种,
第二类,先选2女2男,有C
6
2
C
2
2
=15种,这4人选2人作为队长和副队有A
4<
br>2
=12种,故有
15×12=180种,
根据分类计数原理共有480+180=660种,
故答案为:660
<
br>(2017•新课标Ⅱ)安排3名志愿者完成4项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,
则不同的安排方式共有( )
A.12种 B.18种
C.24种 D.36种
=6,
解:4项工作分成
3组,可得:
安排3名志愿者完成4项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,
可得:6×
故选:D.
(2014•安徽)从正方体六个面的对角线中任取
两条作为一对.其中所成的角为60°的共有
( )
A.24对 B.30对
C.48对 D.60对
=66条,
=36种.
解:正方体的面对角线共有12条,两条为一对,共有
同
一面上的对角线不满足题意,对面的面对角线也不满足题意,一组平行平面共有6对不满
足题意的直线对
数,
不满足题意的共有:3×6=18.
从正方体六个面的对角线中任取
两条作为一对.其中所成的角为60°的共有:66﹣18=48.
故选:C.
<
br>(2014•浙江)在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖.将这8张奖券分配给
4个人,每人2张,不同的获奖情况有 60 种(用数字作答).
解:分类讨论,一、二、三等奖,三个人获得,共有=24种;
=36种,共有24+36=60种.
一、二、三等奖,有1人获得2张,1人获得1张,共有
故答案为:60.
(201
4•大纲版)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医
疗小组,则不同
的选法共有( )
A.60种 B.70种 C.75种
D.150种
解:根据题意,先从6名男医生中选2人,有C
6
2
=15种选法,
再从5名女医生中选出1人,有C
5
1
=5种选法,则不同的选法共有15×
5=75种;
故选:C.
(2013•四川)从1,3,5,7,9这五
个数中,每次取出两个不同的数分别记为a,b,共可
得到lga﹣lgb的不同值的个数是(
)
A.9 B.10 C.18
D.20
解:首先从1,3,5,7,9这五个数中任取两个不同的数排列,共有
,
所以从1,3,5,7,9这五个数中,每次取出两个不同的数分别记为a,b,
共可得到lga﹣lgb的不同值的个数是:20﹣2=18.
故选:C.
(2017春•钦州期末)某幢楼从二楼到三楼的楼梯共10级,上楼可以一步上一级,也可以一
步上两级,若规定从二楼到三楼用8步走完,则上楼梯的方法有( )
A.45种
B.36种 C.28种 D.25种
种排法,因为,
解:由题意可知一步上一级,有6步;一步上两级有2步;所以一步2级不相邻有C
7
2
=21种,
一步2级相邻的走法有:7种;共有21+7=28种.故选:C.
秒杀法:
(2013•庐阳区校级模拟)高三某班级有6名同学参
加自主招生,准备报考3所院校,每人只
报考一所,每所院校至少报1人,则不同的报考方法为 540
.(用数字作答)
解:依题意,6名同学可分三组,
第一组,1,1,4
,有
第二组,1,2,3,有
第三组,2,2,2,有
•
•
•
=15×6=90种;
•
•
•=360种;
=90.
∴共有90+360+90=540种.
故答案为:540.
(2013春•上高县校级月考)6名大学毕业生到3个用人单
位应聘,若每个单位至少录用其中
一人,则不同的录用情况种数是( )
A.2012 B.2000 C.2001
D.2100
解:若每个单位至少录用其中一人,
则(1)若录用3人,
则为1,1,1有:
(2)若录用4人,则为1,1,2,有
=120.
=540.
=900.
.
(3)若录用5人
,则为1,1,3或1,2,2,有
(4)若录用6人,则为1,1,4或1,2,3或2,2,2,有
∴共有:120+540+900+540=2100.
故选:D.
(2017春•宣城期中)有4个不同的球,4个不同的盒子,现在要把球全部放入盒内.
(1)共有多少种放法?(用数字作答)
(2)恰有一个盒不放球,有多少种放法?(用数字作答)
(3)恰有两个盒不放球,有多少种方法?(用数字作答)
解:(1)每个球都有4种方法,故有4×4×4×4=256种
(2)四个不同
的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子中,恰有一个空盒,说明恰有一个
盒子中有2个小球,
从4个小球中选两个作为一个元素,同另外两个元素在三个位置全排列,故共有C
42
A
4
3
=144
种不同的放法.
(3)四个球分为两组有两种分法,(2,2),(3,1)
若两组每组有两个球,不同的分法有
种
若两组一组为3,一组为1个球,不
同分法有C
4
3
=4种恰有两个盒子不放球的不同放法是4×
A
4<
br>2
=48种
综上恰有两个盒子不放球的不同放法是36+48=84种
(2017•西宁模拟)甲、乙、丙 3人站到共有7级的台阶上,若每级台阶最多站2人,同一
级台阶上的人不区分站的位置,则不同的站法总数是( )
A.210
B.84 C.343 D.336
种;
=3种,恰有两个盒子不放球的不同放法是3×A
4
2
=36
解:由题意知本题需要分组解决,因为对于7个台阶上每一个只站一人有
若有一个台阶
有2人另一个是1人共有种,
种.
所以根据分类计数原理知共有不同的站法种数是
故选:D.
(2017•重
庆一模)将5名学生分到A,B,C三个宿舍,每个宿舍至少1人至多2人,其中
学生甲不到A宿舍的不
同分法有( )
A.18种 B.36种
C.48种 D.60种
=12种,
解:利用分类计数
原理,第一类,甲一个人住在一个宿舍时有
第二类,当甲和另一个一起时有
故选:D.
=48种,所以共有12+48=60种.
(2007秋•宁海县校级月考)足球场
上三个人相互传球,由甲开始发球,并作为第一次传球,
经过五次传球后,球又回到甲手中,则不同的传
球种数有 10 种.
解:根据题意,做出树状图,第五次要穿的甲的手里,
∴第四次时球不能在甲的手中.分析可得,从图中可以看出共有10种不同的传球方式;
故答案为:10
秒杀法:第一次传
球共两种,第二次传球共四种,第三次传球共8种,第四次传球共16种,
探索规律,第一次传球,球在
甲的手中,
a
1
0
,第二次
a
2
2
,
a
2
a
3
2
3
,
(2011•黄冈
模拟)用5种颜色将一个正五棱锥的各面涂色,五个侧面分别编有1、2、3、4、
5号,而有公共边的
两个面不能涂同一种颜色,则不同的涂色的方法数为 1200 .
解:首先给底面从5种颜色中选一个,共有5种方法,
剩下4种颜色给五个面涂色,
当只使用3种颜色涂色时,
可以有1,4同色,且2,5同色;
有1,4同色,且3,5同色;
有1,3同色,且2,4同色;
有1,3同色,且2,5同色;
有2,4同色,且3,5同色;
每一种情况都有C
4
3
A
3
3
=24种结果,
当用4种颜色涂色时,
1,3;1,4;2,4;2,5;3,5共有五种情况
每一种情况有A
4
4
=24种结果,
根据分类计数原理和分步计数原理知共有5×(5×24+5×24)=1200,
故答案为:1200
(2016春•烟台期末)如图,将一个四棱锥的每一个顶点染
上一种颜色,并使同一条棱上的
两端异色,如果只有5种颜色可供使用,则不同的染色方法总数为(
)
A.60 B.480
C.420 D.70
解:分两步,先将四棱锥一侧面三顶
点染色,然后再分类考虑另外两顶点的染色数,用乘法
原理可求解.由题设,四棱锥S﹣ABCD的顶点
S,A,B所染的颜色互不相同,它们共有5×4
×3=60种染色方法.
当S,A
,B染好时,不妨设所染颜色依次为1,2,3,若C染2,则D可染3或4或5,有3
种染法;若C染
4,则D可染3或5,有2种染法;若C染5,则D可染3或4,有2种染法,
即当S,A,B染好时,
C,D还有7种染法.
故不同的染色方法有60×7=420种.
故选:C.
(2013•杭州模拟)将四棱锥S﹣ABCD的每一个顶点染上一种颜
色,并使同一条棱上的两端
异色,如果有恰有5种颜色可供使用,则不同的染色方法有( )
A.480种 B.360种 C.420种 D.320种
解:四棱锥为P﹣ABCD.下面分两种情况即C与B同色与C与B不同色来讨论,
(1)各个点的不同的染色方法 P:C
5
1
,A:C
4
1
,B:C
3
1
,C与A同色:D:C
3
1
,
故共有 C
5
1
,•C
4
1
•C
3
1
•C
3
1
种.
(2)各个点的不同的染色方法 P:C
5
1
,A:C
4
1
,B:C
3
1
,C与A不同色C
2
1
,D:C2
1
,
故共有C
5
1
•C
4
1
•C
3
1
•C
2
1
•C
2
1
种
由分步计数原理可得不同的染色方法总数有:
C
5
1
•C
4
1
•C
3
1
•C
31
+C
5
1
•C
4
1
•C
3
1
•C
2
1
•C
2
1
=420.
故选:C.
(2015春•衡水期末)一个圆分成6个大小不等的小扇形,取来红、
黄、蓝、白、绿、黑6
种颜色,如图.
(1)6个小扇形分别着上6种颜色,有多少种不同的方法?
(2)从这6种颜色中
任选5种着色,但相邻两个扇形不能着相同的颜色,有多少种不同的方
法?
解:(1)6个小扇形分别着上6种不同的颜色,共有A
6
6
=720种着色方法.
(2)6个扇形从6种颜色中任选5种着色共有C
6
2
C
6
5
A
5
5
不同的方法,其中相邻两个扇形是同
一种颜色的着色方法共有6C
6
5
A
5<
br>5
此满足条件的着色方法共有
C
6
2
C
6
5
A
5
5
﹣6C
6
5
A
5
5
=6480种着色方法.
如图所示,把一个圆分成n(n≥2)个扇形,依次记
为S
1
、S
2
、…、S
n
﹣
1
,每一个扇
形可用红、
黄、蓝三种颜色中的任一种涂色,但要求相邻扇形的颜色互不相同,问一共有多少种涂色方<
br>法?
解:设分成n个扇形时,涂法的总数为a
n
(n≥2)
n=2时,
S
1
有3种涂法,S
2
与S
1
的颜色不能相同,故对于S<
br>1
的每一种涂法,S
2
仅有两种涂法,
故共有a
2
=
3×2=6种涂法;
当n>2时,S
1
有3种涂法,S
2
有两种涂法,S
3
、…、S
n
,依次有两种涂法,故共有3×2
n<
br>﹣
1
种
涂法,但其中S
n
与S
1
的颜色相同
时有a
n
﹣
1
种涂法,故
∴=﹣()
(n>2)
∴{}是首项为,公比为﹣的等比数列
∴=∴(n≥2)
∴一共有2[2
n
﹣
1
+(﹣
1)
n
](n≥2)种涂色方法.
(2012春•古冶区校级期
中)(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
有多少个?
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多
少个?
解:(1)由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数有=600个,
∵个位数字小于十位数字的六位数的个数=十位数字小于个位数字的六位数个数,
∴个位数字小于十位数字的个数为300.
(2)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?(2)分两类,第一类,
甲到西宁,有=504,
第二类,甲不到西
宁,从8个选一个到西宁,再从8个到银川,从剩下的8个选择两个到另
外的两个城市,有=3584,
根据分类计数原理得,共有504+3584=4088.
(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?
首先从4个盒子中选取3个,共有4种取法;
假定选取了前三个盒子,则第四个为空,不予考虑.
由于前三个盒子中的球必须同时包含黑白红三色,
所以每个盒子中至少有一个白球,一个黑球和一个红球.
这样,白球还剩一个可以自由支配,它可以放在三个盒子中任意一个,共3种放法.
黑球还剩两个可以自由支配,这两个球可以分别放入三个盒子中的任意一个,
这里有两种情况:
①两个球放入同一个盒子,有3种放法.
②两个球放入不同的两个盒子,有3种放法.
综上,黑球共6种放法.
红球还剩三个可以自由支配,分三种情况:
①三个球放入同一个盒子,有3中放法.
②两个球放入同一个盒子,另外一个球放入另一个盒子,有6种放法.
③每个
盒子一个球,只有1种放法.
综上,红球共10种放法.
所以总共有4×3×6×10=720种不同的放法.