排列组合
杀鸡儆猴-很冷
§ 排列组合
教学目标
1.理解排列的概念及排列数公式,并能利用公式解决一些简单的实际问题.
2.理解组合的概念及组合数公式,并能利用公式解决一些简单的实际问题.
学习内容
知识梳理
1. 排列
(1)排列的定义:从
n
个不同元素中取出
m
(
m
≤
n
)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从
n
个不同元素中取出m
个元素的一个排列.
(2)排列数的定义:从
n
个不同元素中取出<
br>m
(
m
≤
n
)个元素的所有排列的个数,叫做从
n<
br>个不同元素中取出
m
个元
素的排列数,用符号A
n
表示. <
br>(3)排列数公式:A
n
=
n
(
n
-1)(
n
-2)…(
n
-
m
+1).
(4)全排列:
n
个不同元素全部取出的一个排列,叫做
n
个元素的一个全排列,A
n
=
n
·(
n
-1)·(
n
-2)·…·2·1
=<
br>n
!.排列数公式写成阶乘的形式为A
n
=
2. 组合
(1
)组合的定义:从
n
个不同元素中,任意取出
m
(
m
≤n
)个元素并成一组,叫做从
n
个不同元素中任取
m
个元素的<
br>一个组合.
(2)组合数的定义:从
n
个不同元素中,任意取出
m<
br>(
m
≤
n
)个元素的所有组合的个数,叫做从
n
个不
同元素中任意
取出
m
个元素的组合数,用符号C
n
表示.
A
n
n
!
nn
-1
(3)组合数的计算公式:C=
m
==
A
m
m
!
n
-
m
!
m
n
m
m
m
n
m
m
n
!
,这里规定0!=1.
n
-
m
!
n
-2…
n<
br>-
m
+1
0
,由于0!=1,所以C
n
=1. m
!
(4)组合数的性质:①C
n
=C
n
__;②C<
br>n
+1
=C
n
__+C
n
__.
mn
-
mmmm
-1
例题讲解
题型一 排列问题
例1
有4名男生、5名女生,全体排成一行,问下列情形各有多少种不同的排法
(1)甲不在中间也不在两端;
(2)甲、乙两人必须排在两端;
(3)男女相间.
思维启迪 这是一个排列问题,一般情况下,我们会从受到限制的特殊元素
开始考虑,有时也从特殊的位置讨论
起.对于相邻问题,常用“捆绑法”;对于不相邻问题,常用“插空
法”(特殊元素后考虑);对于“在”与“不
在”的问题,常常使用“直接法”或“排除法”(特殊元素
先考虑).
解 (1)方法一 (元素分析法)
先排甲有6种,其余有A
8
种,
故共有6·A
8
=241
920(种)排法.
方法二 (位置分析法)
中间和两端有A
8
种排法,
包括甲在内的其余6人有A
6
种排法,故共有A
8
·A
6
=
336×720=241 920(种)排法.
方法三 (等机会法)
6
999个人的全排列数有A
9
种,甲排在每一个位置的机会都是均等的,依题意,甲不在中间及
两端的排法总数是A
9
×=
9
241 920(种).
方法四
(间接法)
A
9
-3·A
8
=6A
8
=241
920(种).
(2)先排甲、乙,再排其余7人,
共有A
2
·A
7
=10 080(种)排法.
(3)(插空法)
先排4名男生有A
4
种方法,再将5名女生插空,有A<
br>5
种方法,故共有A
4
·A
5
=2 880(种)排法.
思维升华 本题集排列多种类型于一题,充分体现了元素分析法(优先考虑特殊元素)、位置分析法(优
先考虑特殊
位置)、直接法、间接法(排除法)、等机会法、插空法等常见的解题思路.
巩
固 用0,1,3,5,7五个数字,可以组成多少个没有重复数字且5不在十位位置上的五位数
解
本题可分两类:
第一类:0在十位位置上,这时,5不在十位位置上,所以五位数的个数为A
4
=24;
第二类:0不在十位位置上,这时,由于5不能排在十位位置上,所以,十位位置
上只能排1,3,7之一,这一步有
A
3
=3种方法.又由于0不能排在万位位置上,
所以万位位置上只能排5或1,3,7被选作十位上的数字后余下的两
个数字之一,这一步有方法A3
=3(种).十位、万位上的数字选定后,其余三个数字全排列即可,这一步有方法A
3
=6(种).根据分步乘法计数原理,第二类中所求五位数的个数为A
3
·A
3
·A
3
=54.
由分类加法计数原理,符合条件的五位数共有
24+54=78(个).
题型二 组合问题
例2
某市工商局对35种商品进行抽样检查,已知其中有15种假货.现从35种商品中选取3种.
113
13
1
4
4545
27
988
3636
8
8
(1)其中某一种假货必须在内,不同的取法有多少种
(2)其中某一种假货不能在内,不同的取法有多少种
(3)恰有2种假货在内,不同的取法有多少种
(4)至少有2种假货在内,不同的取法有多少种
(5)至多有2种假货在内,不同的取法有多少种
思维启迪
可以从特殊元素出发,考虑直接选取或使用间接法.
解
(1)从余下的34种商品中,选取2种有C
34
=561(种),
∴某一种假货必须在内的不同取法有561种.
(2)从34种可选商品中,选取3种,有C
34
种或者C
35
-C
34
=C
34
=5
984(种).
∴某一种假货不能在内的不同取法有5 984种.
(3)从20种真货中
选取1件,从15种假货中选取2件有C
20
C
15
=2 100(种).
∴恰有2种假货在内的不同的取法有2 100种.
(4)选取2件假货有C
20<
br>C
15
种,选取3件假货有C
15
种,共有选取方式C
20<
br>C
15
+C
15
=2 100+455=2 555(种).
∴至少有2种假货在内的不同的取法有2 555种.
(5)选取3件的总数有C
35
,因此共有选取方式
C
35
-C
15
=6 545-455=6 090(种).
∴至多有2种假货在内的不同的取法有6 090种.
思维升华
组合问题常有以下两类题型变化:
(1)“含有”或“不含有”某些元素的组合题型:“含”,则先将
这些元素取出,再由另外元素补足;“不含”,
则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取. (2)“至少”或“最多”含有几个元素的组合题型:解这类题必须十分重视“至少”与“最多”这两个关键
词的含
义,谨防重复与漏解.用直接法和间接法都可以求解,通常用直接法分类复杂时,考虑逆向思维,
用间接法处理.
巩 固 甲、乙两人从4门课程中各选修2门,求:
(1)甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有多少种
(2)甲、乙所选的课程中至少有一门不相同的选法有多少种
解 (1)甲、乙两人从4门课
程中各选修2门,且甲、乙所选课程中恰有1门相同的选法种数共有C
4
C
2
C
2
=24(种).
(2)甲、乙两人从4门课程中各选两门不同的选法种数为C<
br>4
C
4
,又甲乙两人所选的两门课程都相同的选法种数为C
4
种,
因此满足条件的不同选法种数为C
4
C
4
-C
4
=30(种).
题型三 排列与组合的综合应用问题
例3
4个不同的球,4个不同的盒子,把球全部放入盒内.
(1)恰有1个盒不放球,共有几种放法
(2)恰有1个盒内有2个球,共有几种放法
(3)恰有2个盒不放球,共有几种放法
思维启迪 把不放球的盒子先拿走,再放球到余下的盒子中并且不空.
222
222
211
33
3
123123
12
3323
2
解 (1)为保证“恰有1个盒不放球”,先从4个盒子中任意取出去一个,问题转化为“4个
球,3个盒子,每个
盒子都要放入球,共有几种放法”即把4个球分成2,1,1的三组,然后再从3个
盒子中选1个放2个球,其余2
个球放在另外2个盒子内,由分步乘法计数原理,共有C
4C
4
C
3
×A
2
=144(种).
(2)“
恰有1个盒内有2个球”,即另外3个盒子放2个球,每个盒子至多放1个球,也即另外3个盒子中恰有一
个空盒,因此,“恰有1个盒内有2个球”与“恰有1个盒不放球”是同一件事,所以共有144种放法.
(3)确定2个空盒有C
4
种方法.
4个球放进2个盒子可分成(3,1)
、(2,2)两类,第一类有序不均匀分组有C
4
C
1
A
2
种方法;第二类有序均匀分组有
C
4
C
2
2
C
4<
br>C
2
22312
2
·A
2
种方法.故共有C
4
(C
4
C
1
A
2
+
2
·A2
)=84(种).
A
2
A
2
思维升华 排列、组合
综合题目,一般是将符合要求的元素取出(组合)或进行分组,再对取出的元素或分好的组
进行排列.其
中分组时,要注意“平均分组”与“不平均分组”的差异及分类的标准.
巩 固 (1)将标号为1
,2,3,4,5,6的6张卡片放入3个不同的信封中.若每个信封放2张,其中标号为1,2的卡片
放入同一信封,则不同的放法共有 ( )
2222
312
2
1212
A.12种 B.18种
C.36种 D.54种
(2)(2013·重庆)从3名骨科、4名脑外科和5名内科医生中选派
5人组成一个抗震救灾医疗小组,则骨科、脑外
科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是_____
___.(用数字作答)
答案 (1)B (2)590
C
4
212
解析 (1)先放1、2的卡片有C种,再将3、4、5、6的卡
片平均分成两组再放置,有
2
·A
2
种,故共有C
3
·C<
br>4
=
A
2
1
3
2
18种.
(2)
分三类:①选1名骨科医生,则有C
3
(C
4
C
5
+C4
C
5
+C
4
C
5
)=360(种). ②选2名骨科医生,则有C
3
(C
4
C
5
+C
4
C
5
)=210(种);
③选3名骨科医生,则有C
3
C
4
C
5
=20(种).
∴骨科、脑外科和内科医生都至少有1人的选派方法种数是360+210+20=590.
易错题 有20个零件,其中16个一等品,4个二等品,若从20个零件中任意取3个,那么至少有1
个一等品的不同
取法有________种.
易错分析 易犯错误如下:先从一等品中取1个
,有C
16
种取法;再从余下的19个零件中任取2个,有C
19
种不同取法
,
共有C
16
×C
19
=2
736种不同取法.上述做法使两次取的一等品有了先后顺序,导致取法重复.
解析 方法一 将“至
少有1个是一等品的不同取法”分三类:“恰有1个一等品”,“恰有2个一等品”,“恰
有3个一等品
”,由分类加法计数原理有C
16
C
4
+C
16
C
4
+C
16
=1 136(种).
方法二
考虑其对立事件“3个都是二等品”,用间接法:C
20
-C
4
=1
136(种).
答案 1 136
温馨提醒 (1)排列、组合问题由于其思想方法独特,
计算量庞大,对结果的检验困难,所以在解决这类问题时就要遵
循一定的解题原则,如特殊元素、位置优
先原则、先取后排原则、先分组后分配原则、正难则反原则等,只有这
33
12213
12
12
311
21221
1132231
样我们才
能有明确的解题方向.同时解答组合问题时必须心思细腻,考虑周全,这样才能做到不重不漏,正确解
题
.
(2)“至少、至多型”问题不能利用分步乘法计数原理求解,多采用分类求解或转化为它的对立事
件求解.
综合题库
A组
1.
判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)所有元素完全相同的两个排列为相同排列.
(2)一个组合中取出的元素讲究元素的先后顺序.
( × )
( × )
( √ )
( √ )
(3)两个组合相同的充要条件是其中的元素完全相同.
(4)(
n
+1
)!-
n
!=
n
·
n
!.
(5)A
n
=
n
A
n
-1
.
(6)
k
C
n
=
n
C
n
-1
.
kk
-1
mm
-1
( √ )
( √ )
2. 某同学有同样的画册2本,同样的集邮册3本,从中取出4本赠送给4位
朋友,每位朋友1本,则不同的赠送方
法共有 ( )
A.4种
B.10种 C.18种 D.20种
答案 B
A
5
解析 方法一
不同的赠送方法有
23
=10(种).
A
2
A
3
方法二 从2本同样的画册,3本同样的集邮册中取出4本
有两种取法:第一种:从2本画册中取出1本,将3
本集邮册全部取出;第二种:将2本画册全部取出,
从3本集邮册中取出2本.由于画册是相同的,集邮册也是
相同的,因此第一种取法中只需从4位朋友中
选出1人赠送画册,其余的赠送集邮册,有C
4
=4(种)赠送方法;第
二种取法中只
需从4位朋友中选取2人赠送画册,其余的赠送集邮册,有C
4
=6(种)赠送方法.因此共有
4+6=10(种)
赠送方法.
3. (2012·大纲全国)将字母
a
,
a
,
b
,
b
,
c
,
c
排
成三行两列,要求每行的字母互不相同,每列的字母也互不相同,
则不同的排列方法共有
( )
2
1
4
A.12种 B.18种 C.24种 D.36种
答案 A
解析
先排第一列,因为每列的字母互不相同,因此共有A
3
种不同的排法.
再排第二列,
其中第二列第一行的字母共有A
2
种不同的排法,第二列第二、三行的字母只有1种排法.
因此共有A
3
·A
2
·1=12(种)不同的排列方法.
4. 用数字1、2、3、4、5组成的无重复数字的四位偶数的个数为 ( )
31
1
3
A.8 B.24 C.48 D.120
答案 C
解析 分两步:
(1)先排个位有A
2
种排法. (2)再排前三位有A
4
种排法,故共有A
2
A
4
=4
8种排法.
5. 某班级要从4名男生、2名女生中选派4人参加某次社区服务,如果要求至少有1名
女生,那么不同的选派方案有
________种.
答案 14
解析
①有1名女生:C
2
C
4
=8.
②有2名女生:C
2
C
4
=6.
∴不同的选派方案有8+6=14(种).
B组
1. (2012·课标全国)将
2名教师,4名学生分成2个小组,分别安排到甲、乙两地参加社会实践活动,每个小组由1
名教师和2
名学生组成,不同的安排方案共有
A.12种 B.10种 C.9种 D.8种
答案 A
解析 利用分步乘法计数原理和组合数公式求解.
分两步:第一步,选派
一名教师到甲地,另一名到乙地,共有C
2
=2(种)选派方法;
第二步,选派两名学生到甲地,另外两名到乙地,共有C
4
=6(种)选派方法.
由分步乘法计数原理得不同的选派方案共有2×6=12(种).
2. 10名同学合影,站
成了前排3人,后排7人.现摄影师要从后排7人中抽2人站前排,其他人的相对顺序不变,
则不同调整
方法的种数为
252222
2
1
22
13
313
1
(
)
23
( )
A.C
7
A
5
B.C
7
A
2
C.C
7
A
5
D.C
7
A
5
答案 C
解析 从后排抽2人的方法种数是C
7
;前排的排列方法种数是A
5
.由分步乘法计数原理知不同调整方法种数是C
7
A
5
.
3. 某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙不能排在第
一位,节目丙
必须排在最后一位.该台晚会节目演出顺序的编排方案共有
( )
A.36种 B.42种 C.48种 D.54种
答案 B
解析 分两类
,第一类:甲排在第一位时,丙排在最后一位,中间4个节目无限制条件,有A
4
种排法;第二
类:
甲排在第二位时,从甲、乙、丙之外的3个节目中选1个节目排在第一位有C
3
种
排法,其他3个节目有A
3
种排法,
故有C
3
A
3
种排法.依分类加法计数原理,知共有A
4
+C
3
A
3
=4
2(种)编排方案.
4. 如图所示,使电路接通,开关不同的开闭方式有 ( )
13413
13
4
2222
A.11种
C.21种
答案 C
解析 当第一组开关有一个接通时,电路接通有C
2
(C
3
+C
3
+C
3
)=14(种)方式;
当第一组开关有两个接通时,电路接通有C
2
(C
3
+C
3
+C
3
)=7(种)方式.
所以共有14+7=21(种)方式,故选C.
5. (2012·山东)现有16张不同的卡片,其中红色、黄色、蓝色、绿色卡片各4张,从中任取
3张,要求这3张卡片
不能是同一种颜色,且红色卡片至多1张,不同取法的种数为
( )
A.232 B.252 C.472 D.484
答案 C
解析
利用分类加法计数原理和组合的概念求解.
分两类:第一类,含有1张红色卡片,共有不同的取法C<
br>4
C
12
=264(种);
第二类,不含有红色卡片,共有不同的取
法C
12
-3C
4
=220-12=208(种).
由分类加法计数原理知不同的取法有264+208=472(种).
6.
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),那么不同的排法共有________
种.
答案 60
解析 可先排<
br>C
、
D
、
E
三人,共A
5
种排法,剩余A
、
B
两人只有一种排法,由分步乘法计数原理知满足条件的排法
共有A
5
=60(种).
7. (2013·北京)将序号分别为1,2,3,4,5的5
张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观
券连号,那么不同的分法种数是__
______.
答案 96
解析 将5张参观券分成4堆,有2个连号有4种分法,每种分
法再分给4人,各有A
4
种分法,∴不同的分法种
数共有4A
4
=9
6.
8. 用1,2,3,4这四个数字组成无重复数字的四位数,其中恰有一个偶数夹在两个奇数之
间的四位数的个数为________.
答案 8
解析 先把两奇数捆绑在一起有A
2
种方法,再用插空法共有个数A
2
·C
2
·A
2
=8.
9. 某商店要求甲、乙、丙、丁、戊五种不同的商品在货架上排成一排,其中甲、乙两种必
须排在一起,而丙、丁两
种不能排在一起,不同的排法共有________种.
答案 24
2212
4
4
3
3
33
12
21231123
B.20种
D.12种
解析 甲、乙排在一起,用捆
绑法,丙、丁不排在一起,用插空法,不同的排法共有2A
2
·A
3
=24(
种).
10.某医院有内科医生12名,外科医生8名,现选派5名参加赈灾医疗队,其中:
(1)某内科医生甲与某外科医生乙必须参加,共有多少种不同选法
(2)甲、乙均不能参加,有多少种选法
(3)甲、乙两人至少有一人参加,有多少种选法
(4)队中至少有一名内科医生和一名外科医生,有几种选法
解
(1)只需从其他18人中选3人即可,共有C
18
=816(种);
(2)只需从其他18人中选5人即可,共有C
18
=8 568(种);
(3)分两类:甲、乙中有一人参加,甲、乙都参加,
共有C
2
C
18
+C
18
=6 936(种);
(4)方法一 (直接法):
至少有一名内科医生和一名外科医生的选法可分四类:
一内四外;二内三外;三内二外;四内一外,
所以共有C
12
C
8
+C
12
C
8
+C
12
C
8
+C
12
C
8
=14 656(种).
方法二 (间接法):
由总数中减去五名都是内科医生和五名都是外科医生的选法种数,得C
20
-(C
1
2
+C
8
)=14 656(种).
C组
1. (2
012·北京)从0,2中选一个数字,从1,3,5中选两个数字,组成无重复数字的三位数,其中奇数的个数
为
A.24 B.18 C.12 D.6
答案 B
解析 当
选0时,先从1,3,5中选2个数字有C
3
种方法,然后从选中的2个数字中选1个排在末位
有C
2
种方法,
剩余1个数字排在首位,共有C
3
C
2=6(种)方法;
当选2时,先从1,3,5中选2个数字有C
3
种方法,然后
从选中的2个数字中选1个排在末位有C
2
种方法,其余2
个数字全排列,共有C3
C
2
A
2
=12(种)方法.
依分类加法计数原理知共有6+12=18(个)奇数.
2. 把3盆不同的兰花和4盆不同
的玫瑰花摆放在右图中的
所示的位置上,其中3盆兰花不能放在一条直线上,则不同的摆放
方法有
A.2 680种
B.4 320种
C.4 920种
D.5 140种
( )
1,2,3,4,5,6,7
2
12
21
21
21
555
14233241
143
5
3
22
( )
答案 B
解析 先将7盆花全排列,共有A
7
种排法,其中3盆兰花排在一条直线上的排法有5
A
3
A
4
(种),故所求摆放方法有
A
7
-5A<
br>3
A
4
=4 320(种).
3. 计划展出10幅不同的画,其中
1幅水彩画、4幅油画、5幅国画,排成一列,要求同一品种的画必须连在一起,
并且水彩画不放在两端
,那么不同的排列方式的种数有( )
A.A
4
A
5
C.C
3
A
4
A
5
答案 D
解析 先把3种品种的画看成整体,而水彩画受限制应优先考虑,不能放在头尾,故只能放在中间,又油
画与国
画有A
2
种放法,再考虑国画与油画本身又可以全排列,故排列的方法有A2
A
4
A
5
种.
4. (2013·浙江)将
A
、
B
、
C
、
D
、
E
、
F
六个字母排成一排,且
A
、
B
均在
C
的同侧,
则不同的排法共有________种(用
数字作答).
答案 480
解析 分类
讨论:
A
、
B
都在
C
的左侧,且按
C
的左
侧分别有两个、三个、四个、五个字母这4类计算,再考虑右
侧情况.
所以共有2(A
2
·A
3
+C
3
A
3
·A
2
+
C
3
A
4
+A
5
)=480(种).
5. 将6
位志愿者分成4组,其中两个组各2人,另两个组各1人,分赴省运会的四个不同场馆服务,不同的分配方
案有________种(用数字作答).
答案 1 080
C
6
C
5
C
4
4
解析
先分组再分配,共有
2
·A
4
=1 080(种)分配方案.
2A
2
6. 某地奥运火炬接力传递路线共分6段,传递活动分别由6名火炬手完成.
如果第一棒火炬手只能从甲、乙、丙三
人中产生,最后一棒火炬手只能从甲、乙两人中产生,则不同的传
递方法共有________种(用数字作答).
答案 96
解析
甲传第一棒,乙传最后一棒,共有A
4
种方法.
乙传第一棒,甲传最后一棒,共有A
4
种方法.
丙传第一棒,共有C
2
·A
4
种方法.
由分类加法计数原
理得,共有A
4
+A
4
+C
2
·A
4
=9
6(种)方法.
7. 有4张分别标有数字1,2,3,4的红色卡片和4张分别标有数字1,2,3
,4的蓝色卡片,从这8种卡片中取出4张卡
片排成一行,如果取出的4张卡片所标的数字之和等于10
,则不同的排法共有________种(用数字作答).
答案 432
解析
取出的4张卡片所标数字之和等于10,共有三种情况:1144,2233,1234.
所取卡片是1144的共有A
4
种排法.
所取卡片是2233的共有A
4
种排法.
4
4
4414<
br>14
4
4
112
23132245
2245
145<
br>45
734
734
B.A
3
A
4
A
5
D.A
2
A
4
A
5
245
343
所取卡片是1234,则其中卡片颜色可为无红色,1张红色,2张红色
,3张红色,全是红色,共有排法A
4
+C
4
A
4
+
C
4
A
4
+C
4
A
4
+A
4<
br>=16A
4
(种),
∴共有排法18A
4
=18×4×3×2×1=432(种).
4
243444
414
归纳总结
方法与技巧
1. 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,计算出排列数或组合数,再减去不合要求的排列数或组合数.
2.
排列、组合问题的求解方法与技巧
(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,等价条件.
失误与防范
1.解受条件限制的排列、组合题,通常有直接法(合
理分类)和间接法(排除法).分类时标准应统一,避免出现重复或
遗漏.
2.解组合应用题时,应注意“至少”、“至多”、“恰好”等词的含义.
3.对于分配问题
,解题的关键是要搞清楚事件是否与顺序有关,对于平均分组问题更要注意顺序,避免计数的重复或
遗漏
.