微专题 排列组合中的分组分配问题

巡山小妖精
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2021年01月10日 14:23
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情感测试题-暑期社会实践个人总结

2021年1月10日发(作者:曾庆洪)



排列组合中的分组分配问题
一、内容回顾
1.不同元素的分组与分配问题
n
个不同元素按照某些条件分配给
k
个不同得对象,称为分配问题,分定向分配和不定向分配两种问
题;将
n
个不同元素 按照某些条件分成
k
组,称为分组问题.分组问题有不平均分组、平均分组、和部分
平 均分组三种情况。分组问题和分配问题是有区别的,前者组与组之间只要元素个数相同是不区分的;而
后 者即使两组元素个数相同,但因对象不同,仍然是可区分的.对于后者必须先分组后排列。
2.相同元素的分组与分配问题
相同元素的分组与分配问题是排列组合中的一个重点和易错点 。要仔细审题,注意元素相同这一特点,
通常要使用隔板法来解决。另外,某些排列组合问题看似非分配 问题,实际上也可运用分配问题的思想方
法来解决。
二、典型例题
题型一 基本的分组问题
例1 六本不同的书,分为三组,求在下列条件下各有多少种不同的分配方法?
(1)每组两本.
(2)一组一本,一组二本,一组三本.
(3)一组四本,另外两组各一本.
222
解析:(1)分组与顺序无关,是组合问 题。分组数是
C
6
C
4
C
2
90
(种) ,这90种分组实际上重复了6次。
我们不妨把六本不同的书写上1、2、3、4、5、6六个号码,考 察以下两种分法:(1,2)(3,4)(5,6)与
(3,4)(1,2)(5,6),由于书是均匀 分组的,三组的本数一样,又与顺序无关,所以这两种分法是同一种
分法。以上的分组方法实际上加入了 组的顺序,因此还应取消分组的顺序,即除以组数的全排列数
A
3

222< br>C
6
C
4
C
2
所以分法是
15
种 .
3
A
3
3
(2)先分组,方法是
C
6
C
5
C
3
,那么还要不要除以
A
3
?我们发现,由 于每组的书的本数是不一样的,因此
123
不会出现相同的分法,即共有
C
6
C
5
C
3
60
种分法.
411
(3) 分组方法是
C
6
C
2
C
1
30
种,那么 其中有没有重复的分法呢?我们发现,其中两组的书的本数都是一
1233
本,因此这两组有了 顺序,而与四本书的那一组,由于书的本数不一样,不可能重复。所以实际分法是
411
C6
C
2
C
1
15
种.
2
A
2
通过以上三个小题的分析,我们可以得出分组问题的一般方法.
结论1: 一般地,
n
个不同的元素分成
p
组,各组内元素数目分 别为
m
1
,m
2
,

,m
p
其中
k
组内元素数
1



m
3
m1
m
2
p
C
n
C
nm
1
C
nm
1
m
2
L
C
m
p
m目相等,那么分组方法数是
A
k
k
.
题型二 基本的分配的问题
(一)定向分配问题
例2 六本不同的书,分给甲、乙、丙三人,求在下列条件下各有多少种不同的分配方法?
(1)甲两本、乙两本、丙两本.
(2)甲一本、乙两本、丙三本.
(3)甲四本、乙一本、丙一本.
解析:由于分配给三人,每人分几本是一定的,属分配问题 中的定向分配问题,由分布计数原理不难解出:
222123411
(1)
C
6
C
4
C
2
90
(种) (2)
C
6
C
5
C
3
60
(种) (3)
C
6
C
2
C
1
30
(种)
(二)不定向分配问题
例3六本不同的书,分给甲、乙、丙三人,求在下列条件下各有多少种不同的分配方法?
(1)每人两本.
(2) 一人一本、一人两本、一人三本.
(3) 一人四本、一人一本、一人一本.
解析:此组题属于分配中的不定向分配问题,是该类题中比较困难的 问题。由于分配给三人,同一本书给
不同的人是不同的分法,所以是排列问题。实际上可看作“分为三组 ,再将这三组分给甲、乙、丙三人”,
因此只要将分组方法数再乘以
A
3
,即
222411
C
6
C
4
C
2
3
C
6
C
2
C
1
3
1233
CCCA360
(1)种, (2)种, (3)
A90A
3
90
种. 6533
3
32
A
3
A
2
3
结论2. 一般地,如果把不同的元素分配给几个不同对象,并且每个不同对象可接受的元素个数没有限制,
那么实 际上是先分组后排列的问题,即分组方案数乘以不同对象数的全排列数。
通过以上分析不难得出解不定向分配题的一般原则:先分组再分配。
例4 六本不同的书,分给甲、乙、丙三人,每人至少一本,有多少种分法?
解析:六本书和甲、乙、丙三人 都有“归宿”,即书要分完,人不能空手。因此,考虑先分组,后排列。
先分组,六本书怎么分为三组呢 ?有三类分法:第一类每组两本,第二类分别为一本、二本、三本,第三
222411
C
6
C
4
C
2
C
6
C
2
C
1
123
类两组各一本,另一组四本。所以根据加法原理,分组法是
CCC9 0
种。再考
653
32
A
3
A
2
虑排列, 即再乘以
A
3
。所以一共有540种不同的分法.
题型三 分配问题的变形问题
例5 四个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子中,恰有一个空盒的放法有多少种?
解析:恰有 一个空盒,则另外三个盒子中小球数分别为1,1,2。实际上可转化为先将四个不同的小球分
112< br>C
4
C
3
C
2
为三组,两组各1个,另一组2个,分 组方法有
6
种,然后将这三组(即三个不同元素)分配给
2
A
2< br>3
1



112
C
4
C
3
C
2
3
四个小盒(不同对象)中的3个的排列问题,即共有
A4
144
种.
2
A
2
例6有甲、乙、丙三项任务, 甲需2人承担,乙、丙各需1人承担,从10人中选派4人承担这三项任务,
不同的选法有多少种? < br>112
C
10
C
9
C
8
解析:先考虑分组, 即10人中选4人分为三组,其中两组各一人,另一组二人,共有
1260

2A
2
分法。再考虑排列,甲任务需2人承担,因此2人的那个组只能承担甲任务,而一个人 的两组既可承担乙
112
C
10
C
9
C
8
2
任务又可承担丙任务,所以共有
A
2
2520
种不同的选法.
2
A
2
例7设集合
A

1,2,3,4

,B

6,7,8


A
为定义域,
B
为值域,则从集合
A
到集合
B
的不同的函数有
多少个?
解析:由于集合A为定义域,B为值域,即集合A、B中的每个元素都有“归宿”,而集合B的每个元素 接
受集合A中对应的元素的数目不限,所以此问题实际上还是分组后分配的问题.先考虑分组,集合A中 4
112
C
4
C
3
C
2
个元素分为三组, 各组的元素数目分别为1、1、2,则共有
6
种分组方法。再考虑分配,即排
2A
2
112
C
4
C
3
C
2
3
列,再乘以
A
,所以共有
A
3
36
个不同的函 数.
2
A
2
3
3
例8 有四位司机、四个售票员分配到四 辆不同的汽车上,每组有一位司机和一位售票员,则不同的分配
方案共有 种.
解析:首先我们需要对司机和售票员进行分组,我们可以让售票员先站好,司机与售票员的分组方案就是
司机的全排列
A
4
种,再将各组分配到四辆不同的汽车上有
A
4种,共有
A
4
A
4
=576
种不同的分配方案.
题型四 相同元素的分组分配问题
例8 六本相同的书,分给甲、乙、丙三人,求在下列条件下各有多少种不同的分配方法?
(1)每人两本.
(2)一人一本、一人两本、一人三本.
(3)一人四本、一人一本、一人一本.
解析:(1)此组题属于分配中的相同元素的分配问题,要区分于不同元素的分配问题,由于相同的元素分
配给三人,只是单纯的数量分配问题,最简单的解释方法就是“6的分解”问题;每人两本,书都一样,
每人的数量有一样,就只有一种分法;
3
(2)一人一本、一人两本、一人三本,书相同数 量不同,不同的分配方案有
A
3
6
种;
1
(3)一人四 本、另两人都是一本只需要区分谁得了四本的问题,不同的分配方案有
C
3
3
种.
4444

1



三、方法归纳
要想快速准确的解决分组分配问题,我们可以将此类问题分两步来进行,先分组、再分配;需要注意
是 在分组过程中如果出现均分,每一组的事物数量一样,这就造成了:前面组中一定数量的事物在后面的
组 中仍然能数量不变的出现,即组中的成员不变但是出现在了不同组中,这也就是所谓的顺序变了,而这
种 顺序变了产生的方法数量就是组数的阶乘。因此平均分组时要除以组数的阶乘。例如4本不同的书平均
分 成两组,共有几种分法?
C
4
C
2
即为:
ab,cd;ac ,bd;ad,bc;cd,ab;bd,ac;bc,ad
,发现
ab,cd
cd,ab
表示的是同一种分组分法,因为平均分成了两种,一共重复了
2!
种, 故需要除以平均组数的阶乘,即
2!

如果是非均分的分组,前面各组的成员并不能一 模一样地出现在后面的组中,并没有带来顺序问题,
也就无需除以组数的阶乘。因此审题是关键,方法很 重要。

四、高考链接
1.(2017课标II,理6)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
答案:D
解析: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,则说明 有一人需要完成两项
211
C
4
C
2
C
1
工作,先将4项工作分成3组,其中一组2人另两组都是一人,不同的分组方案有种,再分配给
2
A
2
211
C
4
C
2
C
1
32 3
ACA
3
=36
种.
34
2
A
2< br>22
3名志愿者有
A
3
3
种分配方案,所以说不同的分配方案 有
2.(2012全国,理8)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
2
C
4
解析:与司机售票员的匹配方案相同,先将老师固定,将4名学生先平均分成两 组有
2
种方案,与老师
A
2
22
C
4
C< br>4
222
组合
2
A
2
种分组方法,再分配到甲、乙两 地有
2
A
2
A
2
=12
种不同的安排方案.
A
2
A
2
五、巩固提高
1.有甲乙丙三项任务,甲需2人 承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的
选法种数是( )
A.1260种 B. 2025种 C. 2520种 D. 5040种
答案:C
解析:先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人 承担乙项任务,第三步从另外的7
211
人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有
C
10
C
8
C
7
2520
种.
2.(2 018豫南九校联考)某医院拟派2名内科医生、3名外科医生和3名护士共8人组成两个医疗分队,平
均分到甲、乙两个村进行义务巡诊,其中每个分队都必须有内科医生、外科医生和护士,也不同的分配方
1



案有( )
A. 72种 B. 36种 C. 24种 D. 18种
答案:B
解析:2名内科医生,每个村一名,有2种方法 ;3名外科医生和3名护士,平均分成两组,要求外科医
生和护士都有,则分1名外科、2名护士和2名 外科医生、1名护士,则不同的分配方案有
1112
A
2
(C
32
C
3
C
3
C
3
)36
种.
3.(福州八中2017高三质检8) 在第二届乌镇互联网大会中, 为了提高安保的级别同时又为了方便接待,
现将其中的五个参会国的人员安排酒店住宿, 这五个参会国要在
a

b

c
三家酒店选择一家, 且每家酒
店至少有一个参会国入住, 则这样的安排方法共有( )
A.96种 B.124种 C.130种 D.150种
答案:D
解析:第一步,先分组把五个参会国的人员分成三组,
113
C
5
C
4
C
3
3
C
一种是按照1、1、3分组有(或者是)种分 组方案;
5
2
A
2
122113122
C
5C
4
C
2
C
5
C
4
C
3C
5
C
4
C
2
另一种是按照1、2、2分组有种分组方 案.共有种分组方案
+
222
A
2
A
2
A
2
113122

C
5
C
4
C
3
C
5
C
4
C
2

3
第二步,再分配
+

A
3
150
种安排方法.
22
A
2

A
2

4.有5件不同的奖品发给4位先进工作者,每人至少1 件,不同的发法种数是( )
A. 240 B. 120 C. 60 D. 10
答案:A
11 1
C
5
2
C
3
C
2
C
1
解析:第一步:5件不同的奖品分成4个小组,分组方法数共有种; 第二步:再把4 个小
3
A
3
组的奖品分给4 个不同的先进工作者,分配方法数有
A
4
种;所以,要完成5件不同的奖品发给4位先进
111
C
5
2
C
3
C
2
C
1
4
工作者,需分两步骤 完成,利用乖法原理,发放奖品的方法数共有
•A
4
240
种.
3
A
3
4
5.(江西省新余市2017届高三全真模拟)某高校大 一新生中的6名同学打算参加学校组织的“演讲团”、
“吉他协会”等五个社团,若每名同学必须参加且 只能参加1个社团且每个社团至多两人参加,则这6个
人中没有人参加“演讲团”的不同参加方法数为( )
A. 3600 B. 1080 C. 1440 D. 2520
答案:C
解析:由于每名同学必须参加且只能参加1个社团且每个社团至多两人参加,因此可 以将问题看成是将6
名同学分配到除“演讲团”外的四个社团或三个社团,可以分两类:
1



第一类:先将6人分成四组,分别为1人,1人,2人,2人,再分配到四个 社团,不同的参加方法数为
2211
C
6
C
4
C
2
C
1
4
A
4
1080
种, 第二类:将6人平 均分成三组,在分配到除“演讲团”外的四个社团中的任
22
A
2
A
2
222
C
6
C
4
C
2
3
意三个 社团,不同的参加方法数为
A
4
360
,所以由以上可知,不同的参加方 法数共有1440
3
A
3
种.

6.有甲乙丙三项任务, 甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的
选法种数是( )
A、1260种 B、2025种 C、2520种 D、5040种
答案:C
解析:先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人承担乙项任务 ,第三步从另外的7
211
人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有
C
10
C
8
C
7
2520
种.
7.4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种?
A. 72种 B. 36种 C. 24种 D. 18种
答案:B 2323
解析:把四名学生分成3组有
C
4
种方法,再把三组学生分配到 三所学校有
A
3
种,故共有
C
4
A
3
3 6
种方
法.
8.(福建省莆田2017届高三二模)某学校需从3名男生和2名女生 中选出4人,分派到甲、乙、丙三地参
加义工活动,其中甲地需要选派2人且至少有1名女生,乙地和丙 地各需要选派1人,则不同的选派方法
的种数是( )
A. 18 B. 24 C. 36 D. 42
答案: D
解析:分两类:一是甲地只有一名女生,先考虑 甲地有
C
2
C
3
种情形,后考虑乙、丙两地有
A
3
种情形,
1122
2
共 有
C
2
C
3
A
3
36
种情形;二是甲地 只含有两名女生,甲地有
C
2
种情形,乙、丙两地
A
3
种情形,共
22

C
2
A
3
6
种情形,由分类计数原理可得共有42种情形.
112
9.10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有 种不同分配方案.
解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆 ,每堆至少一个,
可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共 有不同的分配方案
6

C
9
84
种.
10.四个不同的小球放入编号为1、2、3、4的四个盒子中,则恰有一个空盒的放法有 种.

1



211
C
4
C
2
C
1
解析:第一步: 4个小球分成3组的分组方法数共有种;第二步:再把3组分好的小球投入到
2
A
2< br>4个盒子中的任意3个小盒中,分配方法数共有
A
4
种;所以,要完成四个不同 的小球放入编号为1、2、3、
211
C
4
C
2
C
1
3
4的四个盒子中,需要两步骤完成,利用乖法原理,共有方法数
•A
4< br>144
种.
2
A
2
3
11.在中美组织的暑假中 学生交流会结束时,中方组织者将孙悟空、猪八戒、沙僧、唐僧、白龙马彩色陶
俑各一个送给来中国的美 国中学生汤姆、杰克、索菲亚,每个学生至少一个,且猪八戒不能送给索菲亚,
则不同的送法有 种.
解析:根据索菲亚所得彩色陶俑个数分为三类:第1类,索菲亚得3个,先在除猪八戒外4个中选 3个送
给索菲亚有
C
4
种不同方法,再将剩余两个分别送给杰克与汤姆有A
2
种不同方法,根据分步计数原理共有
22
C
3
AC
种不同方法;第2类,索菲亚得2个,先在除猪八戒外4个中选2个送给索菲亚有
424
种不同方法,
22
32
再将剩余的三个彩色陶俑分成两组有
C
3< br>种不同的分组方法,再将这两组分别送给杰克与汤姆有
A
2
种不同
22 2
方法,根据分步计数原理共有
C
4
C
3
A
2种不同方法;第3类,索菲亚得1个,先在除猪八戒外4个中选
2
C
2
4
C
2
1个送给索菲亚有
C
种不同方法,再将剩余的4个彩色陶俑分成 两组有
C
种不同的分组方法,
A
2
2
1
4
3
4
2
C
2
2
4
C
2
A
)
再将这两组分别送给杰克与汤姆有
A
种不同方法,共有
C
(C
2
种不同方法;根据分类计数
2
A
2
2
2
1
4
3
4
2
C
2
4
C
2
)
A
2
原理可得不同的送法种数为
CA
+
CCA
+
C
(C
2
100

2
A
2
3
4
2
2
2
4
2
3
2
2
1
4
3
4
12.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?
解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:
①若甲乙都不 参加,则有派遣方案
A
8
种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排 其余
学生有
A
8
方法,所以共有
3A
8
;③若乙参 加而甲不参加同理也有
3A
8
种;④若甲乙都参加,则先安排甲
乙,有7种方 法,然后再安排其余8人到另外两个城市有
A
8
种,共有
7A
8方法.所以共有不同的派遣方法
4332
总数为
A
8
3A8
3A
8
7A
8
4088
种.
22
333
4

1

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