隔板法在排列组合中的应用
冰毒对女性的危害-青涩的爱情
在排列组合中,对于将不可分辨的球装入到可以分辨的盒子中而求装入
方法数的问题,常
用隔板法。
例1. 求方程X+Y+Z=10的正整数解的个数。
[分析
]将10个球排成一排,球与球之间形成9个空隙,将两个隔板
插入这些空隙中(每空至多插一块隔板)
,规定由隔板分成的左、中、
右三部分的球数分别为x、y、z之值(如下图)。则隔法与解的个数之<
br>间建立了一一对立关系,故解的个数为C
9
2
=36(个)。实际运用隔板法<
br>解题时,在确定球数、如何插隔板等问题上形成了一些技巧。下面举例
说明。
技巧一:添加球数用隔板法。
○ ○ ○∣○ ○
○∣○ ○ ○ ○
例2. 求方程X+Y+Z=10的非负整数解的个数。
[分析]注意到x、y、z可以为零,故上题解法中的限定“每空至多插
一块隔板”就不成立了,怎
么办呢?只要添加三个球,给x、y、z各一
个球。这样原问题就转化为求X+Y+Z=13的正整数解
的个数了,故解的
个数为C
12
2
=66(个)。
[点评]本例通过添加球数,将问题转化为如例1中的典型隔板法问题。
技巧二:减少球数用隔板法:
例3. 将20个相同的小球放入编号分别为1,2,
3,4的四个盒子中,
要求每个盒子中的球数不少于它的编号数,求放法总数。
解法
1:先在编号1,2,3,4的四个盒子内分别放0,1,2,3个球,
剩下14个球,有1种方法;再
把剩下的球分成4组,每组至少1个,
由例1知方法有C
13
3
=286(种)。
解法2:第一步先在编号1,2,3,4的四个盒子内分别放1,2,3
,4
个球,剩下10个球,有1种方法;第二步把剩下的10个相同的球放入
编号为1,2,3
,4的盒子里,由例2知方法有C
13
3
=286(种)。
[点评]
两种解法均通过减少球数将问题转化为例1、例2中的典型问题。
技巧三:先后插入用隔板法。
例4. 为宣传党的十六大会议精神,一文艺团体下基
层宣传演出,准备
的节目表中原有4个歌舞节目,如果保持这些节目的相对顺序不变,拟
再添两
个小品节目,则不同的排列方法有多少种?
[分析]
记两个小品节目分别
为A、B。先排A节目。根据A节目前后的歌舞节
目数目考虑方法数,相当于把4个球分成两堆,由例2
知有C
5
1
种方法。
这一步完成后就有5个节目了。再考虑需加入的B节目前
后的节目数,
同理知有C
6
1
种方法。故由分步计数原理知,方法共有C5
1
* C
6
1
(种)。
[点评]
对本题所需插入的两个隔板采取先后依次插入的方法,使问题得到巧妙
解决。
解答排列组合问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是
组合问题,或者属于排列
与组合的混合问题,其次要抓住问题的本质特
征,灵活运用基本原理和公式进行分析,同时还要注意讲究
一些策略和
方法技巧。下面介绍几种常用的解题方法和策略。
解决排列组合问题有几种相对比较特殊的方法。下面通过例题逐个
掌握:
一、相邻问题---捆绑法 不邻问题---插空法
对于某几个元素不相邻的排列问题,
可先将其他元素排好,再将不
相邻元素在已排好的元素之间及两端空隙中插入即可。
【例题1】一张节目表上原有3个节目,如果保持这3个节目的相
对顺序不变,再添进去2个新节目,有
多少种安排方法?
A.20 B.12 C.6 D.4
【答案】A。
【解析】首先,从题中之3个节目固定,固有四个空。所以一、两
个新节目相邻的的时候:把它们捆在一起,看成一个节目,此时注意:
捆在一起的这两个节目本身也有顺
序,所以有:C(4,1)×2=4×2=8种方
法。二、两个节目不相邻的时候:此时将两个节目直接
插空有:A(4,
2)=12种方法。综上所述,共有12+8=20种。
二、插板法
一般解决相同元素分配问题,而且对被分成的元素限制很弱(一般<
br>只要求不等于零),只对分成的份数有要求。
【例题2】把20台电脑分给18个村,要求每村至少分一台,共有
多少种分配方法?
A.190 B.171 C.153 D.19
【答案】B。
【解析】此题的想法即是插板思想:在20电脑内部所形成的19个
空中任意插入17个板
,这样即把其分成18份,那么共有: C(19,
17)=C(19,2)=171
种。
三、特殊位置和特殊元素优先法
对有限制的排列组合问题中的特殊元素或特殊位置优先考虑。
【例题2】从6名运动员中
选4人参加4×100米接力,甲不跑第一
棒和第四棒的参赛方案各有多少种?
A.120 B.240 C.180 D.60
【答案】B。
【解析】方法一:特殊位置优先法:首先填充第一棒,第一棒共有
5个元素可供选择,其次第4棒则有4
个元素可以选择;然后第2棒则有
4个元素可以选择,第3棒则有3个元素可以选择。则共有5×4×4
×3=240
种。
方法二:特殊元素优先法:首先考虑甲元素的位置
第一类,甲不参赛有A(5,4)=120种排法;
第二类,甲参赛,因只
有两个位置可供选择,故有2种排法;其余5
人占3个位置有A(5,3)=60种占法,故有2×60
=120种方案。
所以有120+120=240种参赛方案。
四、逆向考虑法
对于直接从正面算比较复杂的排列、组合题,我们就要学会间接的
方法。
正方体8个顶点中取出4个,可组成多少个四面体?
A.70 B.64 C.61
D.58
【答案】D。
【解析】所求问题的方法数=任意选四点的组合数-
共面四点的方法
数,共C(8,4)-12=70-12=58个。
五、分类法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素性质进行分类,按事情
发
生的连续过程分步,保证每步独立,达到分类标准明确,分步层次清
楚,不重不漏。
【例题3】五个人排成一排,其中甲不在排头,乙不在排尾,不同
的排法有
A.120种 B.96种 C.78种 D.72种
【答案】C。
【解析】由题意可先安排甲,并按其分类讨论:1)若甲在末尾,剩
下四人可自由排,有A (4,4)
=24种排法;2)若甲在第二,三,四位上,
则有3×3×3×2×1=54种排法,由分类计数原理
,排法共有24+54=78种,
选C