排列组合基本模型

巡山小妖精
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2021年01月10日 15:01
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2021年1月10日发(作者:诸葛瞻)


排列组合问题的基本类型及解题方法
解决排列组合问题要讲究策略,首先要认真审题, 弄清楚是排列(有序)还是组合(无序),还是排
列与组合混合问题。其次,要抓住问题的本质特征,准 确合理地利用两个基本原则进行“分类与分步”,
还有排除法。加法原理的特征是分类解决问题,分类必 须满足两个条件:①类与类必须互斥(不相容),
②总类必须完备(不遗漏);乘法原理的特征是分步解 决问题,分步必须做到步与步互相独立,互不干扰
并确保连续性。分类与分步是解决排列组合问题的最基 本的思想策略,在实际操作中往往是“步”与
“类”交叉,有机结合,可以是类中有步,也可以是步中有 类。
以上解题思路分析,可以用顺口溜概括为:审明题意,排(组)分清;合理分类,用准加乘; 周
密思考,防漏防重;直接间接,思路可循;元素位置,特殊先行;一题多解,检验真伪。

(一)特殊元素的“优先安排法”
对于特殊元素的排列组合问题,一般先考虑特殊元素,再考 虑其他元素的安排。在操作时,针
对实际问题,有时“元素优先”,有时“位置优先”。
例1:
0,2,3,4,5
这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有几个?
(二)排除法
对于含有否定词语的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去,此时应注意既 不能多减也不
能少减,例如在例
1
中也可以用此法解答:
5
个数字组 成三位数的全排列为
A
5
,排好后发现
0
不能
在首位,而且
3

5
不能排在末尾,这两种不合题意的排法要除去,故有
30个偶数.
(三)合理分类与准确分步
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素的性质 进行分类,事情的发生的连续过程分步,做
到分类标准明确,分布层次清楚,不重不漏.
例2:
5
个人从左到右站成一排,甲不站排头,乙不站第二个位置,不同的站法有
(四)相邻问题:捆绑法
对于某些元素要求相邻排列的问题,可先将相邻元素捆绑成整体并看作一个元素再与其 它元素进
行排列,同时对相邻元素内部进行自排。
例3:
5
个男生
3
个女生排成一列,要求女生排一起,共有几种排法?
(五)不相邻问题用“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 将不相邻的元素在已排好的元素之间及
两端的空隙之间插入即可(注意有时候两端的空隙的插法是不符合 题意的).
例4:
5
个男生
3
个女生排成一列,要求女生不相邻且不可排两头,共有几种排法?
(六)定序问题用“除法”消序或选位不排或先定后插
对于某几个元素顺序一定的排列问题, 可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后用总
排列数除以这几个元素之间的全排列数。或先在总 位置中选出顺序一定元素的位置而不参加排列,
然后对其它元素进行排列。也可先放好顺序一定元素,再 一一插入其它元素。
例6:
5
人参加百米跑,若无同时到达终点的情况,则甲比乙先到有几种情况?
解法一: 先
5
人全排有
A
5
种,由于全排中有甲、乙的全排种数
A< br>2
,而这里只有
1
种是 符合要
52
3
A5
求的,故要除以定序元素的全排列
A
种,所以有
5
=60种。
A
2
2
23
解法二:先在
5
个位置中 选
2
个位置放定序元素(甲、乙)有
C
5
种,再排列其它
3
人有
A
3
, 由
2
2
乘法原理得共有C
5
A
3
=60
种。
解法三:先固定甲、乙,再插 入另三个中的第一人有
3
种方法,接着插入第二人有
4
种 方法,最后插入第三人有
5
种方法。由乘法原理得共有
345=60
种。
(七)列举法探索规律
对于情况复杂,不易发现其规律的问题需要仔细分析,探索出其中规律,再予以解决。
例10:从1

100
的自然数中,每次取出不同的两个数,使他们的和大于
100
,则不 同的取法种
数有 种。
解:此题的数字较多, 情况也不一样,需要分析摸索其规律。为方便,两个加数中较小的为被加数,
110010110 0

1
为被加数的有
1
种;同理,
2
为被加数的有
2
种;
3
为被加数的有
3
种;……;
49
为被加数的有
49
种;
50
为被加数的有
50
种;但
51
为被加数的只有
49
种;
52
为被加数的只有
48< br>种;……;
99
为被加数的只有
1
种,故不同的区法有:
2 3


(123L50)(4948L1)2500
种。
(八)邮筒模型
解决“允许重复排列”的问题要注意区分两类元素:一类元素可重复,另一类 元素不能重复。把不能
重复的元素看着“信件”,能重复的元素看着“邮筒”,再利用分步计数原理直接 求解。
例11:
7
名学生争夺五项冠军,获得冠军的可能种数是 种。

7
名学生看着
7
家“邮筒”,五项冠军看着
5名“信件”由分步计数原理得
N=7
种。
(九)相同元素的分配,用档板分隔
例13:
10
张参观公园的门票分给
5
个班,每班至少
1
张,有几种选法?
解:这里只是票数而已,与顺序无关,故可把
10
张票 看成
10
个相同的小球放入
5
个不同的盒内,每盒
至少
1< br>球,可先把
10
球排成一列,再在其中
9
个间隔中选
4
个位置插入
4
块“档板”分成
5
格(构成
5

盒 子)有
C
9
种方法。
(十)两类元素的排列,用组合选位法
例16:
10
级楼梯,要求
7
步走完,每步可跨一级,也可跨两级 ,问有几种不同的跨法?
解:由题意知,有
4
步跨单级,
3
步跨 两级,所以只要在
7
步中任意选
3
步跨两级即可。故有
C
7

跨法。
注意:两类元素的排列问题涉及面很广,应予重视。
例17: 沿图中的网格线从顶点
A
到顶点
B
,最短的路线有几条?
解:每一种最短走法,都要走三段“|”线和四段“—”线,
这是两类元素不分顺序的排列问 题。故有
C
7

C
7
种走法。
选法?
例18: 从
5
个班中选
10
人组成校篮球队(无任何要求),有 几种
解:这个问题与例
12
有区别,虽仍可看成
4
块“档板”将10
个球分成
5
格(构成
5
个盒子),是球与
档板两类 元素不分顺序的排列问题。但某些盒子中可能没有球,故
4
块“档板”与
10
个球一样也要
参与排成一列而占位置,故有
C
14
种选法。
注意:怎样把问题等价转化为“两类元素的排列”问题是解题的关键。
(十一)分组分配问题:
(1)均匀分组:分步取,得组合数相乘,再除以组数的阶乘。即除法处理。
(2)非均匀分组:分步取,得组合数相乘。即组合处理。
(3)混合分组:分步取,得组合数相乘,再除以均匀分组的组数的阶乘。
(4)定额分配:先分组后排列(指定到具体位置)即固定位置固定人数,分步取,得组合数相乘。 < br>(5)随机分配:(不指定到具体位置)即不固定位置但固定人数,先分组再排列,先组合分堆后排,注意
平均分堆除以均匀分组组数的阶乘。

4
34
3
4
5

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