( 高中数学讲义)排列与组合.版块七.排列组合问题的常用方法总结1.学生版.doc
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1、【学而思高中数学讲义】 知识内容 1基本计数原理 加法原理 分类计数原理:做一件事,完成它有n类办法,在第一类办法中有 1 m种不同的方法,在第 二类办法中有 2 m种方法,在第n类办法中有 n m种不同的方法那么完成这件事共有 12n Nmmm种不同的方法又称加法原理 乘法原理 分步计数原理:做一件事,完成它需要分成n个子步骤,做第一个步骤有 1 m种不同的方法, 做第二个步骤有 2 m种不同方法,做第n个步骤有 n m种不同的方法那么完成这件事 共有 12n Nmmm种不同的方法又称乘法原理 加法原理与乘法原理的综合运用 如果完成一件事的各种方法是相互独立的,那么计算完成这件事的方法数时,
2、使用分类 计数原理如果完成一件事的各个步骤是相互联系的,即各个步骤都必须完成,这件事 才告完成,那么计算完成这件事的方法数时,使用分步计数原理 分类计数原理、分步计数原理是推导排列数、组合数公式的理论基础,也是求解排列、 组合问题的基本思想方法, 这两个原理十分重要必须认真学好, 并正确地灵活加以应用 2 排列与组合 排列: 一般地, 从n个不同的元素中任取()m mn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 (其中被取的对象叫做元素) 排列数:从n个不同的元素中取出()m mn个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同 元素中取出m个元素的排列数,用符号Am
3、 n 表示 排列数公式:A(1)(2)(1) m n n nnnm,mn N,并且mn 全排列:一般地,n个不同元素全部取出的一个排列,叫做n个不同元素的一个全排列 n的阶乘:正整数由1到n的连乘积,叫作n的阶乘,用!n表示规定:0!1 组合:一般地,从n个不同元素中,任意取出m ()mn个元素并成一组,叫做从n个 元素中任取m个元素的一个组合 组合数:从n个不同元素中,任意取出m ()mn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Cm n 表示 排列组合问题的常用方法总 结 1 【学而思高中数学讲义】 组合数公式: (1)(2)(1)! C !()! m
4、 n n nnnmn mm nm ,,m n N,并且mn 组合数的两个性质:性质 1:CC mn m nn ;性质 2: 1 1 CCC mmm nnn (规定 0 C1 n ) 排列组合综合问题 解排列组合问题,首先要用好两个计数原理和排列组合的定义,即首先弄清是分类还是 分步,是排列还是组合,同时要掌握一些常见类型的排列组合问题的解法: 1特殊元素、特殊位置优先法 元素优先法:先考虑有限制条件的元素的要求,再考虑其他元素; 位置优先法:先考虑有限制条件的位置的要求,再考虑其他位置; 2分类分步法:对于较复杂的排列组合问题,常需要分类讨论或分步计算,一定要做 到分类明确,层次清楚,不重不漏
5、 3排除法,从总体中排除不符合条件的方法数,这是一种间接解题的方法 4捆绑法:某些元素必相邻的排列,可以先将相邻的元素“捆成一个”元素,与其它元 素进行排列,然后再给那“一捆元素”内部排列 5插空法:某些元素不相邻的排列,可以先排其它元素,再让不相邻的元素插空 6插板法:n个相同元素,分成()m mn组,每组至少一个的分组问题把n个元 素排成一排,从1n 个空中选1m 个空,各插一个隔板,有 1 1 m n C 7分组、分配法:分组问题(分成几堆,无序)有等分、不等分、部分等分之别一 般地平均分成n堆(组),必须除以n!,如果有m堆(组)元素个数相等, 必须除以m! 8错位法:编号为 1 至n
6、的n个小球放入编号为 1 到n的n个盒子里,每个盒子放一个 小球,要求小球与盒子的编号都不同,这种排列称为错位排列,特别当2n ,3,4,5 时的错位数各为 1,2,9,44关于 5、6、7 个元素的错位排列的计算,可以用剔除法 转化为 2 个、3 个、4 个元素的错位排列的问题 1排列与组合应用题,主要考查有附加条件的应用问题,解决此类问题通常有三种途 径: 元素分析法:以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素; 位置分析法: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; 间接法:先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不符合要求的排列数或组 合数 求解时应注意先把具
7、体问题转化或归结为排列或组合问题; 再通过分析确定运用分类计 数原理还是分步计数原理;然后分析题目条件,避免“选取”时重复和遗漏;最后列出式 子计算作答 2具体的解题策略有: 对特殊元素进行优先安排; 理解题意后进行合理和准确分类,分类后要验证是否不重不漏; 对于抽出部分元素进行排列的问题一般是先选后排,以防出现重复; 对于元素相邻的条件, 采取捆绑法; 对于元素间隔排列的问题, 采取插空法或隔板法; 顺序固定的问题用除法处理;分几排的问题可以转化为直排问题处理; 对于正面考虑太复杂的问题,可以考虑反面 对于一些排列数与组合数的问题,需要构造模型 【学而思高中数学讲义】 典例分析 直接法 (优
8、先考虑特殊元素特殊位置,特殊元素法,特殊位置法,直接分类讨论) 【例 1】 从5名外语系大学生中选派4名同学参加广州亚运会翻译、交通、礼仪三项义工活 动,要求翻译有2人参加,交通和礼仪各有1人参加,则不同的选派方法共 有 【例 2】 北京财富全球论坛期间,某高校有14名志愿者参加接待工作若每天排早、 中、晚三班,每班4人,每人每天最多值一班,则开幕式当天不同的排班种数为 A 1244 14128 C C CB 1244 14128 C A AC 1244 14128 3 3 C C C A D 12443 141283 C C C A 【例 3】 在平面直角坐标系中,x轴正半轴上有5个点,y轴
9、正半轴有3个点, 将x轴上这5 个点和y轴上这3个点连成15条线段,这15条线段在第一象限内的交点最多有 () A30个B35个C20个D15个 【例 4】 一个口袋内有4个不同的红球,6个不同的白球, 从中任取4个球,红球的个数不比白球少的取法有多少种? 若取一个红球记2分,取一个白球记1分,从中任取5个球,使总分不少于7分 的取法有多少种? 【学而思高中数学讲义】 【例 5】 一个口袋内装有大小相同的7个白球和1个黑球 从口袋内取出3个球,共有多少种取法? 从口袋内取出3个球,使其中含有1个黑球,有多少种取法? 从口袋内取出3个球,使其中不含黑球,有多少种取法? 【例 6】 有12名划船运
10、动员,其中3人只会划左舷,4人只会划右舷,其余5人既会划左舷 也会划右舷从这12名运动员中选出6人平均分在左、右舷划船参加比赛,有多 少种不同的选法? 【例 7】 若xA,则 1 A x ,就称A是伙伴关系集合,集合 11 1 01 2 3 4 32 M , , , , , ,的 所有非空子集中,具有伙伴关系的集合的个数为() A15B16C 8 2D 5 2 【学而思高中数学讲义】 【例 8】 从6名女生,4名男生中, 按性别采用分层抽样的方法抽取5名学生组成课外小组, 则不同的抽取方法种数为_ A 32 64 CCB 23 64 CCC 5 10 CD 32 64 AA 【例 9】 某城市
11、街道呈棋盘形,南北向大街3条,东西向大街4条,一人欲从西南角走到东 北角,路程最短的走法有多少种 【例 10】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_种 【例 11】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多少种? 【学而思高中数学讲义】 【例 12】设含有10个元素的集合的全部子集数为S,其中由3个元素组成的子集数为 T,则 T S 的值为() A
12、 20 128 B 15 128 C 16 128 D 21 128 【例 13】设坐标平面内有一个质点从原点出发,沿x轴跳动,每次向正方向或负方向跳 动一个单位,经过5次跳动质点落在点(1 0),(允许重复过此点)处,则质点不同 的运动方法种数为 【例 14】从10名男同学,6名女同学中选3名参加体能测试,则选到的3名同学中既有 男同学又有女同学的不同选法共有_种(用数字作答) 【学而思高中数学讲义】 【例 15】在AOB的边OA上有 1234 AAAA, , ,四点,OB边上有 12345 BBBBB, , , ,共9 个点,连结线段(14 15) ij ABij ,如果其中两条线段不相交
13、,则称之为 一对“和睦线” ,和睦线的对数共有: () A60B80C120D160 【例 16】从7名男生5名女生中, 选出5人, 分别求符合下列条件的选法种数有多少种? A、B必须当选; A、B都不当选; A、B不全当选; 至少有 2 名女生当选; 选出 5 名同学,让他们分别担任体育委员、文娱委员等 5 种不同工作,但体育 委员由男生担任,文娱委员由女生担任 【例 17】甲组有5名男同学,3名女同学;乙组有6名男同学、2名女同学若从甲、 乙两组中各选出2名同学,则选出的4人中恰有1名女同学的不同选法共有() 【学而思高中数学讲义】 A150种B180种 C300种D345种 【例 18】
14、从10名大学毕业生中选3人担任村长助理,则甲、乙至少有1人入选,而丙没 有入选的不同选法的种数为() A85B56 C49D28 【例 19】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种数为() A14B24C28D48 【例 20】要从10个人中选出4个人去参加某项活动,其中甲乙必须同时参加或者同时 不参加,问共有多少种不同的选法? 【例 21】有四个停车位, 停放四辆不同的车, 有几种不同的停法?若其中的一辆车必须 停放在两边的停车位上,共有多少种不同的停法? 【例 22】某班 5 位同学参加周一到周五的值日, 每天安
15、排一名学生, 其中学生甲只能安 排到周一或周二,学生乙不能安排在周五,则他们不同的值日安排有() A288 种B72 种C42 种D36 种 【学而思高中数学讲义】 【例 23】某班有30名男生,30名女生,现要从中选出5人组成一个宣传小组,其中男、 女学生均不少于2人的选法为() A 221 302046 C C CB 555 503020 CCC C 51441 5030203020 CC CC CD 3223 30203020 C CC C 【例 24】用 1,2,3,4,5,6 这 6 个数字组成无重复的四位数,试求满足下列条件 的四位数各有多少个 数字 1 不排在个位和千位 数字 1
16、 不在个位,数字 6 不在千位 【例 25】甲、乙、丙、丁、戊5名学生进行讲笑话比赛,决出了第一到第五的名次,甲、 乙两名参赛者去询问成绩,回答者对甲说: “很遗憾,你和乙都未拿到冠军” ,对乙 说: “你当然不会是最差的” 从这个回答分析,5人的名次排列共有_(用 数字作答)种不同情况 【例 26】某高校外语系有8名奥运会志愿者,其中有5名男生,3名女生,现从中选3人 参加某项“好运北京”测试赛的翻译工作,若要求这3人中既有男生,又有女生,则 不同的选法共有() A45种B56种C90种D120种 【例 27】用 5,6,7,8,9 组成没有重复数字的五位数,其中恰好有一个奇数夹在两个 偶数
17、之间的五位数的个数为() A120B72C48D36 【学而思高中数学讲义】 【例 28】某电视台连续播放5个不同的广告, 其中有3个不同的商业广告和2个不同 的奥运宣传广告,要求最后播放的必须是奥运宣传广告,且两个奥运宣传广告 不能连续播放,则不同的播放方式有() A120种B48种C36种D18种 【例 29】从 6 人中选 4 人分别到巴黎、伦敦、悉尼、莫斯科四个城市游览, 要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这 6 人中,甲、乙两人不 去巴黎游览,则不同的选择方案共有_种(用数字作答) 【例 30】从4名男生和3名女生中选出3人,分别从事三项不同的工作,若这3人中 至少有1名
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