人教版中职数学(拓展模块)31《排列、组合与二项式定理》课件1(同名1788).ppt
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- 排列、组合与二项式定理 人教版中职 数学 拓展 模块 31 排列 组合 二项式 定理 课件 同名 1788
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1、计数的基本原理排列组合排列数Pnm公式组合数Cnm公式组合数的两个性质应用本章知识结构1.分类加法计数原理分类加法计数原理完成一件事完成一件事,有有n类办法类办法,在第在第1类办法中有类办法中有m1种不同种不同的方法的方法,在第在第2类办法中有类办法中有m2种不同的方法,种不同的方法,在第,在第n类办法中有类办法中有mn种不同的方法种不同的方法,那么完成这件事共有那么完成这件事共有N=种不同的方法种不同的方法.2.分步乘法计数原理分步乘法计数原理完成一件事完成一件事,需要分成需要分成n个步骤个步骤,做第做第1步有步有m1种不同种不同的方法的方法,做第做第2步有步有m2种不同的方法,种不同的方法
2、,,做第做第n步有步有mn种不同的方法种不同的方法,那么完成这件事共有那么完成这件事共有N=种不同的方法种不同的方法.m1+m2+m3+mnm1m2mn 一、两个原理一、两个原理3.分类和分步的区别分类和分步的区别分类:完成一件事同时存在分类:完成一件事同时存在n类方法,每一类类方法,每一类都能独立完成这件事,各类互不相关都能独立完成这件事,各类互不相关.分步:完成一分步:完成一件事须按先后顺序分件事须按先后顺序分n步进行,每一步缺一不可,步进行,每一步缺一不可,只有当所有步骤完成,这件事才完成只有当所有步骤完成,这件事才完成.一、两个原理一、两个原理练习练习1:书架上放有书架上放有3本不同的
3、数学书,本不同的数学书,5本本不同的语文书,不同的语文书,6本不同的英语书本不同的英语书 (1)若从这些书中任取一本,有多少种不同的)若从这些书中任取一本,有多少种不同的取法?取法?(2)若从这些书中,取数学书、语文书、英语)若从这些书中,取数学书、语文书、英语书各一本,有多少种不同的取法?书各一本,有多少种不同的取法?(3)若从这些书中取不同的科目的书两本,有多)若从这些书中取不同的科目的书两本,有多少种不同的取法?少种不同的取法?答案:答案:Nm1m2m335614N=m1m2m3=90N=353656=63 一、两个原理一、两个原理练习练习2:由数字由数字0,1,2,3,4可以组成多少个
4、三可以组成多少个三位整数(各位上的数字允许重复)?位整数(各位上的数字允许重复)?解:解:要组成一个三位数,需要分成三个步骤:要组成一个三位数,需要分成三个步骤:第一步第一步确定百位上的数字,从确定百位上的数字,从14这这4个数字中任选一个数个数字中任选一个数字,有字,有4种选法;种选法;第二步第二步确定十位上的数字,由于数字允许重复,共有确定十位上的数字,由于数字允许重复,共有5种选种选法;法;第三步第三步确定个位上的数字,仍有确定个位上的数字,仍有5种选法根据乘法原理,种选法根据乘法原理,得到可以组成的三位整数的个数是得到可以组成的三位整数的个数是 N=455=100 答:可以组成答:可以
5、组成100个三位整数个三位整数 一、两个原理一、两个原理例例1 (1)现要排一份天的值班表,每天现要排一份天的值班表,每天有一人值班,共有人,每人可以多天值有一人值班,共有人,每人可以多天值班或不值班,但相邻两天不准由同一人值班或不值班,但相邻两天不准由同一人值班,问此值班表共有班,问此值班表共有 种不同排法种不同排法.1280 一、两个原理一、两个原理 (1)值班表须依题设一天一天的分步值班表须依题设一天一天的分步完成完成.第一天有第一天有5人可选,有人可选,有5种排法,第二种排法,第二天不能用第一天的人,有天不能用第一天的人,有4种排法,同理,种排法,同理,第三天、第四天、第五天也有第三天
6、、第四天、第五天也有4种,故由分种,故由分步 计 数 原 理 排 值 班 表 共 有步 计 数 原 理 排 值 班 表 共 有54444=1280种,应填种,应填1280.一、两个原理一、两个原理 (2)设另两边长为设另两边长为x、y,且且1xy11 (x、yZ),构成三角形,则,构成三角形,则x+y12,当,当y取取11时,时,x=1,2,3,11,有有11个个;当当y取取10时,时,x=2,3,10,有个有个;当当y取取9时,时,x=3,4,9,共共7个个;当当y取取6时,时,x也只能为也只能为6,有,有1个,故满足题设的三角形共有:个,故满足题设的三角形共有:11+9+7+5+3+1=3
7、6个,故个,故选选C.(2)三角形的三边长均为整数三角形的三边长均为整数,且最长的边且最长的边长为长为11,则这样的三角形的个数有则这样的三角形的个数有()A.25个个 B.26个个 C.36个个 D.37个个C (1)是分步问题,用分步计数原)是分步问题,用分步计数原理理;(2)是分类问题,用分类计数原理是分类问题,用分类计数原理.一、两个原理一、两个原理!(1)(2)(1)()!mnnPn nnn mn m 从从n个不同的元素中,任取个不同的元素中,任取M个元素,个元素,按照一定的按照一定的顺序顺序排成一列,叫做从排成一列,叫做从n个个不同的元素中取出不同的元素中取出M个元素的一个个元素的
8、一个 排排列列。二、排列与排列数二、排列与排列数所有排列的个数叫做所有排列的个数叫做 排列数排列数,用,用表示。表示。mnP(3)排列数计算公式排列数计算公式.=n(n-1)(n-2)(n-m+1)=(其中其中mn).()若若m=n,排列称为,排列称为全排列全排列,记,记 =123(n-1)n=n!(称为称为n的阶乘的阶乘);()规定规定0!1.mnA!()!nnmnnA 二、二、排列与排列数排列与排列数从从n个不同元素中,取出个不同元素中,取出m(mn)个不同元素组个不同元素组成一组,叫做从成一组,叫做从n个不同元素中取出个不同元素中取出m个元素的一个元素的一个个组合组合.所有组合的个数叫做
9、所有组合的个数叫做组合数组合数,用符号用符号 表示表示.mnC 组合与组合数组合与组合数(3)组合数计数公式组合数计数公式.=.=.规定规定 =1.(4)组合数的两个性质组合数的两个性质.()=;()=+.mnCmnmmAA(1)(2)(1)!n nnnmm!()!nm nm0nCmnCn mnC1mnCmnC1mnC 组合与组合数组合与组合数排列与组合的共同点是排列与组合的共同点是“从从n个不同元个不同元素中,任取素中,任取m个不同元素个不同元素”;而不同点是;而不同点是排列要排列要“按照一定的顺序排成一列按照一定的顺序排成一列”,而,而组合却是组合却是“只需组成一组(与顺序无只需组成一组(
10、与顺序无关)关)”.因此,因此,“有序有序”与与“无序无序”是排列是排列与组合的重要标志与组合的重要标志.“”为排列问为排列问题题,“”为组合问题为组合问题.有序有序无序无序排列与组合的区别排列与组合的区别例例2 解下列方程:解下列方程:(1)=140 ;(2)=+.421xP3xP13xxC11xxC1xxC22xxC (1)根据排列的意义及公式得根据排列的意义及公式得 42x+1 3x (2x+1)2x(2x-1)(2x-2)=140 x(x-1)(x-2),x (4x-23)(x-3)=0,解之并检验得解之并检验得x=3.则有则有(2)由组合数的性质可得由组合数的性质可得 +=+=+.又
11、又 =,所以所以 =+,即即 +=+,所以所以 =,所以所以5=x+2,x=3,经检验知经检验知x=3.13xxC11xxC1xxC22xxC11xC21xC42xC22xC42xC23xC23xC22xC42xC12xC22xC22xC42xC12xC42xC 凡遇到解排列、组合的方程凡遇到解排列、组合的方程,不等式问题时,应首先应用性质和不等式问题时,应首先应用性质和排列、组合的计算公式进行变形与排列、组合的计算公式进行变形与化简,并注意有关解排列、组合的化简,并注意有关解排列、组合的方程、不等式问题,最后结果都需方程、不等式问题,最后结果都需要检验要检验.例例3 用用0,1,2,3,4这
12、五个数字,可以组这五个数字,可以组成多少个满足下列条件的没有重复数成多少个满足下列条件的没有重复数字的五位数:字的五位数:(1)比比21034大的偶数;大的偶数;(2)左起第二位、第四位是奇数的偶数左起第二位、第四位是奇数的偶数.(1)(方法一)可分五类(方法一)可分五类:当末位数字是当末位数字是0,而首位数字是而首位数字是2,+=6(个个);当末位数字是当末位数字是0,而首位数字是而首位数字是3或或4,有有 =12(个个);当末位数字是当末位数字是2,而首位数字是而首位数字是3或或4,有有 =12(个个);当末位数字是当末位数字是,而首位数字是而首位数字是2,有有 +=3(个个);当末位数字
13、是当末位数字是4,而首位数字是而首位数字是3,有,有 =6(个个).故有故有6+12+12+3+6=39(个个).12A22A22A12A33A12A33A22A11A33A(方法二方法二)不大于不大于21034的偶数可分为三类:的偶数可分为三类:1为万位数字的偶数,有为万位数字的偶数,有 =18(个个);2为万位数字,而千位数字是为万位数字,而千位数字是0的偶数,有的偶数,有 =2(个个);还有还有21034本身本身.而由而由0,1,2,3,4组成的五位偶数共有组成的五位偶数共有 +=60(个个).故满足条件的五位偶数共有故满足条件的五位偶数共有 60-1=39(个个).12A12A33A1
14、3A44A13A33A13A33A12A(2)(方法一)可分两类(方法一)可分两类:0是末位数,有是末位数,有 =4(个);(个);或是末位数,有或是末位数,有 =4(个个).故共有故共有4+4=8(个个).(方法二方法二)第二位、第四位从奇数第二位、第四位从奇数1,3中取,中取,有有 个个;首位从首位从,中取,有中取,有 个;余下个;余下排在剩下的两位,有排在剩下的两位,有 个个,故共有故共有 =8(个个).22A22A22A12A22A12A22A22A12A22A 不同数字的无重复排列是排列问不同数字的无重复排列是排列问题中的一类典型问题,常见的附加条题中的一类典型问题,常见的附加条件有
15、:奇偶数、位数关系及大小关系件有:奇偶数、位数关系及大小关系等,也可有相邻问题、不相邻问题等,等,也可有相邻问题、不相邻问题等,解决这类问题的关键是搞清受限条件,解决这类问题的关键是搞清受限条件,然后按特殊元素(位置)的性质分类然后按特殊元素(位置)的性质分类.这类问题有这类问题有0参与时,不可忽视它不能参与时,不可忽视它不能排在首位的隐含条件排在首位的隐含条件.为了参加学校的元旦文艺会演,某为了参加学校的元旦文艺会演,某班决定从爱好唱歌的名男同学和名班决定从爱好唱歌的名男同学和名女同学中选派名参加小合唱节目,如女同学中选派名参加小合唱节目,如果要求男女同学至少各选派名,那么果要求男女同学至少
16、各选派名,那么不同的选派方法有多少种?不同的选派方法有多少种?(方法一方法一)按选派的男同学的人数分三类:按选派的男同学的人数分三类:选派一名男同学,三名女同学有选派一名男同学,三名女同学有 40种方法;种方法;选派两名男同学,两名女同学有选派两名男同学,两名女同学有 60种方法;种方法;选派三名男同学,一名女同学有选派三名男同学,一名女同学有 20种方法;种方法;由分类计数原理,共有不同的选派方法有由分类计数原理,共有不同的选派方法有40+60+20=120种种.14C35C24C25C34C15C(方法二方法二)在这九名同学中任选四名,在这九名同学中任选四名,有有 =126种方法种方法.其
17、中四人都是男同其中四人都是男同学的有学的有 =1种方法;四人都是女同种方法;四人都是女同学的有学的有 =5种方法,因此符合要求种方法,因此符合要求的选派方法有的选派方法有126-1-5=120种种.49C44C45C 有限制条件的组合应用题的限制条件主有限制条件的组合应用题的限制条件主要表现在被选出的元素要表现在被选出的元素“含含”或或“不含不含”某些元某些元素,或是素,或是“至少至少”“”“至多至多”等类型的组合问题,等类型的组合问题,对于这类组合应用题解题的总体思路为:对于这类组合应用题解题的总体思路为:(1)用直接法用直接法.一般是从整体分类,然后再局部分步一般是从整体分类,然后再局部分
18、步.对于较复杂的从若干个集合里选元素的问对于较复杂的从若干个集合里选元素的问题,首先应以其中一个集合为基准进行分题,首先应以其中一个集合为基准进行分类(当然,为了使类别尽量少,这个集合类(当然,为了使类别尽量少,这个集合里的元素较少为好),里的元素较少为好),分类时要做到不重不漏,也就是各类的并集是分类时要做到不重不漏,也就是各类的并集是全集,任意两类的交集是空集,在合理正确分全集,任意两类的交集是空集,在合理正确分类的前提下,在每一类中,依据题目的要求进类的前提下,在每一类中,依据题目的要求进行分步,分步要做到步步连续,各步之间相互行分步,分步要做到步步连续,各步之间相互独立独立.()用间接
19、法用间接法.当正面求解较为困难时,也可采用正难则当正面求解较为困难时,也可采用正难则反的思想,用反的思想,用“间接法间接法”求解,但要注意找准求解,但要注意找准对立面对立面.球台上有球台上有4个黄球,个黄球,6个红球,击个红球,击黄球入袋记黄球入袋记2分,击红球入袋记分,击红球入袋记1分分.欲欲将此将此0个球中的个球中的4个球击入袋中,但总个球击入袋中,但总分不低于分不低于5分,则击球方法有几种?分,则击球方法有几种?能力提高能力提高 设击入黄球设击入黄球x个个,红球红球y个符合要求个符合要求,x+y=4 2x+y5 x,yN*,x=1 x=2 x=3 x=4 y=3,y=2,y=1,y=0.
20、故共有不同击球方法数为故共有不同击球方法数为 +=195.则有则有解得解得14C36C24C26C16C34C44C06C 本题需运用不等式的知识,确本题需运用不等式的知识,确定击入黄球与红球的个数,有时则需定击入黄球与红球的个数,有时则需利用集合的运算等知识,确定相关元利用集合的运算等知识,确定相关元素的个数,再利用排列或组合的知识素的个数,再利用排列或组合的知识解决方法种数问题解决方法种数问题.1.解决应用题时,应分析:要完解决应用题时,应分析:要完成做一件什么事;这件事怎样做才可成做一件什么事;这件事怎样做才可以做好;需要分类还是分步以做好;需要分类还是分步.运用分类运用分类计数原理和分
21、步计数原理,关键在于计数原理和分步计数原理,关键在于两方面,认真分析题意,设计合理两方面,认真分析题意,设计合理的求解程序是求解问题的关键的求解程序是求解问题的关键.1.解决应用题时,应分析:要完解决应用题时,应分析:要完成做一件什么事;这件事怎样做才可成做一件什么事;这件事怎样做才可以做好;需要分类还是分步以做好;需要分类还是分步.运用分类运用分类计数原理和分步计数原理,关键在于计数原理和分步计数原理,关键在于两方面,认真分析题意,设计合理两方面,认真分析题意,设计合理的求解程序是求解问题的关键的求解程序是求解问题的关键.2.如果任何一类办法中的任何一种方如果任何一类办法中的任何一种方法都能
22、完成这件事,即类与类之间是相互法都能完成这件事,即类与类之间是相互独立的,即分类完成,则选用分类计数原独立的,即分类完成,则选用分类计数原理;如果完成一件事要经历几个步骤(即理;如果完成一件事要经历几个步骤(即几步),且只有当这些步骤都做完,这件几步),且只有当这些步骤都做完,这件事才能完成,即步与步之间是相互依存、事才能完成,即步与步之间是相互依存、相互连续的,即分步完成,则选用分步计相互连续的,即分步完成,则选用分步计数原理数原理.3.排列与组合的本质区别在于排列不排列与组合的本质区别在于排列不仅取而且排,即与顺序有关,而组合只取仅取而且排,即与顺序有关,而组合只取出一组即可,与顺序无关出
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