[高二数学]排列、组合、概率课件.ppt
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1、第4章 排列、组合与概率4.1 4.1 两个原理两个原理4.2 4.2 排列排列4.3 4.3 组合组合4.4 4.4 二项式定理二项式定理*4.5 4.5 概率概率 问题1 某人从甲地到乙地,可以乘汽车、轮船或火车,一天中汽车有3班、轮船有2班、火车有1班。那么,一天中乘坐这些交通工具从甲地到乙地共有多少种不同的走法呢?火车火车汽车汽车1汽车汽车2汽车汽车3轮船轮船1轮船轮船2甲地甲地乙地乙地 从甲地到乙地的不同走法的种数,恰好是各类走法种数的和,也就是3+2+1=6种 4.1 两个原理两个原理 问题2 某人从甲地出发,经过乙地到达丙地,从甲地到乙地有3条路可走,从乙地到丙地有2条路可走。那
2、么,从甲地到丙地共有多少种不同的走法?BAC甲甲乙乙丙丙ab 显然,从甲地经过乙地到丙地的不同走法,正好是完成两个步骤的方法种数的乘积,即32=6(种)由问题1可得 分类计数原理:若完成一件事有n类办法,在第一类办法中有k1种不同的方法,在第二类办法中有k2种不同的方法在第n类办法中有kn种不同的方法。那么完成这件事共有 nkkkN.21种不同的方法。由问题2可得 分步计数原理:若一件事需要分成n个步骤完成,做第一步有k1种不同的方法,做第二步有k2种不同的方法做第n步有kn种不同的方法。那么完成这件事共有种不同的方法。nkkkN.21 (1)从书架上任取1本书,有三类办法:第一类办法是从上层
3、取语文书,可以从5本书中任取1本,有5种方法;第二类办法是从中取数学书,可以从6本书中任取1本,有6种方法;第三类办法是从下层取外语书,可以从4本书中任取1本,有4种方法。根据分类计数原理,得到不同的取法的种数是N=5+6+4=15 (2)从书架上任取语文、数学和外语各1本,可以分成三个步骤完成:第一步是从上层取1本语文书,有5种方法;第二步是从中层取1本数学书,有6种方法;第三步是从下层取1本外语书,有4种方法。根据分步计数原理,得到不同的取法的种数是N=564=120 例题解析例题解析 例例1 书架上层放有5本不同的语文书,中层放有6本不同的数学书,下层放有4本不同的外语书。求:(1)从中
4、任取1本,有多少种不同取法?(2)从中任取语文、数学和外语书各1本,有多少种不同的取法?解解单击鼠标继续单击鼠标继续 要组成一个三位数,可以分成三个步骤:第一步确定百位上的数字,从5个数字中任选1个数字,有5种选法;第二步确定十位上的数字,由于数字允许重复,仍有5种选法;第三步确定个位上的数字,同理,也有5种选法。根据分步计数原理,得到可以组成的三位数的个数是N=555=125 例例2 由数字1、2、3、4、5可以组成多少个三位数?(各位上的数字允许重复)解解单击鼠标继续单击鼠标继续 从3名工人中选1名上日班和1名上晚班,可以看成是经过先选1名上日班,再选1名上晚班这两个步骤完成。先选1名上日
5、班,共有3种选法;上日班的工人选定后,上晚班的工人有2种选法。根据分步计数原理,所求的不同的选法数是N=32=6 例例3 要从甲、乙、丙3名工人中选出2名分别上日班和晚班,有多少种不同的选法?解解单击鼠标继续单击鼠标继续 1在读书活动中,指定不同的政治书3本、文艺书5本、科技书7本,某同学任意选读其中1本,共有多少种不同的选法?2某班有男三好学生5人,女三好学生4人,从中任选1人去领奖,共有多少种不同的选法?从中任选男女三好学生各1人去参加座谈会,共有多少种不同的选法?3由1、3、5、7这4个数字可以组成允许有重复数字的两位数共有多少个?4某市电话局管辖范围内的电话由8位数字组成,其中前4位数
6、字是统一的,后4位数字都是09之间的1个数字,那么不同的电话号码最多有多少个?4.2 排列排列 魔方的发明者是布达佩斯应用艺术学院室内设计系的讲师Erno Rubik。魔方有3 252 003 274 489 856 000种排列方式,而解决方法只有一种。魔方的发明让Erno Rubik成为东欧第一个白手起家的百万富翁,也让他成为匈牙利最富有的人。扩展:快速调整魔方扩展:快速调整魔方 问题1 北京、上海、广州3个民航站之间的直达航线,需要准备多少种不同的飞机票?这个问题,就是从3个民航站中,每次取出2个,按照起点在前、终点在后的顺序排列,求一共有多少种不同排法的问题。根据分步计数原理,共有32
7、=6 种不同的排法。起点站起点站终点站终点站飞机票飞机票北京上海广州北京上海北京广州上海北京广州上海北京上海广州广州北京上海广州北京广州上海 根据分步计数原理,共有43=12种不同的两位数。问题2 从1、2、3、4这4个数字中,任取2个不同的数字,可以组成多少个不同的两位数?步骤:先确定十位上的数,在4个数字中任取1个作为十位上的数,有4种选法;再确定个位上的数,当十位上的数字确定后,从余下的3个数字中任取1个作为个位上的数,有3种选法。定义:从n个不同的元素中取出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。当mn时,所得的排列叫做选排列;当m=n时,
8、所得的排列叫做全排列。由定义可知,在从n个不同的元素中,任取m(mn)个元素组成的排列中,任意两个不同的排列可分为两种情形:(1)两个排列中至少有一个元素不相同;(2)两个排列中的元素相同,但排列的顺序不相同。只有元素相同且元素排列的顺序也相同的两个排列才是相同的排列。排列的概念排列的概念 1从1、2、3、4这四个数字中,任取3个不同的数字组成两位数,请写出所有的不同的三位数。2本节开头的两个实例中提到的飞机票的种数、两位数的个数能否由一个数学公式来表示,请写出此表达式。从n个不同元素中取出m(mn)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同的元素中取出m个元素的排列数,用符号 表示。mnA)1(
9、)2)(1(mnnnnAmnm1、2、3n 排列数公式的特点是:等号右边第一个因数是n,后面的每个因数都比它前面一个因数少1,最后一个因数为n-m+1,共有m个因数相乘。例如6034535A排列数公式排列数公式72012345666A全排列种数公式为 123)2)(1(nnnAnn 这就是说,全排列数等于正整数1、2、3n的连乘积,正整数1、2、3n的连乘积叫做n的阶乘的阶乘,记作n!,即!nAnn 例题解析例题解析 例例1 计算下列各题:(1)(2)解解410A55A504078910410A(1)例例2 有5本不同的书,发给3名同学,每人1本,共有多少种不同的分法?解解12012345!5
10、55A(2)分书方法的种数就是从5本书中任取3本书的排列数,即 355 4 360A 种单击鼠标继续单击鼠标继续 例例3 某信号兵用红、黄、蓝3面旗从上到下挂在竖直的旗杆上表示信号,每次可以任挂1面、2面或3面,并且不同的顺序表示不同的信号,一共可以表示多少种信号?解解 用1面旗表示的信号有 种,用2面旗表示的信号有 种,用3面旗表示的信号有 种。根据分类计数原理,所求信号种数是 种13A23A33A12333333 23 2 115AAA 单击鼠标继续单击鼠标继续 例例4 用09这10个数字可以组成多少个没有重复数字的三位数?解法解法1 符合条件的三位数可以分为三类:第一类:每位数字都不是0
11、的三位数,有 个。第二类:个位数字是0的三位数,有 个。第三类:十位数字是0的三位数,有 个。根据分类计数原理,符合条件的三位数的个数是 个 39A29A29A322999648AAA解法解法2 因为百位上的数字不能是0,所以可分为两个步骤来完成:第一步,先排百位上的数字,它只能从除0以外的19这9个数字中任选一个,有 种选法。第二步,再排十位和个位上的数字,它可以从余下的9个数字(包括0)中任选两个,有 种选法。根据分步计数原理,所求的三位数的个数是 =998=648 个19A29A1299A A解法解法3 从09这10个数字中任选3个数字的排列数为 ,其中0排在百位上的排列数为 ,因此所求
12、的三位数的个数是 个310A29A32109648AA单击鼠标继续单击鼠标继续知识扩展知识扩展 利用阶乘记号,排列数公式可变形为(1)(2)(1)(1)(2)(1)()2 1()2 1mnAn nnnmn nnnmnmnm!()!mnnAnm因此排列数公式还可写成 5个人的生日的不同情形有多少种?可重复排列问题举例可重复排列问题举例 设一年有365天,5个人的第1个人的生日有365种可能,第2个人的生日有365种可能,依此类推,第5个人的生还是365种可能。根据分步计数原理,5个人的生日的不同的情形有365365365365365=3655(种)解解 一般地,从n个不同的元素中任取可以重复的m
13、个元素的排列数计算公式为 mnN 1按要求写出排列:(1)3个元素a、b、c的所有全排列。(2)从4个元素a、b、c、d中任取2个元素的所有排列。(3)从4个元素a、b、c、d中任取2个元素的所有可以重复的排列。2计算:(1)(2)(3)(4)3由0、1、2、3、5、7、9这7个数字能组成多少个没有重复数字的三位数?4有10件不同的产品,每次取1件,连续取3次,求:(1)每次取出1件产品,不再放回,有几种不同的取法?(2)每次取出1件产品,取后放回,有几种不同的取法?315A77A49A45A问题 某航空公司在北京、上海、广州3个民航站之间的直达航线上,有多少种不同的飞机票价?我们知道,同类型
14、飞机票价只与起点站和终点站之间的距离有关,如从北京到上海和从上海到北京,飞机票价是相同的,也就是与起点和终点的顺序没有关系。所以,在北京、上海、广州3个民航站之间只有3种不同的票价:北京北京上海上海北京北京广州广州上海上海广州广州4.3 组合组合 一般地,从n个不同元素中取出m(mn)个元素,不考虑顺序地组成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合。从n个不同元素中取出m(mn)个元素的所有组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数,用符号 表示。mnC组合与组合数的概念组合与组合数的概念根据分步计数原理,得 mmmnnmAC A由此,得到组合数公式:!)1()2)(1(mm
15、nnnnAACmmmnmnm=1、2、3n 通常,从n个不同元素中取出m个元素的排数 ,可以按以下两步求得:mnA 第一步,先求出从n个不同的元素中取出m个元素的组合数 。mnC 第二步,求每一个组合中m个元素的全排列数 。mmA 例题解析例题解析解解 例例1 计算:、。28C710C28!27828C120!745678910710C 例例2 平面内有12个点,任何3个点不在同一直线上,以每3个点为顶点画一个三角形,一共可画多少个三角形?解解 因为12个点中任何3点都不在同一直线上,所以任取3个点都可以画出一个三角形。因此所求三角形的个数,就是从12个不同的元素中取出3个元素的组合数,也就是
16、一共可画220123101112312C个单击鼠标继续单击鼠标继续 例例3 一次集会,每一个到会者都和其他与会者握一次手,据统计,到会者共握手378次,问到会的人数是多少?解解 设到会的人数为 n,根据题意,互相握手的次数为 即 解得 n28所以有28人与会。3782nC(1)3782 1n n单击鼠标继续单击鼠标继续 1按要求写出下列组合:(1)从5个元素a、b、c、d、e中任取2个元素的所有组合。(2)从5个元素a、b、c、d、e中任取3个元素的所有组合。2计算:(1)(2)3平面内有8个点,设有3个点在一条直线上,过每2个点作一条直线,一共可以作几条直线?4从2、3、5、7、11这5个数
17、中任取2个相加,可以得到多少个不同的和?37C412C性质1 性质2 mnnmnCC mnmnmnCCC11 组合数的性质组合数的性质 例题解析例题解析 例例1 计算:(1)(2)(3)解解198200C329999CC33109CC19900!21992002200198200 CC(1)16170012398991003100299399CCC(2)362939293939310CCCCCC(3)单击鼠标继续单击鼠标继续 例例2 100件商品中含有3件次品,其余都是正品,从中任取3件:(1)3件都正品,有多少种不同的取法?(2)3件中恰有1件次品,有多少种不同的取法?(3)3件中最多有1件
18、次品,有多少种不同的取法?(4)3件中至少有1件次品,有多少种不同的取法?解解 (1)3件都是正品,应从97件正品中取,所有不同取法的种数是 147440123959697397C (2)从97件正品中取2件,有 种取法;从3件次品中取1件,有 种取法。因此,根据分步计数原理,任取的3件中恰有1件次品的不同取法的种数是 297C13C13968312969713397CC单击鼠标继续单击鼠标继续 (3)3件中最多有1件次品的取法,包括只有1件是次品和没有次品两种,其中只有1件是次品的取法有 种,没有次品的取法有 种,因此,3件中最多有1件次品的取法的种数是13297CC397C16140814
19、7001396839713297CCC (4)3件中至少有1件次品的取法,包括1件是次品的、2件是次品的和3件是次品,因此3件中至少有1件次品的取法的种数是 14260332319713297CCCCC3100C 本小题也可以这样解:从100件商品中任取3件的取法的种数是 ,在这些取法中,包含了3件全部是合格品的情形,必须去掉,其他取法都符合题目要求。3件全部是合格品的取法的种数是 。因此,取出的3件中至少有1件是次品的取法的种数是397C142601474401617003973100 CC单击鼠标继续单击鼠标继续 1计算:(1)(2)(3)26个朋友聚会,每两人握手一次,一共握手多少次?3
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