2021全国新高考数学备考复习-排列课件.pptx
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1、1.理理解排列的定义,解排列的定义,会判断是否为排列问题会判断是否为排列问题学习目标学习目标2.掌握掌握排列数的概念、排列数的概念、排列数公式及其推导方排列数公式及其推导方法,法,能区分排列和排列数,能区分排列和排列数,能应用排列数公能应用排列数公式进行计算、证明、解方程、解不等式式进行计算、证明、解方程、解不等式3.能应用排列知识解决简单的实际问题,能应用排列知识解决简单的实际问题,掌握掌握几种有限制条件的排列,掌握排列问题常用几种有限制条件的排列,掌握排列问题常用的解题策略(捆绑法、插空法、特殊元素、的解题策略(捆绑法、插空法、特殊元素、特殊位置优先法等)特殊位置优先法等)1.1.分类加法
2、计数原理分类加法计数原理 如果完成一件事情有如果完成一件事情有n n类类办法,在第办法,在第1 1类办法中有类办法中有m m1 1种种不同不同的方法,在第的方法,在第2 2类办类办法中有法中有m m2 2种种不同不同的方法,的方法,在第,在第n n类办法中有类办法中有m mn n种种不不同同的方法,那么完成这件事共有:的方法,那么完成这件事共有:种种不同不同的的方法。方法。nmmmN21 2.2.分步乘法计数原理分步乘法计数原理 完成一件事情需要有完成一件事情需要有n n个步个步骤,做第骤,做第1 1步有步有m m1 1种种不同不同的方法,做第的方法,做第2 2步有步有m m2 2 种不同的种
3、不同的方法,方法,做第,做第n n步时有步时有m mn n种种不同不同的方法。那么完成这件的方法。那么完成这件事共有事共有 种种不同不同的方法。的方法。nmmmN21复习回顾复习回顾应用两种原理解题:(应用两种原理解题:(1 1)分清要完成的事情是什么)分清要完成的事情是什么(2 2)是分类完成还是分步完成)是分类完成还是分步完成问题问题1:从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学中选出名同学中选出2名参加一项活名参加一项活动,其中动,其中1名同学参加上午的活动,另名同学参加上午的活动,另1名同学参加下名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?午的活动,有多少种不同的选法?探究新知探究新知问题问题1:
4、从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学中选出名同学中选出2名参加一项活名参加一项活动,其中动,其中1名同学参加上午的活动,另名同学参加上午的活动,另1名同学参加下名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?午的活动,有多少种不同的选法?探究新知探究新知分析:分析:要完成的要完成的“一件事情一件事情”是是从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学名同学中选中选2名,按照参加上午的活动在前,参加下午的活名,按照参加上午的活动在前,参加下午的活动在后的顺序排列,共有多少种不同的排法?解决动在后的顺序排列,共有多少种不同的排法?解决这一问题可分两个步骤:这一问题可分两个步骤:上午上午下午下午相应的排法相应的排法甲甲乙乙
5、丙丙乙乙甲甲丙丙丙丙甲甲乙乙甲丙甲丙甲乙甲乙乙甲乙甲乙丙乙丙丙甲丙甲丙乙丙乙第一步:确定参加上午活动的同学即从第一步:确定参加上午活动的同学即从3名中任名中任 选选1名,有名,有3种选法种选法.第二步:确定参加下午活动的同学,有第二步:确定参加下午活动的同学,有2种方法种方法根据分步计数原理:根据分步计数原理:32=6 即共即共6种方法。种方法。把上面问题中被取的对象叫做把上面问题中被取的对象叫做元素元素,于是问题于是问题就可以叙述为:就可以叙述为:从从3个不同的元素个不同的元素a,b,c中任取中任取2个,然后按照一定个,然后按照一定的顺序排成一列,一共有多少种不同的排列方法?的顺序排成一列,
6、一共有多少种不同的排列方法?ab,ac,ba,bc,ca,cb问题问题2从从1,2,3,4这这4个数字中,每次取出个数字中,每次取出3个排个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?问题问题2从从1,2,3,4这这4个数字中,每次取出个数字中,每次取出3个排个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?1234443322444333111244431112224333111222第步,确定百位上的数字,有第步,确定百位上的数字,有4种方法种方法第步,确定十位上的数字,有第步,确定十位上的数字,有3种方法种方
7、法第步,确定个位上的数字,有第步,确定个位上的数字,有2种方法种方法根据分步乘法计数原理,共有根据分步乘法计数原理,共有 43224 种不同种不同的排法。如下图所示的排法。如下图所示同样,问题可以归结为:同样,问题可以归结为:从个不同的元素从个不同的元素a,b,c,d中任取个,然后按照一定中任取个,然后按照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?abc,abd,acb,acd,adb,adc;bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;cab,cad,cba,cbd,cda,cdb;dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.由此可写出所
8、有的三位数:由此可写出所有的三位数:123,124,132,134,142,143;213,214,231,234,241,243,312,314,321,324,341,342;412,413,421,423,431,432。思考:上述两个问题的共同特点是?能否推广到一般?思考:上述两个问题的共同特点是?能否推广到一般?(1)都是从整体中取出部分(或全部)按照顺序排列都是从整体中取出部分(或全部)按照顺序排列(2)不论是排列之前,还是之后,所有的元素都不相等不论是排列之前,还是之后,所有的元素都不相等能推广到一般能推广到一般定义中包含两个基本内容:定义中包含两个基本内容:取出元素按取出元素按
9、“一定顺一定顺序排列序排列”.因此:排列要完成的因此:排列要完成的“一件事情一件事情”是:是:(1)先从)先从n个不同元素中取出个不同元素中取出m个不同的元素。个不同的元素。(2)再把这)再把这m个不同元素按照一定的顺序排成一列。个不同元素按照一定的顺序排成一列。知识点一知识点一 排列的定义排列的定义排列:排列:一般的,从个不同的元素中取出(一般的,从个不同的元素中取出()个元素,按照一定的顺序排成一列,个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从个不叫做从个不同元素中取出个元素的一个排列。同元素中取出个元素的一个排列。注意:注意:1、元素不能重复。元素不能重复。(互异性)给出的给出的n个元素互不相
10、同,且个元素互不相同,且抽取的抽取的m个元素是从个元素是从n个元素个元素中不重复地抽取的,因而中不重复地抽取的,因而m个元个元素素也是互不相同的。在研究排列问题时,是从一些不同元素也是互不相同的。在研究排列问题时,是从一些不同元素中任取部分不同元素,这里既没有重复的元素,又没有重复中任取部分不同元素,这里既没有重复的元素,又没有重复抽取同一元素的情况。抽取同一元素的情况。2、按、按“一定顺序一定顺序”就是与位置有关,不考虑顺序就不是排就是与位置有关,不考虑顺序就不是排列,这是判断一个问题是否是排列问题的关键。列,这是判断一个问题是否是排列问题的关键。3、两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素
11、完全相同,两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相同,而且元素的排列顺序也完全相同。而且元素的排列顺序也完全相同。4、mn时的排列叫时的排列叫选排列,选排列,mn时的排列叫全排列。时的排列叫全排列。5、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用“树形图树形图”。(有序性)例例1、下列问题中哪些是排列问题?、下列问题中哪些是排列问题?(1)10名学生中抽名学生中抽2名学生开会名学生开会(2)10名学生中选名学生中选2名做正、副组长名做正、副组长(3)从)从2,3,5,7,11中任取两个数相乘中任取两个数相乘(4)从)从2,3,5,
12、7,11中任取两个数相除中任取两个数相除(6)20位同学互通一次电话位同学互通一次电话(7)20位同学互通一封信位同学互通一封信(8)以圆上的)以圆上的10个点为端点作弦个点为端点作弦(9)以圆上的)以圆上的10个点中的某一点为起点,作过另一个个点中的某一点为起点,作过另一个点的射线点的射线(10)有)有10个车站,共需要多少种车票?个车站,共需要多少种车票?(5)在)在1,2,2中,任选两个做除法中,任选两个做除法规律与方法规律与方法确定一个具体问题是否为排列问题的方法:确定一个具体问题是否为排列问题的方法:(1)首先要保证元素的无重复性,即是从首先要保证元素的无重复性,即是从n个不同元素中
13、个不同元素中取出取出m(mn)个不同的元素,否则不是排列问题个不同的元素,否则不是排列问题(2)其次要保证元素的有序性,即安排这其次要保证元素的有序性,即安排这m个元素时是有个元素时是有顺序的,有序的就是排列,无序的不是排列而检验它顺序的,有序的就是排列,无序的不是排列而检验它是否有顺序的依据是变换元素的位置,看结果是否发生是否有顺序的依据是变换元素的位置,看结果是否发生变化,有变化就是有顺序,无变化就是无顺序变化,有变化就是有顺序,无变化就是无顺序跟踪训练跟踪训练 判断下列问题是否为排列问题判断下列问题是否为排列问题.(1)会场有会场有50个座位,要求选出个座位,要求选出3个座位有多少种方法
14、?个座位有多少种方法?若选出若选出3个座位安排三位客人有多少种方法?个座位安排三位客人有多少种方法?解:解:第一问不是排列问题,第二问是排列问题第一问不是排列问题,第二问是排列问题.“入入座座”问题同问题同“排队排队”问题,与顺序有关,故选问题,与顺序有关,故选3个座个座位安排三位客人是排列问题位安排三位客人是排列问题.解解第一问不是排列问题,第二问是排列问题第一问不是排列问题,第二问是排列问题.问题问题2得出从得出从4个元素个元素a,b,c,d中任取中任取3个元素的个元素的所有排列共所有排列共24个个 思考:写出从思考:写出从5个元素个元素a,b,c,d,e中任取中任取4个元个元素的所有排列
15、素的所有排列 研究一个排列问题,往往只需知道所有排列的个数而研究一个排列问题,往往只需知道所有排列的个数而无需一一写出所有的排列,那么能否不通过一一写出无需一一写出所有的排列,那么能否不通过一一写出所有的排列而直接所有的排列而直接“得得”出所有排列的个数呢?接下出所有排列的个数呢?接下来我们将来共同探讨这个问题:来我们将来共同探讨这个问题:排列数及其公式排列数及其公式 解决办法是先画解决办法是先画“树形图树形图”,再由此写出所有的排列,再由此写出所有的排列,但排列多,写起来但排列多,写起来“啰嗦啰嗦”.排列数:排列数:从从n个不同的元素中取出个不同的元素中取出m(mn)个元素个元素的所有排列的
16、个数,叫做从的所有排列的个数,叫做从n个不同的元素中取出个不同的元素中取出m个元素的排列数。用符号个元素的排列数。用符号 表示。表示。mnA“排列排列”和和“排列数排列数”有什么区别和联系?有什么区别和联系?排列数,而不表示具体的排列。排列数,而不表示具体的排列。所有排列的个数,是一个数;所有排列的个数,是一个数;mn“排列数排列数”是指从是指从 个不同元素中,任取个不同元素中,任取个元素的个元素的mnA所以符号所以符号只表示只表示nm“一个排列一个排列”是指:从是指:从 个不同元素中,任取个不同元素中,任取按照一定的顺序排成一列,不是数;按照一定的顺序排成一列,不是数;个元素个元素知识点二知
17、识点二 排列数和排列数公式排列数和排列数公式 问题中是求从个不同元素中取出个元问题中是求从个不同元素中取出个元素的排列数,记为素的排列数,记为 ,23326A3443224A 问题问题2中是求从中是求从4个不同元素中取出个不同元素中取出3个元个元素的排列数,记为,已经算出素的排列数,记为,已经算出例如:从例如:从 中任取中任取2个的排列有个的排列有 ,其中每一个都叫做一个排列,共有其中每一个都叫做一个排列,共有6个,个,6就是从就是从 中任取中任取2个的排列数个的排列数.cba,cbbccaacbaab,cba,23A34A探究:从个不同元素中取出个元素的探究:从个不同元素中取出个元素的排列数
18、是多少?排列数是多少?,又各是多少?,又各是多少?2nA)(mnAmn3nA第第1 1位位第第2 2位位nn-1An3An2)1(nn)2)(1(nnn第第1 1位位第第2 2位位第第3 3位位n-2nn-1)1()2()1(mnnnnAmn 第第1位位第第2位位第第3位位第第m位位nn-1n-2n-(m-1)1)1(mnmn(1)(2)(,.1)排列数公式(1)这里,并且mnAn nnnNnmmnm(1)右边右边第一个因数是第一个因数是n(n是最大的整数)是最大的整数),后面每,后面每一个因数比它前面一个因数少一个因数比它前面一个因数少1(2)最后一个因数是最后一个因数是nm1(其中最小的整
19、数)(其中最小的整数)(3)共共m个连续的正整数相乘(个连续的正整数相乘(m是取出元素的个是取出元素的个数以及后面式子相乘的因子的个数)数以及后面式子相乘的因子的个数)观察观察排列数公式有何特征:排列数公式有何特征:就是说,个不同元素全部取出的排列数,就是说,个不同元素全部取出的排列数,等于正整数到的连乘积,等于正整数到的连乘积,正整数到的连乘积,叫做正整数到的连乘积,叫做的阶乘的阶乘,用,用!表示,表示,所以个不同元素的全排列数公式可以写成所以个不同元素的全排列数公式可以写成nnAn!个不同元素全部取出的一个排列,叫做个个不同元素全部取出的一个排列,叫做个元素的一个全排列,这时公式中的,即有
20、元素的一个全排列,这时公式中的,即有另外,我们规定另外,我们规定0!1123)2)(1(nnnAnn)1()2()1(mnnnnAmn)!(!mnn12)(12)(1()1(mnmnmnnn排列数公式(排列数公式(2):):说明:说明:1、排列数公式的第一个常用来计算,第二个常用来证明。、排列数公式的第一个常用来计算,第二个常用来证明。2、对于、对于 这个条件要留意,往往是解方这个条件要留意,往往是解方程时的隐含条件。程时的隐含条件。nmNnm且*,m1111mnmnnAA)(排列数的性质排列数的性质左边证明:右边mnAmnnmnnnmnnn)!(!)!()!1()!11()!1(11mnmn
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