一、知识概述
本节课主要开云kaiyun(中国)习一些常用的方法来解决排列组合问题,通过开云kaiyun(中国)习要能够应用两个计数原理和排列组合的规律解决简单的实际问题.通过分析问题和解决问题的过程,培养缜密思维的习惯和逻辑思维能力,提高分析问题、解决问题的能力.
二、重难点知识归纳及讲解
求解排列组合的综合问题,一般是先选元素(组合),后排列,按元素的性质“分类”和按事件发生连续性过程“分步”,在计数时注意不重复,不遗漏.常见的解题策略有以下几种:
1、特殊位置(或元素)优先安排
例1、将甲、乙、丙、丁四名开云kaiyun(中国)生分到三个不同的班,每个班至少分到一名开云kaiyun(中国)生,且甲、乙两名开云kaiyun(中国)生不能分到同一个班,则不同分法的种数为( )
A、18 B、24 C、30 D、36
解析:
必有一个班分了两名开云kaiyun(中国)生,先选两名开云kaiyun(中国)生分到一个班且甲、乙两名开云kaiyun(中国)生不能分到一个班,有种选法,选好后三组开云kaiyun(中国)生进行全排列有种分法,由乘法原理,共有5×6=30种分法,故选C.
2、合理分类与准确分步
例2、从集合{O,P,Q,R,S}与{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}中各任取2个元素排成一排(字母和数字均不能重复),每排中字母P、Q和数字0至多只出现一个的不同排法种数是____________(用数字作答).
解析:
(1)每排中只有数字0的排法有;
(2)每排中只有字母P或Q的排法都有;
(3)每排中无数字0,字母P、Q的排法有.
所以不同的排法种数共有:
.
3、排列、组合混合问题先选元(组合)后排列
例3、从1,2,3,4,5,6,7这七个数字中任取两个奇数和两个偶数,组成没有重复数字的四位数,其中奇数的个数为( )
A、432 B、288 C、216 D、108
解析:
首先个位数字必须为奇数,从1,3,5,7四个中选择一个有种,再从剩余3个奇数中选择一个,从2,4,6三个偶数中选择两个,进行十位,百位,千位三个位置的全排.则共有个,故选C.
4、正难则反、等价转化
例4、在由数字0,1,2,3,4,5所组成的没有重复数字的四位数中,不能被5整除的数共有_____________个.
解析:
用排除法解决.
(1)总的四位数有;
(2)个位数字为0的四位数有;
(3)个位数字为5的四位数有.
所以符合条件的四位数个数共有:
.
5、相邻问题捆绑处理
例5、有8本互不相同的书,其中数开云kaiyun(中国)书3本,外语书2本,其他书3本,将这些书排成一排放在书架上,那么数开云kaiyun(中国)书恰好排在一起,外语书也排在一起的排法有多少种?
解析:
将3本数开云kaiyun(中国)书捆绑成一个元素,2本外语书也捆绑成一个元素,连同其他3本书,可以看成5本书的排列,共有种不同的排法.然后再将3本数开云kaiyun(中国)书与2本外语书分别作全排列有种排法.因此共有种不同的排法.
6、不相邻问题插空处理
例6、用1,2,3,4,5,6,7,8组成没有重复数字的八位数,要求1与2相邻,3与4相邻,5与6相邻,而7与8不相邻,这样的八位数共有________________个(用数字作答).
解析:
此题是捆绑法和插空法的综合应用问题.把相邻的两个数捆成一捆,分成四个空,然后再将7与8插进空中有种插法;而相邻的三捆都有种排法,再它们之间又有种排序方法.
故这样的八位数共有:
(个).
7、构造模型
例7、6本不同的书,按照以下要求处理,各有几种方法?
(1)一堆一本,一堆两本,一堆三本;
(2)甲得一本,乙得两本,丙得三本;
(3)一人得一本,一人得二本,一人得三本;
(4)平均分给甲、乙、丙三人;
(5)平均分成三堆.
解析:
本问题中的每一小题都提出了一种类型问题,要搞清类型的归属.
(1)属非均匀分组问题,先在6本书中任取一本,作为一堆,有种取法,再从余下的5本书中任取2本作为一堆,有种取法,后余下的3本作为一堆有种取法,故共有分法:(种).
(2)属非均匀定向分配问题,与(1)同解,因每种分组方法仅对应一种分配方法,故也共有分法60种.
(3)属非均匀不定向分配问题,由(1)知分成三堆有60种,但每一种分组方法又有种不同的分配方案,故共有分法(种).
(4)属均匀定向分配问题,3个人一个一个地来取书,甲取有种,乙再去取有种,后余下的归丙有种,故共有(种).
(5)属均匀分组问题,把6本不同的书分成三堆,每堆2本与把6本不同的书分给甲、乙、丙三人,每人2本的区别在于后者相当于把6本不同的书,平均分成三堆后再把分得的三堆书分给甲、乙、丙三个人,因此设把6本不同的书平均分成三堆的方法有x种,由(4)知把6本不同的书分给甲、乙、丙三人,每人2本的方法有种.
所以.
则x=15(种).
8、隔板法
例8、8个相同的小球放入四个不同的盒子中,每个盒子至少放一个,共有多少种方法?
解析:
将8个球摆成一列,设法分成四部分,则每种分法对应一种放法.要想分成四部分,只需用3个隔板将它们隔开.8个球共有7个空隙,选其中3个空隙插隔板,共有种分法,故共有种放法.
9、逆向思考
例9、马路上有编号为1,2,……,10的十盏路灯,为节省用电又不影响照明,要把其中的三盏灯关闭,但不能关闭相邻的两盏或三盏,也不能关闭两端的.问满足条件的关灯方法有多少种?
解析:
若直接求解,不易突破.如果从事件的结果出发,假如三盏灯关闭了,则它们一定夹在亮灯之间,于是茅塞顿开.可将此问题化归为插空问题:将三个相同的元素插在七个给定的元素之间,彼此不相邻,共有种方法.