解决排列组合问题的常用方法
解决排列组合问题的常用方法
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在每年的公务员考试中,听到抱怨最多的就是数量关系模块,有些人面对难题毫无头绪,干脆放弃;也有些人耗费了大量时间,最终也还是没有做对。为此,考仕网(www.exammm.com )名师彻底解决排列组合问题。
1.特殊元素,优先处理;特殊位置,优先考虑
例1:六人站成一排,求 甲不在排头,乙不在排尾的排列数 ()
A.504 B.520 C.480 D.532
答案:A
分析:
法1:先考虑排头,排尾,但这两个要求相互有影响,因而考虑分类。
第一类:乙在排头,有P(5.5)种站法。
第二类:乙不在排头,当然他也不能在排尾,这时候有4种选择即C(4.1),还剩5个位置,甲不能再排头所以只有4种选择C(4.1),剩下的全排列,即有C(4.1)C(4.1)A(4.4)种站法。
2.反面考虑法
法2: 全排列减掉甲在排头的、乙在排尾的、再加上他们多减的部分(正好甲在排头,乙在排尾) P(6.6)-P(5.5)*2+P(4.4) =504
例2:某单位邀请10名教师中的6位参加一个会议,其中甲乙两位不能同时参加,则邀请的不同方法有多少种()
A.84 B.98 C.112 D.140
答案:D
解析:法1:
①甲参加,乙不参加,有C(8.5)=56种
②乙参加,甲不参加,有C(8.5)=56种
③甲,乙都不参加,有C(8.6)=28种
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则邀请的不同方法有56+56+28=140种
法2:从反面考虑,甲乙都参加,有C(8.4)=70种
C(10.6) -C(8.4)=140
3.捆绑法
例3:A、B、C、D、E五人排成一排,其中A、B两人必须站在一起,共有()种排法。
A.120 B.72 C.48 D24
答案:C
24A?2A?2424解析:将A、B捆绑一起,与C、D、E一起排,共有种排法,A、B又有
种排法,共有24?2?48种排法。
例4:(河北招警20xx-32)从单词“equation”选5个不同的字母排成一排,且含有qu(其中qu相连且顺序不变),共有()种排法。
A.120 B.480 C.720 D840
答案:B
解析:①从剩下的6个字母里选3个,有C(6,3)=20,
②再将这3个字母和qu全排列A(4.4)=24
所以共有20×24=480种排法
4.错位排列
错位排列问题:有n封信和n个信封,每封信都不装在自己的信封里,
比如: 2封信就有1种装法;
3封信的具体装法 1→2,2→3,3→1和1→3,2→1,3→2就有2种装法;
随着信封数目的增多,这种问题也随之复杂多了。
应用集合中的容斥原理,我们就可得到“装错信封问题”的数学模型的求解公式,请牢记:
设这n个数的错位排列数为Dn,当n?1,2,3,4,5时,D1?0,D2?1,
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D3?2,D4?9,D5?44?,经过枚举我们可以得到:Dn?(n?1)(Dn?1?Dn?2)
例5:甲乙丙丁四个同学站成一队,从左到右数,如果甲不排在第一个位置,乙不排在第二个位置,丙不排在第三个位置,丁不排在第四个位置,那不同的排法有几种?
A.9 B.11 C.12 D24
答案:A
5.间接计数法.(排除法)
例6: 三行三列共九个点,以这些点为顶点可组成多少个三角形
?
A.79 B.71 C72 D76
答案:D
分析:有些问题正面求解有一定困难,可以采用间接法。
所求问题的方法数=
任意三个点的组合数-
共线三点的方法数,C(9.3)-8
例7:正方体8个顶点中取出4个,可组成多少个四面体?
分析:所求问题的方法数=任意选四点的组合数-∴ 共C(8.4)-12=70-12=58个。
6.分配插板
什么时候使用插板法呢?有两个前提:1)相同的东西进行分配;2)每人至少分一个;
例8:(河南政法20xxA-41)把9个苹果分给5 个人,每人至少分一个苹果,那么不同的分法有多少种?()
A.70 B.40 C.50 D60
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答案:A
分析: 9个苹果排成一排,形成8个空,插4个挡板,就可以把这9个苹果分成5份,并且每份至少1个,C84?70
例9:10个名额分配到八个班,每班至少一个名额,问有多少种不同的分配方法? 分析:把10个名额看成十个元素,在这十个元素之间形成的九个空中,选出七
7个位置放置档板,则每一种放置方式就相当于一种分配方式。因而共C9 ?36种。
例10:5个教师分配到3个班参加活动,每班至少1人,有几种不同的分法? 错解: 把5个老师排成一排,中间投入四块挡板:0|0|0|0|0,只要在4块挡板中任取2块,一共有=6种不同的方法.
错因: 5个教师是互不相同的,而用挡板时,要求这些元素必须相同.即把问题改为:把5个名额分配给3个班,每班至少有1人.问有几种不同的分法?5个名额是没有区别顺序的.可用挡板法解决.
正解:先把5位老师分成三堆,有两类:1、1、3和1、2、2分别有
和种,再分到三个班里,共有=150种.
【点评】 类似上面的分配问题,当元素有区别时,要利用分组办法解决,当元素无区别时,可用挡板模型来解决.
7.等价转换
当考试题目和实际问题比较接近时。我们一定要将其转换成我们呢熟悉的等价数学模型
例11:马路上有编号为1,2,3,4,5,6,的6只路灯,为了节约用电,现要求把其中的两只灯关掉,但不能关掉相邻的两只,也不关掉两端的路灯,则满足条件的关灯方法共有几种?()
A.2 B.3 C.4 D5
答案:B
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分析:等价转换,假设有4个白球排成一排(中间3个空,不包括端点2个空),将2个黑球插入到白球构成的空中,最后得到的6个球就相当于6只路灯,白球
2代表亮的,黑球代表关掉的C3?3.
8.分组法
例12. 6本不同的书
(1) 分给甲乙丙三人,每人两本,有多少种不同的分法?
(2) 分成三堆,每堆两本,有多少种不同的分法?
(3) 分成三堆,一堆一本,一堆两本,一堆三本,有多少种不同的分法?
(4) 甲一本,乙两本,丙三本,有多少种不同的分法?
(5) 分给甲乙丙三人,其中一人一本,一人两本,第三人三本,有多少种不同的分法?
分析
(1) 分给甲乙丙三人,每人两本,有多少种不同的分法? C(6.2)C(4.2)
(2) 分成三堆,每堆两本,有多少种不同的分法? C(6.2)C(4.2)/P(3.3)
(3) 分成三堆,一堆一本,一堆两本,一堆三本,有多少种不同的分法? C(6.3)C(3.2)
(4) 甲一本,乙两本,丙三本,有多少种不同的分法? C(6.3)C(3.2)
(5) 分给甲乙丙三人,其中一人一本,一人两本,第三人三本,有多少种不同的分法?
C(6.3)C(3.2)P(3.3)
第二篇:例谈排列组合问题的常用解法
例谈排列组合问题的常用解法
作者:谷佳文
来源:《中学教学参考·理科版》20xx年第08期
在高中数学教学中,排列组合是比较重要的部分,但是排列组合这部分的习题不容易找到规律,如果学生不够仔细,很容易出现遗漏的现象,这部分内容的学习对学生来说一直是一个难点.所以教师应该在教学的过程中总结一些比较适用的解题方法,教会学生遇到不同类型的排列组合题目应该怎样思考,帮助学生学好排列组合方面的内容.
一、 解排列组合问题应注意的问题
在进行排列组合这部分问题的求解过程中,教师应该提醒学生注意一些在解题中经常容易出现的问题.
首先,要让学生先弄明白是要分类计算还是要分步计算.如果采用分类计算方式,那么所有类别之间必须是相互独立没有任何交集的,否则不能采用分类计数法进行解题.而对于分步计数的解题方法来说,每个步骤之间应该是互不干扰的,并且要求学生必须严格遵守解题的步骤,一步一步认真地进行计算,这样才能避免解题中的错误.
其次,在解决排列组合问题时,大多是先组合后排列,先对题目中的对象进行分类组合,然后再分步进行排列的计算,这样一步一步地进行,层次鲜明,不容易遗漏.
最后,教师应该让学生明确排列组合的概念和含义,让学生明确排列组合的公式是进行解题的基础,只有掌握好基础的问题,才能在解题的时候做到快速准确.
二、排列组合问题的常用解法
1. 捆绑法.
捆绑法就是将一些元素当成一个整体,然后进行排列组合,这是数学中整体思想的一个良好体现.
例如:现有A、B、C、D、E五名同学,让这五名同学排成一排,如果规定A与B必须相邻,且B在A的右边,那么请问有多少种不同的排法.
解析:本题中对A与B两个同学的位置有要求,那么我们先将这两个同学看成一个整体,然后与其他三名同学进行排列,这样就很容易得出相应的结果.这就是捆绑法在习题中的运用,可以帮助学生快速准确地进行解题.
2.特殊元素优先法.
在排列组合问题中,总会出现一些十分特殊的元素,对于这一类排列组合问题,我们应该先解决特殊的部分,当特殊的元素确定之后,再进行一般部分的求解.
例如:现在1、2、3、4、5、6这六个数字中任取四个数字组成没有重复数字的四位数,求满足下列条件的四位数各有多少个.(1)数字1不排在个位和千位;(2)数字1不在个位,数字6不在千位.
解析:首先我们先看第一小问,这一问比较简单,由于数字1不能在个位和千位,所以个位和千位分别有五种选法,然后运用乘法原理可知答案为240.而第二问就要用到特殊元素优先法,先将千位和个位确定好,然后再确定十位和百位,最后结果为252.
3.插空法.
插空法在排列组合中的应用,大多是用于解决某几个元素不相邻的问题,对于这类问题,我们就可以先将不相邻的元素进行排列,然后将其他元素插入空中,让问题变得更容易.
例如:一台晚会,原本有八个节目,但是在晚会开始之前,要临时在成绩单中加入两个节目,而且要保持原来的节目顺序不发生变化,请问有多少种排列方法.
解析:这是一道典型的运用插空法的排列组合问题,原有八个节目,那么就相当于有九个空,当插入一个节目后,就变成有十个空,第二个节目可以任意插在这十个空中,这样就很容易得出最后的答案了.
4.插板法.
在排列组合中经常会遇到一些指标的分配、求不定方程的整数解的个数的问题,在这类问题中我们可以运用插入隔板的方法进行解题.
例如:某学校要组建一支篮球队,需要选拔十二名队员,这个学校有八个班级,要求每个班级至少选出一人加入篮球队,那么请问有多少种选拔方法?
解析:这道题的实质就是将十二个名额分给八个班级,每个班级至少得到一个名额,那么十二个名额就相当于有十一个空,需要在这十一个空中插入七块木板,木板有多少种插法,名额就有多少种分配方法.
5.间接法.
在排列组合问题中经常见到“至多”“恰好”这一类的字眼,对于这样的问题,如果直接根据题意进行求解,比较复杂,那么就可以从相反的方面进行解题,然后再从总体中减去这一部分,就可以得出相应的结果.
例如:某村要从村里的十名大学生中选出三人担任村长助理,已知甲、乙至少有一人当选,而丙没有入选,那么请问有多少种不同的选法.
解析:由于题目中说明丙没有入选,那么这道题就可以转化成在九名大学生中选择三人,而甲乙至少有一人入选,如果直接计算,则要考虑的方面较多,那么我们就可以采用间接方法计算,先算出甲乙都没有入选有多少种选法,以及如果没有任何要求,有多少种选法,用后者减去前者,就是本题的答案.
三、结语
虽然排列组合问题是学生学习生活中的一个难点,但是只要教师在教学过程中能够善于总结解题方法,并让学生学会这些解题技巧,那么相信排列组合就会变得相对简单,不会让学生感到太复杂.
(责任编辑 黄春香)
第三篇:排列组合方法总结
如果你希望成功,以恒心为良友,以经验为参谋,以小心为兄弟,以希望为哨兵
排列组合方法总结(新导航用)
1、【特殊元素、特殊位置】优先法
在排列、组合问题中,如果某些元素或位置有特殊要求,则一般需要优先满足要求。 例:有0,1,2,3,4,5可以组成没有重复的五位奇数的个数为( )
解析:五位奇数的末尾必须是奇数,还有首位不能为0,都应该优先安排,以免不合要求的
11元素占了这两个位置,先安排末位共有C3;然后排首位共计有C4;最后排其他位置共计有
A4;由分步计数原理得C3C4A4?288.
3113
2、【相邻问题】捆绑法
题目中规定相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列.
例:A,B,C,D,E五人并排站成一排,如果A,B必须相邻且B在A的右边,那么不同的排法种数有( )
4
解析:把A,B视为一人,且B固定在A的右边,则本题相当于4人的全排列,A4?24种,
3、【相离问题】插空法
元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.
例:七人并排站成一行,如果甲乙两人必须不相邻,那么不同的排法种数有( ) 解析:除甲乙外,其余5个排列数为A5种,再用甲乙去插6个空位有A6种,不同的排法种
52
数是A5A6?3600种
5
2
4、【选排问题】先选后排法
从几类元素中取出符合题意的几个元素,再安排到一定的位置上,可用先选后排法. 例:四个不同球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种? 解析:先取:四个球中选两个为一组(捆绑法),其余两个球各自为一组的方法有C4种,再排:
323
在四个盒中每次排3个有A4种,故共有C4A4?144种.
2
5、【相同元素分配问题】隔板法
将n个相同的元素分成m份(m,n均为正整数),每份至少一个元素,可以用 m-1块隔板插入n个元素排成一排的n-1个空隙中,所有分法数为:Cn?1。
例:(1)10个三好生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?
m?1
解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案 故共有不同的分配方案为为C96?84种
(2)5本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为( )
平均分成的组,不管他们的顺序如何,都是一种情况,所以分组后一定要消除顺序(除以,避免重复计数。 An,n为均分的组数)
例:6本不同的书平均分成3组,每堆2本的分法数有( )种
解析:分三步取书得C62C44C22中分法,但是这里出现重复计数的现象。除去重复计数A33,即共有
C6C4C2
A
3
32
4
2
n
7、【有序分配问题】逐分法
有序分配问题指把元素分成若干组,可用逐步下量分组
例:将12名警察分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同的分
配方案有( )种
A、CCC B、3CCC C、CCA D、
4
12
48
44
412
48
44
412
48
33
C12C8C4
A
33
444
答案:A
8、【可重复的排列问题】求幂法(分步)
允许重复排列问题的特点是以元素为研究对象,元素不受位置的约束,可逐一安排元素的位置,一般地n个不同元素排在m个不同位置的排列数有m种方法. 例:把6名实习生分配到7个车间实习共有多少种不同方法?
解析:完成此事共分6步,第一步;将第一名实习生分配到车间有7种不同方案,第二步:将第二名实习生分配到车间也有7种不同方案,依次类推,由分步计数原理知共有7种
6
n
9、【“至少”“至多”问题等用】排除法(也可用分类列举法)
例:从4台甲型和5台乙型电视机中任取3台,其中至少要甲型和乙 型电视机各一台,
则不同的取法共有( )种
解析1:逆向思考,至少各一台的反面就是分别只取一种型号,不取另一种型号的电视机,
333
故不同的取法共有C9?C4?C5?70种,选.C
解析2:正向思考,至少要甲型和乙 型电视机各一台可分两种情况:甲型1台乙型2台;
112
甲型2台乙型1台;故不同的取法有C52C4?C5C4?70台,选C.
10、【多元问题】分类列举法
例:(1)由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位
数字的共有( )
解析:按题意,个位数字只可能是0,1,2,3,4共5种情况,分别有
A5,A4A3A3,A3A3A3,A2A3A3,A3A3个,合并总计300个,选B
5
1
1
3
1
1
3
1
1
3
1
3
(2)30030能被多少个不同偶数整除?
解析:先把30030分解成质因数的形式:30030=2×3×5×7×11×13;依题意偶因数2必取,
3,5,7,11,13这5个因数中任取若干个组成成积,所有的偶因数为:
C5?C5?C5?C5?C5?C5?32个.
1
2
3
4
5
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