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高中数学排列组合

时间:2014-08-20 22:33:52      阅读:353      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:问题   ef   sp   c   不同的   数学   class   as   

 

 

 

 

一.特殊元素和特殊位置优先策略

例1.由0,1,2,3,4,5可以组成多少个没有重复数字五位奇数.

解:由于末位和首位有特殊要求,应该优先安排,以免不合要求的元素占了这两个位置.    

   先排末位共有

   然后排首位共有

   最后排其它位置共有

   由分步计数原理得

 

二.相邻元素捆绑策略

例2. 7人站成一排 ,其中甲乙相邻且丙丁相邻, 共有多少种不同的排法.

解:可先将甲乙两元素捆绑成整体并看成一个复合元素,同时丙丁也看成一个复合元素,再与其它元素进行排列,同时对相邻元素内部进行自排。由分步计数原理可得共有种不同的排法

 

 

 

 

 

三.不相邻问题插空策略

例3.一个晚会的节目有4个舞蹈,2个相声,3个独唱,舞蹈节目不能连续出场,则节目的出场顺序有多少种?

解:分两步进行第一步排2个相声和3个独唱共有种,第二步将4舞蹈插入第一步排好的6个元素中间包含首尾两个空位共有种不同的方法,由分步计数原理,节目的不同顺序共有      种

 

 

 

练习题:某人射击8枪,命中4枪,4枪命中恰好有3枪连在一起的情形的不同种数为  20 

XXOOOXOX

把有3枪连在一起命中的情况看成一个整体,则它与另一命中的一枪不能再相邻,故可用

 

整体法+插空法

 

首先对没有命中的4枪进行排序,因其地位平等,只有一种排法,然后插入命中的情况,有A52=20种

 

 

练习题:某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个新节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为  30

A62=6*5*4*3*2/4*3*2=30,这里要求不相邻,因此6个位置用过其中一个,就不能接着用。如果要求不相邻,那么方法共有6*7=42

 

四.定序问题倍缩空位插入策略

例4.7人排队,其中甲乙丙3人顺序一定共有多少不同的排法

这里的甲乙丙并不要求一定捆绑在一起、连续的

解:(倍缩法)对于某几个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后用总排列数除以这几个元素之间的全排列数,则共有不同排法种数是: =7*6*5*4

   (空位法)设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有种方法,其余的三个位置甲乙丙共有 1种坐法,则共有种方法。

           可以先让甲乙丙就坐吗?

当然可以,甲乙丙先坐,需要确定他们坐的的位置,但是不需要确定顺序,因此有C73,其余的四个是全排列,因此答案是C73*A44,答案与上面的一样。因此先确定哪一个团队无所谓。

 

练习题:10人身高各不相等,排成前后排,每排5人,要求从左至右身高逐渐增加,共有多少排法?

        

五.重排问题求幂策略

例5.把6名实习生分配到7个车间实习,共有多少种不同的分法

解:完成此事共分六步:把第一名实习生分配到车间有 7 种分法.把第二名实习生分配到车间也有7种分依此类推,由分步计数原理共有种不同的排法

 

 

 

练习题:

1. 某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个节目插入原节目单中,那么不同插法的种数为 42 

6*7=42

2. 某8层大楼一楼电梯上来8名乘客人,他们到各自的一层下电梯,下电梯的方法

六.环排问题线排策略

例6. 8人围桌而坐,共有多少种坐法?如果一种坐法通过旋转,而与另一坐法重叠(相同)时,被视为同样的坐法。

解: 

 

8!/8如ABCDEFGH与BCDEFGHA与CDEFGHA。。。与HABCDEFG这8个都都是算作一个排列的,所以要除s以8

 

 

 

 

 

练习题:6颗颜色不同的钻石,可穿成几种钻石圈  120

5*4*3*2=120

七.多排问题直排策略

例7.8人排成前后两排,每排4人,其中甲乙在前排,丙在后排,共有多少排法

解:8人排前后两排,相当于8人坐8把椅子,可以把椅子排成一排.个特殊元素有种,再排后4个位置上的特殊元素丙有种,其余的5人在5个位置上任意排列有种,则共有种

 

  

 

 

八.排列组合混合问题先选后排策略

例8.有5个不同的小球,装入4个不同的盒内,每盒至少装一个球,共有多少不同的装法.

解:第一步从5个球中选出2个组成复合元共有种方法.再把4个元素(包含一个复合元素)装入4个不同的盒内有种方法,根据分步计数原理装球的方法共有

 

 

练习题:一个班有6名战士,其中正副班长各1人现从中选4人完成四种不同的任务,每人完成一种任务,且正副班长有且只有1人参加,则不同的选法有 192 种

C21*C43*A44=192

九.小集团问题先整体后局部策略

   

练习题:

1.计划展出10幅不同的画,其中1幅水彩画,4幅油画,5幅国画, 排成一行陈列,要求同一      品种的必须连在一起,并且水彩画不在两端,那么共有陈列方式的种数为

2. 5男生和5女生站成一排照像,男生相邻,女生也相邻的排法有种

十.元素相同问题隔板策略

例10.有10个运动员名额,分给7个班,每班至少一个,有多少种分配方案? 

   解:因为10个名额没有差别,把它们排成一排。相邻名额之间形成9个空隙。在9个空档中选6个位置插个隔板,可把名额分成7份,对应地分给7个班级,每一种插板方法对应一种分法共有种分法。

 

 

 

 

 

本题与例8不同的地方在于,后者已经知道有的要取2个。而这里并不一定要取两个,有的班级可能取3个,甚至4个。因此需要用隔板法。

 

练习题:

1. 10个相同的球装5个盒中,每盒至少一有多少装法?  

2 .求这个方程组的自然数解的组数   

自然数包括0。原问题等价于(x+1)+(y+1)+(z+1)=104,则一共103空插3个板

十一.正难则反总体淘汰策略

例11.从0,1,2,3,4,5,6,7,8,9这十个数字中取出三个数,使其和为不小于10的偶数,不同的

  取法有多少种?

解:这问题中如果直接求不小于10的偶数很困难,可用总体淘汰法。这十个数字中有5个偶数5个奇数,所取的三个数含有3个偶数的取法有,只含有1个偶数的取法有,和为偶数的取法共有。再淘汰和小于10的偶数共9种,符合条件的取法共有

 

 

 

 

十二.平均分组问题除法策略

例12. 6本不同的书平均分成3堆,每堆2本共有多少分法?

 解: 分三步取书得种方法,但这里出现重复计数的现象,不妨记6本书为ABCDEF,若第一步取AB,第二步取CD,第三步取EF该分法记为(AB,CD,EF),则中还有(也就是说包含了顺序的因素)(AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB)(EF,CD,AB),(EF,AB,CD)共有种取法 ,而这些分法仅是(AB,CD,EF)一种分法,故共有种分法。

 

 

 

 

练习题:

1  将13个球队分成3组,一组5个队,其它两组4个队, 有多少分法?()(不同元素时,则不包含重复,在取5和取4之间没有重复)

3.某校高二年级共有六个班级,现从外地转  入4名学生,要安排到该年级的两个班级且每班安

排2名,则不同的安排方案种数为______()

答案等于C62*C42*C22=90,c62表示取班级,c42*c22表示分两次取4个学生中的2个,但这里包含了顺序的因素。不过我们最终需要的答案里需要考虑顺序,因为不同的一对学生可能分到不同的班级。

十三. 合理分类与分步策略

例13.在一次演唱会上共10名演员,其中8人能能唱歌,5人会跳舞,现要演出一个2人唱歌2人伴舞的节目,有多少选派方法

解:10演员中有5人只会唱歌,2人只会跳舞3人为全能演员。

X+y+z=10

X+z=8

Y+z=5

选上唱歌人员为标准进行研究

    只会唱的5人中没有人选上唱歌人员共有种,只会唱的5人中只有1人选上唱歌人员种,只会唱的5人中只有2人选上唱歌人员有种,由分类计数原理共有

 种。

 

 

 

 

练习题:

  本题还有如下分类标准:

*以3个全能演员是否选上唱歌人员为标准

*以3个全能演员是否选上跳舞人员为标准

*以只会跳舞的2人是否选上跳舞人员为标准

都可经得到正确结果

十四.构造模型策略

例14. 马路上有编号为1,2,3,4,5,6,7,8,9的九只路灯,现要关掉其中的3盏,但不能关掉相邻的2盏或3盏,也不能关掉两端的2盏,求满足条件的关灯方法有多少种?

解:把此问题当作一个排队模型在6盏亮灯的5个(不能再两端)空隙中插入3个不亮的灯有 种

 

 

 

练习题:某排共有10个座位,若4人就坐,每人左右两边都有空位,那么不同的坐法有多少种?(120)

A54=120

十五.实际操作穷举策略

例15.设有编号1,2,3,4,5的五个球和编号1,2,3,4,5的五个盒子,现将5个球投入这五个盒子内,要求每个盒子放一个球,并且恰好有两个球的编号与盒子的编号相同,有多少投法

解:从5个球中取出2个与盒子对号有种还剩下3球3盒序号不能对应,利用实际操作法,如果剩下3,4,5号球, 3,4,5号盒3号球装4号盒时,则4,5号球有只有1种装法,同理3号球装5号盒时,4,5号球有也只有1种装法,由分步计数原理有种 

 

 

3号盒        4号盒        5号盒 

 

 

 

 

练习题:

1.同一寝室4人,每人写一张贺年卡集中起来,然后每人各拿一张别人的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有多少种?   (9)

 

完成分配可分四步,第一步:甲先拿,有3种;第二步:甲拿到谁的则该人拿,有3种;第三步:余下的两人拿,只有一种.故不同的分配方式有3×3×1=9种.

 

2.给图中区域涂色,要求相邻区 域不同色,现有4种可选颜色,则不同的着色方法有 72种

 

 

5个区域,只有4个颜色,必定有两个是一样的:

15颜色不同时,34相同时:34不相邻,可涂相同颜色,且有四种选择,则1有三种选择,2有两种选择,5有一种选择,4*3*2*1=24

15颜色相同时,34不同时:15不相邻,涂相同颜色,有四种选择,3有三种选择,2有两种选择,4有一种选择,4*3*2*1=24

最终结果24+24=48

 

十六. 分解与合成策略

例16. 30030能被多少个不同的偶数整除

分析:先把30030分解成质因数的乘积形式30030=2×3×5 × 7 ×11×13

依题意可知偶因数必先取2,,其余5个都是奇数。再从其余5个因数中任取若干个组成乘积,

所有的偶因数为:

练习:正方体的8个顶点可连成多少对异面直线

解:

四面体;

 

我们先从8个顶点中任取4个顶点构成四体共有体共,12表示四个顶点恰好在一个平面的情况。每个四面体有

3对异面直线,正方体中的8个顶点可连成对异面直线

 

 

 

 

十七.化归策略

例17. 25人排成5×5方阵,现从中选3人,要求3人不在同一行也不在同一列,不同的选法有多少种?

解:将这个问题退化成9人排成3×3方阵,现从中选3人,要求3人不在同一行也不在同一列,有多少选法.这样每行必有1人从其中的一行中选取1人后(每行选一个,然后确定列),把这人所在的行列都划掉,如此继续下去.从3×3方队中选3人的方法有种。再从5×5方阵选出3×3方阵便可解决问题.从5×5方队中选取3行3列有选法所以从5×5方阵选不在同一行也不在同一列的3人有选法。

 

 

 

 

 

 

练习题:某城市的街区由12个全等的矩形区组成其中实线表示马路,从A走到B的最短路径有多少种?()

 

七步到达,不是向上就是向右,确定哪几部是向右的即可。

十八.数字排序问题查字典策略

例18.由0,1,2,3,4,5六个数字可以组成多少个没有重复的比324105大的数?

分类计算:

首位是4或5的,都比324105大:

  首位有2种选择,后面5个数字全排列。2×A(5,5)=240个

首位是3,万位是4或5的,也比324105大:

  首位有1种选择,万位有2种选择,后面数字全排列:1×2×A(4,4)=48个

首位是3,万位是2,千位是5的,也比324105大:

  后三位全排列:A(3,3)=6个

首位是3、万位是2、千位是4的当中比324105大的还有324510、324501、324150三个

 

共有240+48+6+3=297个

 

 

二十一:住店法策略

解决“允许重复排列问题”要注意区分两类元素:一类元素可以重复,另一类不能重复,把不能重复的元素看作“客”,能重复的元素看作“店”,再利用乘法原理直接求解.

例21.七名学生争夺五项冠军,每项冠军只能由一人获得,获得冠军的可能的种数有           .

 

分析:因同一学生可以同时夺得n项冠军,故学生可重复排列,将七名学生看作7家“店”,五项冠军看作5名“客”,每个“客”有7种住宿法,由乘法原理得7种.

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