高中排列与组合知识讲解及例题精选.doc

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资源描述

1、1.学习目标掌握排列、组合问题的解题策略2.重点(1)特殊元素优先安排的策略:(2)合理分类与准确分步的策略;(3)排列、组合混合问题先选后排的策略;(4)正难则反、等价转化的策略;(5)相邻问题捆绑处理的策略;(6)不相邻问题插空处理的策略。3.难点综合运用解题策略解决问题。4.学习过程:(1)知识梳理 1分类计数原理(加法原理):完成一件事,有几类办法,在第一类中有 m1 种有不同的方法,在第 2 类中有 m2 种不同的方法在第 n 类型有 m3 种不同的方法,那么完成这件事共有 种不同的方法。2分步计数原理(乘法原理):完成一件事,需要分成 n 个步骤,做第 1 步有 m1 种不同的方法

2、,做第 2 步有 m2 种不同的方法,做第 n 步有 mn 种不同的方法;那么完成这件事共有 种不同的方法。特别提醒:分类计数原理与“分类”有关,要注意“类”与“类”之间所具有的独立性和并列性;分步计数原理与“分步”有关,要注意“步”与“步”之间具有的相依性和连续性,应用这两个原理进行正确地分类、分步,做到不重复、不遗漏。3排列:从 n 个不同的元素中任取 m(mn)个元素,按照一定顺序排成一列,叫做从 n 个不同元素中取出 m 个元素的一个排列.4排列数:从 n 个不同元素中取出 m(mn)个元素排成一列,称为从 n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列. 从 n 个不同元素中取出 m 个元

3、素的一个排列数,用符号 表示.5排列数公式: 特别提醒:(1)规定 0! = 1 (2)含有可重元素的排列问题.对含有相同元素求排列个数的方法是:设重集 S 有 k 个不同元素 a1,a2,.an 其中限重复数为 n1、n2nk,且 n = n1+n2+nk , 则 S 的排列个数等于 . 例如:已知数字 3、2、2,求其排列个数 又例如:数字 5、5、5、求其排列个数?其排列个数 . 6组合:从 n 个不同的元素中任取 m(mn)个元素并成一组,叫做从 n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合. 7组合数公式: 8两个公式: 特别提醒:排列与组合的联系与区别.联系:都是从 n 个不同元素中取

4、出 m 个元素.区别:前者是“排成一排”,后者是“并成一组”,前者有顺序关系,后者无顺序关系.(2)典型例题考点一:排列问题例 1.六人按下列要求站一横排,分别有多少种不同的站法?(1)甲不站两端;(2)甲、乙必须相邻;(3)甲、乙不相邻;(4)甲、乙之间间隔两人;(5)甲、乙站在两端;(6)甲不站左端,乙不站右端.考点二:组合问题例 2. 男运动员 6 名,女运动员 4 名,其中男女队长各 1 人.选派 5 人外出比赛.在下列情形中各有多少种选派方法?(1)男运动员 3 名,女运动员 2 名;(2)至少有 1 名女运动员;(3)队长中至少有 1 人参加;(4)既要有队长,又要有女运动员.考点

5、三:综合问题例 3.4 个不同的球,4 个不同的盒子,把球全部放入盒内.(1)恰有 1 个盒不放球,共有几种放法?(2)恰有 1 个盒内有 2 个球,共有几种放法?(3)恰有 2 个盒不放球,共有几种放法?当堂测试1.从 5 名男医生、4 名女医生中选 3 名医生组成一个医疗小分队,要求其中男、女医生都有,则不同的组队方案共有( )A.70 种 B.80 种 C.100 种 D.140 种2.2010 年广州亚运会组委会要从小张、小赵、小李、小罗、小王五名志愿者中选派四人分别从事翻译、导游、礼仪、司机四项不同工作,若其中小张和小赵只能从事前两项工作,其余三人均能从事这四项工作,则不同的选派方案

6、共有( )A.48 种 B.12 种 C.18 种 D.36 种3.从 0,1,2,3,4,5 这六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的个数为( )A.48 B.12 C.180 D.1624.甲组有 5 名男同学,3 名女同学;乙组有 6 名男同学,2 名女同学。若从甲、乙两组中各选出 2 名同学,则选出的 4 人中恰有 1 名女同学的不同选法共有( )A.150 种 B.180 种 C.300 种 D.345 种5.甲、乙两人从 4 门课程中各选修 2 门,则甲、乙所选的课程中至少有 1 门不相同的选法共有( )A.6 B.12 C.30 D.36 6.用 0 到 9

7、 这 10 个 数字,可以组成没有重复数字的三位偶数的个数为( )A324 B.328 C.360 D.6487.从 10 名大学毕业生中选 3 人担任村长助理,则甲、乙 至少有 1 人入选,而丙 没有入选的不同选法的总数为( )A.85 B.56 C.49 D.288.将甲、乙、丙、丁四名学生分到三个不同的班,每个班至少分到一名学生,且甲、乙两名学生不能分到同一个班,则不同分法的总数为( )A.18 B.24 C.30 D.309.3 位男生和 3 位女生共 6 位同学站成一排,若男生甲不站两端,3 位女生中有且只有两位女生相邻,则不同排法的种数是 ( )A.360 B.288 C.216

8、D.96参考答案:例 1 解:(1)方法一:要使甲不站在两端,可先让甲在中间 4 个位置上任选 1 个,有种站法,然后其余 5 人在另外 5 个位置上作全排列有 种站法,根据分步乘法计数原理,共有站法:方法二:由于甲不站两端,这两个位置只能从其余 5 个人中选 2 个人站,有 种站法,然后中间 4 人有 种站法,根据分步乘法计数原理,共有站法:方法三:若对甲没有限制条件共有 种站法,甲在两端共有 种站法,从总数中减去这两种情况的排列数,即共有站法:(2)方法一:先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人,和其余 4 人进行全排列有种站法,再把甲、乙进行全排列,有 种站法,根据分步乘法计数原理,共有

9、方法二:先把甲、乙以外的 4 个人作全排列,有 种站法,再在 5 个空档中选出一个供甲、乙放入,有 种方法,最后让甲、乙全排列,有 种方法,共有(3)因为甲、乙不相邻,中间有隔档,可用“插空法”,第一步先让甲、乙以外的 4 个人站队,有 种站法;第二步再将甲、乙排在 4 人形成的 5 个空档(含两端)中,有 种站法,故共有站法为也可用“间接法”,6 个人全排列有 种站法,由(2)知甲、乙相邻有 种站法,所以不相邻的站法有 .(4)方法一:先将甲、乙以外的 4 个人作全排列,有 种,然后将甲、乙按条件插入站队,有 种,故共有 站法.方法二:先从甲、乙以外的 4 个人中任选 2 人排在甲、乙之间的

10、两个位置上,有 种,然后把甲、乙及中间 2 人看作一个“大”元素与余下 2 人作全排列有 种方法,最后对甲、乙进行排列,有 种方法,故共有 站法.(5)方法一:首先考虑特殊元素,甲、乙先站两端,有 种,再让其他 4 人在中间位置作全排列,有 种,根据分步乘法计数原理,共有 站法.方法二:首先考虑两端两个特殊位置,甲、乙去站有 种站法,然后考虑中间 4 个位置,由剩下的 4 人去站,有 种站法,由分步乘法计数原理共有 站法.(6)方法一:甲在左端的站法有 种,乙在右端的站法有 种,且甲在左端而乙在右端的站法有 A 种,共有 站法.方法二:以元素甲分类可分为两类:甲站右端有 种站法,甲在中间 4

11、个位置之一,而乙不在右端有 种,故共有 站法.例 2 解 (1)第一步:选 3 名男运动员,有 种选法.第二步:选 2 名女运动员,有 种选法.共有 种选法. (2)方法一 至少 1 名女运动员包括以下几种情况:1 女 4 男,2 女 3 男,3 女 2 男,4 女 1 男.由分类加法计数原理可得总选法数为. 方法二 “至少 1 名女运动员”的反面为“全是男运动员”可用间接法求解.从 10 人中任选 5 人有 种选法,其中全是男运动员的选法有 种.所以“至少有 1 名女运动员”的选法为 . (3)方法一:可分类求解:“只有男队长”的选法为 ;“只有女队长”的选法为 ;“男、女队长都入选”的选法

12、为 ;所以共有 种选法. 9 分方法二:间接法:从 10 人中任选 5 人有 种选法 .其中不选队长的方法有 种.所以“至少 1 名队长”的选法为 种. 9 分(4)当有女队长时,其他人任意选,共有 种选法.不选女队长时,必选男队长,共有种选法.其中不含女运动员的选法有 种,所以不选女队长时的选法共有 种选法.所以既有队长又有女运动员的选法共有 种. 例 3 解 (1)为保证“恰有 1 个盒不放球”,先从 4 个盒子中任意取出去一个,问题转化为“4 个球,3 个盒子,每个盒子都要放入球,共有几种放法?”即把 4 个球分成2,1,1 的三组,然后再从 3 个盒子中选 1 个放 2 个球,其余 2

13、 个球放在另 外 2 个盒子内,由分步乘法计数原理,共有(2)“恰有 1 个盒内有 2 个球”,即另外 3 个盒子放 2 个球,每个盒子至多放 1 个球,也即另外 3 个盒子中恰有一个空盒,因此,“恰有 1 个盒内有 2 个球”与“恰有 1 个盒不放球”是同一件事,所以共有 144 种放法.(3)确定 2 个空盒有 种方法.4 个球放进 2 个盒子可分成(3,1)、(2,2)两类,第一类有序不均匀分组有 种方法;第二类有序均匀分组有 种方法.故共有 种.当堂检测答案1.从 5 名男医生、4 名女医生中选 3 名医生组成一个医疗小分队,要求其中男、女医生都有,则不同的组队方案共有 ( )A.70

14、 种 B.80 种 C.100 种 D.140 种解析:分为 2 男 1 女,和 1 男 2 女两大类,共有 =70 种,解题策略:合理分类与准确分步的策略。2.2010 年广州亚运会组委会要从小张、小赵、小李、小罗、小王五名志愿者中选派四人分别从事翻译、导游、礼仪、司机四项不同工作,若其中小张和小赵只能从事前两项工作,其余三人均能从事这四项工作,则不同的选派方案共有 ( )A.48 种 B.12 种 C.18 种 D.36 种解析:合理分类,通过分析分为(1)小张和小王恰有 1 人入选,先从两人中选 1 人,然后把这个人在前两项工作中安排一个,最后剩余的三人进行全排列有 种选法。(2)小张和

15、小赵都入选,首先安排这两个人,然后再剩余的 3 人中选 2 人排列有种方法。共有 24+12=36 种选法。解题策略:1.特殊元素优先安排的策略。2.合理分类与准确分步的策略。3.排列、组合混合问题先选后排的策略。3.从 0,1,2,3,4,5 这六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的个数为 ( )A.48 B.12 C.180 D.162解析:分为两大类:(1)含有 0,分步 1,从另外两个偶数中选一个, 种方法,2.从 3个奇数中选两个,有 种方法;3.给 0 安排一个位置,只能在个、十、百位上选,有 种方法;4.其他的 3 个数字进行全排列,有 种排法,根据乘法原理

16、共 种方法。(2)不含 0,分步,偶数必然是 2,4 ;奇数有 种不同的选法,然后把 4 个元素全排列,共 种排法,不含 0 的排法有 种。根据加法原理把两部分加一块得解题策略:1.特殊元素优先安排的策略。2.合理分类与准确分步的策略。3.排列、组合混合问题先选后排的策略。4.甲组有 5 名男同学,3 名女同学;乙组有 6 名男同学,2 名女同学。若从甲、乙两组中各选出 2 名同学,则选出的 4 人中恰有 1 名女同学的不同选法共有( )A.150 种 B.180 种 C.300 种 D.345 种解析:4 人中恰有 1 名女同学的情况分为两种,即这 1 名女同学或来自甲组,或来自乙组,则所有

17、不同的选法共有 种选法。解题策略:合理分类与准确分步的策略。5.甲、乙两人从 4 门课程中各选修 2 门,则甲、乙所选的课程中至少有 1 门不相同的选法共有( )A.6 B.12 C.30 D.36 解析:可以先让甲、乙任意选择两门,有 种选择方法,然后再把两个人全不相同的情况去掉,两个人全不相同,可以让甲选两门有 种选法,然后乙从剩余的两门选,有种不同的选法,全不相同的选法是 种方法,所以至少有一门不相同的选法为种不同的选法。解题策略:正难则反,等价转化的策略。6.用 0 到 9 这 10 个 数字,可以组成没有重复数字的三位偶数的个数为 ( )A.324 B.328 C.360 D.648

18、解析: 第一类个位是零, 共 种不同的排法。第二类个位不是零, 共 种不同的解法。解题策略:合理分类与准确分步的策略.7.从 10 名大学毕业生中选 3 人担任村长助理,则甲、乙 至少有 1 人入选,而丙 没有入选的不同选法的总数为( )A.85 B.56 C.49 D.28解析:合理分类,甲乙全被选中,有 种 选 法,甲乙有一个被选中,有 种不同的选法,共 +=49 种不同的选法。解题策略:(1)特殊元素优先安排的策略,(2)合理分类与准确分步的策略.8.将甲、乙、丙、丁四名学生分到三个不同的班,每个班至少分到一名学生,且甲、乙两名学生不能分到同一个班,则不同分法的总数为( )A.18 B.

19、24 C.30 D.30将甲、乙、丙、丁四名学生分成三组,则共有 种不同的分法,然后三组进行全排列共种不同的方法;然后再把甲、乙分到一个班的情况排除掉,共 种不同的排法。所以总的排法为 种注意:这里有一个分组的问题,即四个元素分成三组有几种不同的分法的问题。这里分为有序分组和无序分组,有兴趣的同学可以继续研究 ,这里不再详述。解题策略:1.正难则反、等价转化的策略2.相邻问题捆绑处理的策略3.排列、组合混合问题先选后排的策略;9.3 位男生和 3 位女生共 6 位同学站成一排,若男生甲不站两端,3 位女生中有且只有两位女生相邻,则不同排法的种数是( )A.360 B.288 C.216 D.9

20、6解析:分析排列组合的问题第一要遵循特殊元素优先考虑的原则,先考虑女生的问题,先从 3 个女生中选两位,有 种方法,然后再考虑顺序,即先选后排,有 种方法;这样选出两名女生后,再考虑男生的问题,先把三个男生任意排列,有 中不同的排法,然后把两个女生看成一个整体,和另一个女生看成两个元素插入 4 个位置中。有 种不同的排法,共有 种不同的排法。然后再考虑把男生甲站两端的情况排除掉。甲可能站左端,也可能是右端,有 种不同的方法,然后其他两个男生排列有 种排法,最后把女生在剩余的三个位置中排列,有 种不同的排法。共 种不同的排法, 故总的排法为 种不同的方法。本题难度大,体现的排列组合的解题策略多:

21、(1)特殊元素优先安排的策略:(2)合理分类与准确分步的策略;(3)排列、组合混合问题先选后排的策略;(4)正难则反、等价转化的策略;(5)相邻问题捆绑处理的策略;(6)不相邻问题插空处理的策略。解排列组合的应用题要注意以下几点:仔细审题,判断是排列还是组合问题,要按元素的性质分类,按事件发生的过程进行分步。深入分析,严密周详,注意分清是乘还是加,要防止重复和遗漏,辩证思维,多角度分析,全面考虑。对限制条件较复杂的排列组合问题,要周密分析,设计出合理的方案,把复杂问题分解成若干简单的基本问题后用两个计数原理来解决。由于排列组合问题的答案一般数目较大,不易直接验证,因此在检查结果时,应着重检查所设计的解决方案是否完备,有无重复和遗漏,也可采用不同的方法求解。看看结果是否相同,在对排列组合问题分类时,分类标准应统一,否则易出现遗漏和重复。

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