1、排列组合例题讲解 1例 1某电脑用户计划使用不超过 500 元的资金购买单价分别为 60 元、70 元的单片软件和盒装磁盘,根据需要,软件至少买 3 片,磁盘至少买 2 盒 ,则不同的选购方式共有( )(A) 5 种 (B) 6 种 (C) 7 种 (D) 8 种解法一 记购买的软件数为 x,磁盘数为 y,依题意当 x3 时,y2,3,4;当 x4 时,y2,3;当x5 时,y2;当 x6 时, y2.上述的不等式组共有 7组解,故不同的选购方式共有 7 种,选 C解法二 依题意,( x,y )是在坐标平面上,位于三条直线L1:x3,L 2: y2,L 3:60 x70y=500 围成的三角形
2、的边界及内部的点(坐标均为整数的点),如图 7 2 1,这样的点共有 7 个,故选 C评述 这是一个计数的应用问题,解法一转化为求不等式组的整数解的个数;解法二转化求坐标平面上特定区域内的整点个数事实上,两种解法最终都采用了穷举法这是解决计数问题的基本方法之一例 2在一块并排 10 垄的田地中,选择 2 垄分别种植 A、B 两种作物,每种作物种植一垄,为有利于作物生长,要求 A、B 两种作物的间隔不小于 6 垄,则不同的种植方法共有多少种?解法一 如表格所示,用表示种植作物的地垄, 表示未种植作物的地垄,则不同的选垄方法共有 6 种,由于 A、B 是两种作物,故不同的种植方法共有 12 种解法
3、二 选垄方法可分为三类:第一类间隔为 6 垄,有 1 8,2 9,3 10 三种选法;第二类间隔为 7 垄,有 1 9,2 10两种选法;第三类间隔为 8 垄,只有 1 10 x,yZx3,y260x70y500种选法,故选垄方法共 6 种,种植方法共 12 种评述 这是一个计数的应用问题,解法一采用了画框图的方法;解法二直接应用加法原理和乘法原理若将例 1 和例 2 判定为排列与组合的问题,并布列含排列数或组合数的算式,反而会将对问题的思考复杂化,难以得出正确的结论,由此可见,不应把计数问题都简单归结为排列和组合的问题,也不能只通过计算排列数或组合数求解例 37 人排成一行,分别求出符合下列
4、要求的不同排法的种数(1)甲排中间;(2)甲不排在两端;(3)甲、乙相邻;(4)甲在乙的左边(不一定相邻 );(5)甲、乙、丙两两不相邻解:(1)甲排中间,其余 6 人任意排列,故共有 720 种不同排法6P(2)若甲排在左端或右端,各有 种排法,故甲不排在两端共有 3600 种不6 672P同排法(3)法一:先由甲与除乙以外的 5 人( 共 6 人)任意排列,再将乙排在甲的左侧或右侧(相邻),故共有 1440 种不同排法6P12法二:先将甲、乙合成为一个“元素” ,连同其余 5 人共 6 个“元素”任意排列,再由甲、乙交换位置,故共有 1440 种不同排法612P(4)在 7 人排成一行形成
5、的 种排法中, “甲左乙右”与“ 甲右乙左”的排法是一一对7应的( 其余各人位置不变),故甲在乙的左边的不同排法共有 2520 种不同解法721P(5)先由除甲、乙、丙以外的 4 人排成一行,形成左、右及每两人之间的五个 “空” ,再将甲、乙、丙插入其中的三个“空” ,每“空”1 人,故共有 1440 种不同的排354法评述 这是一组排队的应用问题,是一类典型的排列问题,附加的限制条件常是定位与限位,相邻与不相邻,左右或前后等例 4用 0,1,2,3,4,5 六个数字组成无重复数字的五位数,分别求出下列各类数的个数:(1)5 的倍数;(2)比 20300 大的数;(3)不含数字 0,且 1,2
6、 不相邻的数解:(1)5 的倍数可分为两类:个位数的位置上的数字是 0 或 5,个位数字是 0 的五位数有 个;45P个位数字是 5 的五位数有 4 个;3故 5 的倍数共有 4 216 个(2)比 20300 大的五位数可分为三类:第一类:3,4,5;有 3 个;45P第二类:21,23,24,25,有 4 个;3第三类:203,204,205,有 3 个2故比 20300 大的五位数共有 3 4 3 474 个5P(3)组成不含数字 0,且 1,2 不相邻的数可分为两步,第一步:将 3,4,5 三个数字排成一行;第二步:将 1,2 插入第一步所形成四个“空”中的两个“空” ,故共有72 个
7、3P24评述 这是一组组成无重复数字的多位数的排数问题,也是一类典型的排列问题,常见的附加条件是倍数关系,大小关系、相邻关系等应当注意的是排队问题不会有元素重复的问题,而排数问题必须规定无重复数字才是排列问题例 5 四面体的顶点和各棱中点共 10 个点,在其中取 4 个不共面的点,不同取法共有( )(A) 150 种 (B) 147 种 (C) 144 种 (D) 141 种分析 取出的四个点不共面的情况要比取出的四个点共面的情况复杂,可采用间接法,先不加限制任取四点,再减去四面共点的取法解 在 10 个点中任取 4 点,有 种取法,取出410C的 4 点共面有三类(如图 7 2 3)第一类:
8、共四面体的某一个面,有 4 种取法;6C第二类:过四面体的一条棱上的三点及对棱的中点,如图中的平面 ABE,有 6 种取法;第三类:过四面体的四条棱的中点,面与另外两条棱平行,如图中的平面 EFGM,共有 3 个故取 4 个不共面的点的不同取法共有 (4 63)141(种)410C4因此选 D评述 由点组成直线、平面、几何体等图形是一类典型的组合问题,常见的附加条件是点共线与不共线,点共面与不共面,线共面与不共面等例 6 (1)设有编号为 1,2,3,4,5 的五个球和编号为 1,2,3,4,5 的五个盒子,现将这五个球放入这五个盒子内,要求每个盒内放一个球,并且恰好有两个球的编号与盒子的编号
9、相同,这样的投放方法的总数为 ;(2)四个不同的小球放入编号为 1,2,3,4 的四个盒中,则恰有一个空盒的放法共有 种解(1)第一步:投放 2 个球,使其编号与盒子编号相同,有 种投法;第二步:投入25C其余 3 个球,以第一步的投法是 1,2 号球投入 1,2 号盒子内为例,其余 3 个球由于不能再出现球号与盒号相同的投法,如框图所示有 2 种投法 3 4 5 3 4 5综上可知,符合题意的投放方法共有 220 种25C(2)第一步:取出两个小球( 种取法) 合成一个“元素” ,与另外两个球合成三个“元24素” ;第二步:将 3 个元素放入 4 个盒中的 3 个盒子,每个盒子放一个元素,形成一个空盒( 种放法 ),故符合题意的放法共有 144 种34P2C4P评述 这是一组具有一定综合性的计数问题,应当注意,第(1) 题如果判定第二步余下3 球可任意放入余下 3 个盒子,列出 的算式,就会出错253