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- 2021-06-16 发布
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1.2.1
排列
(
一
)
创设情境
,
引出排列问题
探究
在
1.1
节的例
9
中我们看到
,
用分步乘法计数原理解决这个问题时
,
因做了一些重复性工作而显得繁琐
,
能否对这一类计数问题给出一种简捷的方法呢
?
探究:
问题
1
:
从甲、乙、丙
3
名同学中选出
2
名参加一项活动,其中
1
名同学参加上午的活动,另名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?
问题
2
:
从
1
,
2
,
3
,
4
这
4
个数中,每次取出
3
个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?
上面两个问题有什么共同特征?可以用怎样的数学模型来刻画?
探究:
问题
1
:
从甲、乙、丙
3
名同学中选出
2
名参加一项活动,其中
1
名同学参加上午的活动,另名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?
分析:
把题目转化为
从甲、乙、丙
3
名同学中选
2
名,按照参加上午的活动在前,参加下午的活动在后的顺序排列,求一共有多少种不同的排法?
上午
下午
相应的排法
甲
乙
丙
乙
甲
丙
丙
甲
乙
甲丙
甲乙
乙甲
乙丙
丙甲
丙乙
第一步:确定参加上午活动的同学即从
3
名中任 选
1
名,有
3
种选法
.
第二步:确定参加下午活动的同学,有
2
种方法
根据分步计数原理:
3×2=6
即共
6
种方法。
把上面问题中被取的对象叫做
元素
,
于是问题1就可以叙述为:
从
3
个不同的元素
a,b,c
中任取
2
个,然后按照一定的顺序排成一列,一共有多少种不同的排列方法?
ab, ac, ba, bc, ca, cb
问题
2
:
从
1
,
2
,
3
,
4
这
4
个数中,每次取出
3
个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?
从
4
个不同的元素
a,b,c,d
中任取
3
个,然后按照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?
abc,abd,acb,acd,adb,adc; bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;
cab,cad,cba,cbd,cda,cdb; dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.
有此可写出所有的三位数:
123
,
124
,
132
,
134
,
142
,
143; 213
,
214
,
231
,
234
,
241
,
243
,
312
,
314
,
321
,
324
,
341
,
342; 412
,
413
,
421
,
423
,
431
,
432
。
基本概念
1
、排列:
一般地,从
n
个不同中取出
m (m n)
个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从
n
个不同元素中取出
m
个元素的一个排列。
说明:
1
、元素不能重复。
n
个中不能重复,
m
个中也不能重复。
2
、
“
按一定顺序
”
就是与位置有关,这是判断一个问题是否是排列问题的关键。
3
、
两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相同,而且元素的排列顺序也完全相同。
4
、
m
<
n
时的排列叫选排列,
m
=
n
时的排列叫全排列。
5
、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用
“
树形图
”
。
例
1
、下列问题中哪些是排列问题?
(
1
)
10
名学生中抽
2
名学生开会
(
2
)
10
名学生中选
2
名做正、副组长
(
3
)从
2,3,5,7,11
中任取两个数相乘
(
4
)从
2,3,5,7,11
中任取两个数相除
(
5
)
20
位同学互通一次电话
(
6
)
20
位同学互通一封信
(
7
)以圆上的
10
个点为端点作弦
(
8
)以圆上的
10
个点中的某一点为起点,作过另一个点的射线
(
9
)有
10
个车站,共需要多少种车票?
(
10
)有
10
个车站,共需要多少种不同的票价?
2
、排列数:
从
n
个不同的元素中取出
m(m≤n)
个元素的所有排列的个数,叫做从
n
个不同的元素中取出
m
个元素的排列数。用符号 表示。
“
排列
”
和
“
排列数
”
有什么区别和联系?
排列数,而不表示具体的排列。
所有排列的个数,是一个数;
“
排列数
”
是指从
个不同元素中,任取
个元素的
所以符号
只表示
“
一个排列
”
是指:从
个不同元素中,任取
按照一定的顺序排成一列,不是数;
个元素
问题1中是求从3个不同元素中取出2个元素的排列数,记为
,
已经算得
问题
2
中是求从
4
个不同元素中取出
3
个元素的排列数,记为 ,已经算出
探究:
从
n
个不同元素中取出
2
个元素的排列数 是多少?
呢
?
呢
?
……
第
1
位
第
2
位
第
3
位
第
m
位
n
种
(n-1)
种
(n-2)
种
(n-m+1)
种
(1)
排列数公式(
1
):
当
m
=
n
时,
正整数
1
到
n
的连乘积,叫做
n
的阶乘,用 表示。
n
个不同元素的全排列公式:
(2)
排列数公式(
2
):
说明:
1
、排列数
公式
的第一个常用来计算,第二个常用来证明。
为了使当
m
=
n
时上面的公式也成立,规定:
2
、对于 这个条件要留意,往往是解方程时的隐含条件。
例
1
、计算:
(
1
)
(
2
)
(
3
)
例
2
、解方程:
例
3
、求证:
例
5
、求 的值
.
例
4
.
若
,则
,
.
1
.计算:(
1
)
(
2
)
课堂练习
2
.从
4
种蔬菜品种中选出
3
种,分别种植在不同土质的
3
块土地
上进行试验,有
种不同的种植方法?
4
.信号兵用
3
种不同颜色的旗子各一面,每次打出
3
面,最多能
打出不同的信号有( )
3
.从参加乒乓球团体比赛的
5
名运动员中选出
3
名进行某场比赛,
并排定他们的出场顺序,有
种不同的方法?
排列问题,是取出
m
个元素后,还要按一定的顺序排成一列,取出同样的
m
个元素,只要
排列顺序不同
,就视为完成这件事的两种不同的方法(两个不同的排列).
小结
由排列的定义可知,
排列与元素的顺序有关
,也就是说与位置有关的问题才能归结为排列问题.当元素较少时,可以根据排列的意义写出所有的排列.
思考题
三张卡片的正反面分别写着数字
2
和
3
,
4
和
5
,
7
和
8
,若将这三张卡片的正面或反面并列组成一个三位数,可以得到多少个不同的三位数?