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- 2021-06-30 发布
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专题43 排列与组合
2018年高考数学(理)热点题型和提分秘籍
【高频考点解读】
1.理解排列、组合的概念
2.理解排列数公式、组合数公式
3.能利用公式解决一些简单的实际问题
【热点题型】
热点题型一 排列问题
例1、有5个同学排队照相,求:
(1)甲、乙两个同学必须相邻的排法有多少种?
(2)甲、乙、丙3个同学互不相邻的排法有多少种?
(3)乙不能站在甲前面,丙不能站在乙前面的排法有多少种?
(4)甲不站在中间位置,乙不站在两端两个位置的排法有多少种?
解析:(1)这是典型的相邻问题,采用捆绑法。先排甲、乙,有A种方法,再与其他3名同学排列,共有A·A=48(种)不同排法。
(2)这是不相邻问题,采用插空法,先排其余的2名同学,有A种排法,出现3个空,将甲、乙、丙插空,所以共有A·A=12(种)排法。
(3)这是顺序一定问题,由于乙不能站在甲前面,丙不能站在乙前面,故3人只能按甲、乙、丙这一种顺序排列。
(4)方法一:(直接法)若甲排在了两端的两个位置之一,甲有A种,乙有A种,其余3人有A种,所以共有A·A·A种;若甲排在了第2和第4两个位置中的一个,有A种,这时乙有A种,其余3人有A种,所以一共有A·A·A种,因此符合要求的一共有A·A·A+A·A·A=60(种)排法。
方法二:(间接法)5个人全排列有A种,其中甲站在中间时有A种,乙站在两端时有2A种,且甲站中间同时乙在两端时有2A种,
所以一共有A-A-2A+2A=60(种)排法。
【提分秘籍】
求解排列应用题的主要方法
直接法
把符合条件的排列数直接列式计算
优先法
优先安排特殊元素或特殊位置
捆绑法
把相邻元素看作一个整体与其他元素一起排列,同时注意捆绑元素的内部排列
插空法
对不相邻问题,先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻的元素插在前面元素排列的空档中
先整体
后局部
“小集团”排列问题中先整体后局部
定序问题
除法处理
对于定序问题,可先不考虑顺序限制,排列后,再除以定序元素的全排列
间接法
正难则反,等价转化的方法
【举一反三】
8名游泳运动员参加男子100米的决赛,已知游泳池有从内到外编号依次为1,2,3,4,5,6,7,8的8条泳道,若指定的3名运动员所在的泳道编号必须是3个连续数字(如:5,6,7),则参加游泳的这8名运动员被安排泳道的方式共有( )
A.360种 B.4 320种 C.720种 D.2 160种
热点题型二 组合问题
例2、从7名男生5名女生中选取5人当班干部,分别求符合下列条件的选法总数有多少种。
(1)A,B必须当选;
(2)A,B必不当选;
(3)A,B不全当选;
(4)至少有2名女生当选。
解析:(1)由于A,B必须当选,那么从剩下的10人中选取3人即可,∴有C=120(种)。
(2)从除去A,B两人后的10人中选5人即可。
∴有C=252(种)。
(3)全部选法有C种,A,B全当选有C种,
故A,B不全当选有C-C=672(种)。
(4)注意到“至少有2名女生”的反面是只有一名女生或没有女生,故可用间接法进行,
∴有C-C·C-C=596(种)选法。
【提分秘籍】
两类组合问题的解决方法
(1)“至少”“最多”的问题:解这类题必须十分重视“至少”与“最多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解。用直接法或间接法都可以求解。通常用直接法分类复杂时,考虑逆向思维,用间接法处理。
(2)“含”与“不含”的问题:“含”,则先将这些元素取出,再由另外元素补足;“不含”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取。
【举一反三】 从某学习小组的5名男生和4名女生中任意选取3名学生进行视力检测,其中至少要选到男生与女生各一名,则不同的选取种数有( )
A.35 B.70 C.80 D.140
解析:分3步来计算:①从9人中,任取3人进行视力检测,分析可得,这是组合问题,共C=84种情况;②选出的3人都为男生时,有C=10种情况,选出的3人都为女生时,有C=4种情况;③根据排除法,可得符合题意的选法共84-10-4=70种。
答案:B
热点题型三 排列与组合的综合问题
例3.已知10件不同产品中有4件是次品,现对它们进行一一测试,直至找出所有4件次品为止。
(1)若恰在第5次测试,才测试到第一件次品,第十次才找到最后一件次品,则这样的不同测试方法数是多少?
(2)若恰在第5次测试后,就找出了所有4件次品,则这样的不同测试方法数是多少?
解析:(1)先排前4次测试,只能取正品,有A种不同测试方法,再从4件次品中选2件排在第5和第10的位置上测试,有C·A=A种测法,再排余下4件的测试位置,有A种测法。所以共有不同排法A·CA·A=103 680(种)。
(2)第5次测试恰为最后一件次品,另3件在前4次中出现,从而前4次有一件正品出现。所以共有不同测试方法A·(C·C)A=576(种)。
【提分秘籍】
解答排列与组合的综合问题应注意“先选后排”,注意“选”和“不选”应优先考虑。
【举一反三】
某班班会准备从甲、乙等7名学生中选派4名学生发言,要求甲、乙两人至少有一人参加。当甲乙同时参加时,他们两人的发言不能相邻。那么不同的发言顺序的种数为( )
A.360 B.520 C.600 D.720
热点题型四 分组分配问题
例4、按下列要求分配6本不同的书,各有多少种不同的分配方式?
(1)分成三份,1份1本,1份2本,1份3本;
(2)甲、乙、丙三人中,一人得1本,一人得2本,一人得3本;
(3)平均分成三份,每份2本;
(4)平均分配给甲、乙、丙三人,每人2本;
(5)分成三份,1份4本,另外两份每份1本;
(6)甲、乙、丙三人中,一人得4本,另外两人每人得1本;
(7)甲得1本,乙得1本,丙得4本。
解析:(1)无序不均匀分组问题。先选1本有C种选法;再从余下的5本中选2本有C种选法;最后余下3本全选有C种方法,故共有CCC=60(种)。
(2)有序不均匀分组问题。由于甲、乙、丙是不同的三人,在第(1)题基础上,还应考虑再分配,共有CCCA=360(种)。
(3)无序均匀分组问题。先分三步,则应是CCC种方法,但是这里出现了重复。不妨记6本书为A、B、C、D、E、F,若第一步取了AB,第二步取了CD,第三步取了EF,记该种分法为(AB,CD,EF),则CCC种分法中还有(AB,EF,CD)、(CD,AB,EF)、(CD,EF,AB)、(EF,CD,AB)、(EF,AB,CD),共A种情况,而这A种情况仅是AB、CD、EF的顺序不同,因此只能作为一种分法。故分配方式有=15(种)。
(4)有序均匀分组问题。在第(3)题基础上再分配给3个人,共有分配方式·A=CCC=90(种)。
(5)无序部分均匀分组问题,共有=15(种)。
(6)有序部分均匀分组问题。在第(5)题基础上再分配给3个人,共有分配方式·A=90(种)。
(7)直接分配问题。甲选1本有C种方法,乙从余下5本中选1本有C种方法,余下4本留给丙有C种方法,共有CCC=30(种)。
【提分秘籍】
分组分配问题的解题方法
(1)相同元素的“分配”问题,常用的方法是采用“挡板法”。
(2)不同元素的“分配”问题,利用分步计数原理,分两步完成,第一步是分组,第二步是发放。
(3)限制条件的分配问题采用分类法分解。
【举一反三】
有10个相同的小球,分给甲、乙、丙三个人,每人至少一个小球,有________种不同的分
法。
【高考风向标】
1.【2017课标II,理6】安排3名志愿者完成4项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,则不同的安排方式共有( )
A.12种 B.18种 C.24种 D.36种
【答案】D
【解析】由题意可得,一人完成两项工作,其余两人每人完成一项工作,据此可得,只要把工作分成三份:有种方法,然后进行全排列即可,由乘法原理,不同的安排方式共有种方法。 故选D。
2.【2017天津,理14】用数字1,2,3,4,5,6,7,8,9组成没有重复数字,且至多有一个数字是偶数的四位数,这样的四位数一共有___________个.(用数字作答)
【答案】 1080
【解析】
1.【2016高考新课标2理数】如图,小明从街道的E处出发,先到F处与小红会合,再一起到位于G处的老年公寓参加志愿者活动,则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为( )
(A)24 (B)18 (C)12 (D)9
【答案】B
【解析】由题意,小明从街道的E处出发到F处最短路径的条数为6,再从F处到G处最短路径的条数为3,则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为,故选B.
2.【2016年高考四川理数】用数字1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中奇数的个数为
(A)24 (B)48 (C)60 (D)72
【答案】D
【解析】由题意,要组成没有重复数字的五位奇数,则个位数应该为1或3或5,其他位置共有种排法,所以奇数的个数为,故选D.
1.【2015高考广东,理4】袋中共有15个除了颜色外完全相同的球,其中有10个白球,5个红球。从袋中任取2个球,所取的2个球中恰有1个白球,1个红球的概率为( )
A.1 B. C. D.
【答案】B.
【解析】从袋中任取个球共有种,其中恰好个白球个红球共有种,所以从袋中任取的个球恰好个白球个红球的概率为,故选B.
2.【2015高考新课标1,理10】的展开式中,的系数为( )
(A)10 (B)20 (C)30 (D)60
【答案】C
【解析】在的5个因式中,2个取因式中剩余的3个因式中1个取,其余因式取y,故的系数为=30,故选 C.
3.【2015高考四川,理6】用数字0, 1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中比
40000大的偶数共有( )
(A)144个 (B)120个 (C)96个 (D)72个
【答案】B
【解析】据题意,万位上只能排4、5.若万位上排4,则有个;若万位上排5,则有个.所以共有个.选B.
4、【2015高考广东,理12】某高三毕业班有人,同学之间两两彼此给对方仅写一条毕业留言,那么全班共写了 条毕业留言.(用数字作答)
【答案】.
【解析】某高三毕业班有40人,同学之间两两彼此给对方仅写一条毕业留言,那么全班共写了=40×39=1560条.
5.【2015高考上海,理8】在报名的名男教师和名女教师中,选取人参加义务献血,要求男、女教师都有,则不同的选取方式的种数为 (结果用数值表示).
【答案】120
【解析】由题意得,去掉选5名女教师情况即可:
1.(2014·北京卷)把5件不同产品摆成一排.若产品A与产品B相邻,且产品A与产品C不相邻,则不同的摆法有________种.
【答案】36
【解析】AAA=6×2×3=36.
2.(2014·广东卷)设集合A={(x1,x2,x3,x4,x5)|xi∈{-1,0,1},i=1,2,3,4,5},那么集合A中满足条件“1≤|x1|+|x2|+|x3|+|x4|+|x5|≤3”的元素个数为( )
A.60 B.90 C.120 D.130
【答案】D
【解析】本题考查排列组合等知识,考查的是用排列组合思想去解决问题,主要根据范围利用分类讨论思想求解.由“1≤|x1|+|x2|+|x3|+|x4|+|x5|≤3”考虑x1,x2,x3,x4,x5的可能取值,设集合M={0},N={-1,1}.
当x1,x2,x3,x4,x5中有2个取值为0时,另外3个从N中取,共有C×23种方法;当x1,x2,x3,x4,x5中有3个取值为0时,另外2个从N中取,共有C×22种方法;
当x1,x2,x3,x4,x5中有4个取值为0时,另外1个从N中取,共有C×2种方法.
故总共有C×23+C×22+C×2=130种方法,
即满足题意的元素个数为130.
3.( 2014·广东卷)从0,1,2,3,4,5,6,7,8,9中任取七个不同的数,则这七个数的中位数是6的概率为________.
【答案】
4.(2014·辽宁卷)6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为( )
A.144 B.120 C.72 D.24
【答案】D
【解析】这是一个元素不相邻问题,采用插空法,AC=24.
5.(2014·全国卷)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有( )
A.60种 B.70种
C.75种 D.150种
【答案】C
【解析】由题意,从6名男医生中选2名,5名女医生中选1名组成一个医疗小组,不同的选法共有CC=75(种).
6.(2014·四川卷)六个人从左至右排成一行,最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有 ( )
A.192种 B.216种
C.240种 D.288种
【答案】B 【解析】当甲在最左端时,有A=120(种)排法;当甲不在最左端时,乙必须在最左端,且甲也不在最右端,有AAA=4×24=96(种)排法,共计120+96=216(种)排法.故选B.
7.(2014·重庆卷)某次联欢会要安排3个歌舞类节目、2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是( )
A.72 B.120 C.144 D.168
【答案】B
【解析】分两步进行:(1)先将3个歌舞进行全排,其排法有A种;(2)将小品与相声插入将歌舞分开,若两歌舞之间只有一个其他节目,其插法有2A种.若两歌舞之间有两个其他节目时插法有CAA种.所以由计数原理可得节目的排法共有A(2A+CAA)=120(种).
【高考冲刺】
1.6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为( )
A.144 B.120
C.72 D.24
解析:3人中每两人之间恰有一个空座位,有A×2=12种坐法,3人中某两人之间有两个空座位,有A×A=12种坐法,所以共有12+12=24种坐法。
答案:D
2.六个人从左至右排成一行,最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有( )
A.192种 B.216种
C.240种 D.288种
解析:当最左端排甲时,不同的排法共有A种;当最左端排乙时,甲只能排在中间四个位置之一,则不同的排法共有CA种。故不同的排法共有A+CA=9×24=216种。
答案:B
3.某次联欢会要安排3个歌舞类节目、2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是( )
A.72 B.120
C.144 D.168
解析:依题意,先仅考虑3个歌舞类节目互不相邻的排法种数为AA=144,其中3个歌舞类节目互不相邻但2个小品类节目相邻的排法种数为AAA=24,因此满足题意的排法种数为144-24=120,选B。
答案:B
4.从正方体六个面的对角线中任取两条作为一对,其中所成的角为60°的共有( )
A.24对 B.30对
C.48对 D.60对
解析:方法一 直接法:如图,在上底面中选B1D1,四个侧面中的面对角线都与它成60°,共8对,同样A1C1对应的也有8对,下底面也有16对,这共有32对;左右侧面与前后侧面中共有16对。所以全部共有48对。
方法二 间接法:正方体的12条面对角线中,任意两条垂直,平行或成角为60°,所以成角为60°的共有C-12-6=48。
答案:C
5.有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有( )
A.60种 B.70种
C.75种 D.150种
解析:从6名男医生中选出2名有C种选法,从5名女医生中选出1名有C种选法,故共有C·C=×5=75种选法,选C。
答案:C
6.来自中国、英国、瑞典的乒乓球裁判员各两名,执行世锦赛的一号、二号和三号场地的乒乓球裁判工作,每个场地有两名来自不同国家的裁判,则不同的安排方案共有( )
A.48种 B.24种
C.36种 D.96种
7.把5件不同产品摆成一排,若产品A与产品B相邻,且产品A与产品C不相邻,则不同的摆法有__________种。
解析:将A、B捆绑在一起,有A种摆法,再将它们与其他3件产品全排列,有A种摆法,共有AA=48种摆法,而A、B、C 3件在一起,且A、B相邻,A、C相邻有CAB、BAC两种情况,将这3件与剩下2件全排列,有2×A=12种摆法,故A、B相邻,A、C不相邻的摆法有48-12=36种。
答案:36
8.在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖。将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况有__________种(用数字作答)。
解析:分情况:一种情况将有奖的奖券按2张、1张分给4个人中的2个人,种数为CCA=36;另一种将3张有奖的奖券分给4个人中的3个人,种数为A=24,则获奖情况总共有36+24=60(种)。
答案:60
9.将并排的有不同编号的5个房间安排给5个工作人员临时休息,假定每个人可以选择任一房间,且选择各个房间是等可能的,则恰有2个房间无人选择且这2个房间不相邻的安排方式的种数为__________。
解析:先将5人分成三组(1,1,3或2,2,1两种形式),再将这三组人安排到3个房间,然后将2个房间插入前面住了人的3个房间形成的空档中即可,故安排方式共有·A·C=900(种)。
答案:900
10.(1)3人坐在有八个座位的一排上,若每人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数有多少种?
(2)有5个人并排站成一排,如果甲必须在乙的右边,则不同的排法有多少种?
(3)现有10个保送上大学的名额,分配给7所学校,每校至少有一个名额,问:名额分配的方法共有多少种?
解析:(1)由题意知有5个座位都是空的,我们把3个人看成是坐在座位上的人,往5个空座的空当插,由于这5个空座位之间共有4个空,3个人去插,共有A=24(种)。
(2)∵总的排法数为A=120(种),
∴甲在乙的右边的排法数为A=60(种)。
(3)方法一:每个学校至少一个名额,则分去7个,剩余3个名额分到7所学校的方法种数就是要求的分配方法种数。
分类:若3个名额分到一所学校有7种方法;
若分配到2所学校有C×2=42(种);
若分配到3所学校有C=35(种)。
∴共有7+42+35=84(种)方法。
方法二:10个元素之间有9个间隔,要求分成7份,相当于用6块挡板插在9个间隔中,共有C=84(种)不同方法。
所以名额分配的方法共有84种。
11.用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的数:
(1)能组成多少个五位数?
(2)能组成多少个正整数?
(3)能组成多少个六位奇数?
(4)能组成多少个能被25整除的四位数?
解析:(1)因为万位上数字不能是0,所以万位数字的选法有A种,其余四位上的排法有A种,所以共可组成AA=600(个)五位数。
(2)组成的正整数,可以是一位、两位、三位、四位、五位、六位数,相应的排法种数依次为A,AA,AA,AA,AA,AA,
所以可组成A+AA+AA+AA+AA+AA=1 630(个)正整数。
(3)首位与个位的位置是特殊位置,0,1,3,5是特殊元素,先选个位数字,有A种不同的选法;再考虑首位,有A种不同的选法,其余四个位置的排法有A种。
所以能组成AAA=288(个)六位奇数。
(4)能被25整除的四位数的特征是最后两位数字是25或50,这两种形式的四位数依次有A·A和A个,
所以,能组成AA+A=21(个)能被25整除的四位数。
12.已知平面α∥β,在α内有4个点,在β内有6个点。
(1)过这10个点中的3点作一平面,最多可做多少个不同平面?
(2)以这些点为顶点,最多可作多少个三棱锥?
(3)上述三棱锥中最多可以有多少个不同的体积?
解析:(1)所作出的平面有三类:①α内1点,β内2点确定的平面,有C·C个;②α内2点,β内1点确定的平面,有C·C个;③α,β本身。
∴所作的平面最多有C·C+C·C+2=98(个)。