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- 2021-05-13 发布
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选修2-3:排列组合常见题型
可重复的排列(求幂法)
重复排列问题要区分两类元素:一类可以重复,另一类不能重复。
在这类问题使用住店处理的策略中,关键是在正确判断哪个底数,哪个是指数。
【例1】 (1)有4名学生报名参加数学、物理、化学竞赛,每人限报一科,有多少种不同的报名方法?
(2)有4名学生参加争夺数学、物理、化学竞赛冠军,有多少种不同的结果?
(3)将3封不同的信投入4个不同的邮筒,则有多少种不同投法?
【解析】:(1)(2) (3)
相邻问题(捆绑法)
相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列.高☆考♂资♀源€网 ☆
【例1】五人站成一排,如果必须相邻且在的右边,那么不同的排法种数有
【解析】:把视为一人,且固定在的右边,则本题相当于4人的全排列,种
练习:(2012辽宁)一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为
(A)3×3! (B) 3×(3!)3 (C)(3!)4 (D) 9!
【解析】:C
相离问题(插空法 )
元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.
【例1】七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是
【解析】:除甲乙外,其余5个排列数为种,再用甲乙去插6个空位有种,不同的排法种数是
【例2】 书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有 种不同的插法
【解析】:
【例3】.马路上有编号为1,2,3…,9九只路灯,现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的二盏或三盏,也不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有多少种?
【解析】:把此问题当作一个排队模型,在6盏亮灯的5个空隙中插入3盏不亮的灯= 10
种方法。
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说明:一些不易理解的排列组合题,如果能转化为熟悉的模型如填空模型,排队模型,装盒
模型可使问题容易解决.
【例4】 3个人坐在一排8个椅子上,若每个人左右两边都有空位,则坐法的种数有多少种?
【解析】:先拿出5个椅子排成一排,在5个椅子中间出现4个空,*○*○*○*○*再让3个人每人带一把椅子去插空,于是有A=24种.
练习1:(2014辽宁)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】:D
练习2: 停车场划出一排12个停车位置,今有8辆车需要停放.要求空车位置连在一起,不同的停车方法有多少种?
【解析】:先排好8辆车有A种方法,要求空车位置连在一起,则在每2辆之间及其两端的9
个空档中任选一个,将空车位置插入有C种方法,所以共有CA种方法.
练习3: 某工程队有6项工程需要单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工
程丙必须在工程乙完成后才能进行,有工程丁必须在工程丙完成后立即进行。那么安排这6
项工程的不同排法种数是
【解析】:依题意,只需将剩余两个工程插在由甲、乙、丙、丁四个工程形成的5个空中,可得有
=20种不同排法。
元素分析法(位置分析法)
某个或几个元素要排在指定位置,可先排这个或几个元素;再排其它的元素。
【例1】 1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端则有不同的排法有多少种?
【解析】: 老师在中间三个位置上选一个有种,4名同学在其余4个位置上有种方法;所以共有种。.
练习1: 有七名学生站成一排,某甲不排在首位也不排在末位的排法有多少种?
【解析】 法一:(从元素分析) 法二:(从位置分析)
法三:
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练习2:(2010山东理)某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位、节目乙不能排在第一位,节目丙必须排在最后一位,该台晚会节目演出顺序的编排方案共有( )
(A)36种 (B)42种 (C)48种 (D)54种
【解析】:B
多排问题(单排法)
把元素排成几排的问题可归结为一排考虑,再分段处理。高☆考♂资♀源€网 ☆
【例1】(1) 6个不同的元素排成前后两排,每排3个元素,那么不同的排法种数是( )
A、36种 B、120种 C、720种 D、1440种
(2)8个不同的元素排成前后两排,每排4个元素,其中某2个元素要排在前排,某1个元素排在后排,有多少种不同排法?
【解析】:(1)前后两排可看成一排的两段,因此本题可看成6个不同的元素排成一排,共种
(2)看成一排,某2个元素在前半段四个位置中选排2个,有种,某1个元素排在后半段的四个位置中选一个有种,其余5个元素任排5个位置上有种,故共有种排法.
定序问题(缩倍法)
在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法.
【例1】.五人并排站成一排,如果必须站在的右边(可以不相邻)那么不同的排法种数是( )高☆考♂资♀源€网 ☆
【解析】 : 种
【例2】 书架上某层有6本书,新买3本插进去,要保持原有6本书的顺序,有多少种不同的插法?
【解析】 :法一: 法二:
练习:.从1,2,3,…,9九个数字中选出三个不同的数字a,b,c,且a<b<c,作抛物线
y=ax2+bx+c,则不同的抛物线共有 条(用数字作答).
【解析】 : 种
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标号排位问题(不配对问题)
把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,
依次即可完成.(常用树状图)
【例1】 将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个
方格的标号与所填数字均不相同的填法有( )
A、6种 B、9种 C、11种 D、23种高☆考♂
【解析】B
练习:同室4人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,
则4张贺年卡不同的分配方式共有( )
(A)6种 (B)9种 (C)11种 (D)23种
【解析】B
【例2】 编号为1、2、3、4、5的五个人分别去坐编号为1、2、3、4、5的五个座位,其中
有且只有两个的编号与座位号一致的坐法是( )
A 10种 B 20种 C 30种 D 60种
【解析】B
不同元素的分配问题(先分堆再分配) 注意平均分堆的算法。
【例1】 有6本不同的书按下列分配方式分配,问共有多少种不同的分配方式?高☆考♂资♀源€网
(1) 分成1本、2本、3本三组;
(2) 分给甲、乙、丙三人,其中一个人1本,一个人2本,一个人3本;
(3) 分成每组都是2本的三个组;
(4) 分给甲、乙、丙三人,每个人2本;
(5) 分给5人每人至少1本。
【解析】 :(1) (2) (3) (4) (5)
练习:将4名大学生分配到3个乡镇去当村官,每个乡镇至少一名,则不同的分配方案有 种
【解析】:
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【例3】 5名志愿者分到3所学校支教,每个学校至少去一名志愿者,则不同的分派方法共有( )
(A)150种 (B)180种 (C)200种 (D)280种
【解析】:+ =150,选A
练习1:四个不同球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种?
【解析】:144
练习2:5人到一个5层居民楼调查,每人随机选一层,且选每个楼层可能性相等,则恰好只有3个楼层有人调查,且没有被调查的2层不相邻的安排方法有多少种?
【解析】(1)、先将5人分组,可分为3+1+1或2+2+1
(2)、将3组排成一列,会产生4个空,对这4空选2个进行插空。
即共有种排法。
练习3:(2016合肥一模理10)某企业的4名职工参加职业技能考核,每名职工均可从4个备选考核项目中任意抽取一个参加考核,则恰有一个项目未被抽中的概率为
A. B. C. D.
【解析】 ,选A
练习4:(2015合肥三模理8)某校计划高一年级四个班级开展研学旅行活动,初选了A,B,C,D四条不同路线,每个班级只能在这四条线路中选择一条,且同一线路最多只能有两个班级选择,则不同的选择方案有( )
A.240种 B.204种 C.188种 D.96种
【解析】答案B。
选4条线路时有种 , 选3条线路时有种, 选2条线路时有种.
相同元素的分配问题(隔板法)
【例1】: 10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?
【解析】:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆
至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,
故共有不同的分配方案为种.高☆考♂资♀源€网 ☆
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【例2】
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把20个相同的球全放入编号分别为1,2,3的三个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于其编号数,则有多少种不同的放法?
【解析】:向1,2,3号三个盒子中分别放入0,1,2个球后还余下17个球,然后再把这17
个球分成3份,转化为每份至少一球,运用隔板法,共有种放法。
练习1:(2012合肥二模理9)50台完全相同的校车发放给10所学校,每校至少2台,则不同发放方案有____种。
【解析】:
练习2:如图为73方格,每个方格均为正方形,则图中共有多少个矩形?
【解析】:
练习3:(1)三元一次方程所有正整数解有多少个?
(2)三元一次方程所有非负整数解有多少个?
【解析】:(1) (2)
【例3】:将4个相同的白球、5个相同的黑球、6个相同的红球放入4各不同的盒子中的3个
中,使得有一个空盒且其他盒子中球的颜色齐全的不同放法有多少种?高☆考♂资♀源€网 ☆
【解析】: 1、先从4个盒子中选三个放置小球有种方法。
2、注意到小球都是相同的,我们可以采用隔板法。为了保证三个盒子中球的颜色齐全,可以在4个相同的白球、5个相同的黑球、6个相同的红球所产生的3个、4个5个空挡中分别插入两个板。各有、、种方法。 3、由分步计数原理可得=720种
多面手问题( 分类法---选定标准)
【例1】: 有11名外语翻译人员,其中5名是英语译员,4名是日语译员,另外两名是英、
日语均精通,从中找出8人,使他们可以组成翻译小组,其中4人翻译英语,另4人翻译日
语,这两个小组能同时工作,问这样的8人名单可以开出几张?
【解析】:☆考♂资♀源€网 ☆
走楼梯问题 (分类法与插空法相结合)
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【例】 小明家住二层,他每次回家上楼梯时都是一步迈两级或三级台阶。已知相邻楼层之间有16级台阶,那么小明从一层到二层共有多少种不同的走法?
【解析】 : 插空法解题:考虑走3级台阶的次数:
1)有0次走3级台阶(即全走2级),那么有1种走法;高☆考♂资♀源€网 ☆
2)有1次走三级台阶。(不可能完成任务);
3)有两次走3级台阶,则有5次走2级台阶:
(a)两次三级台阶挨着:相当于把这两个挨着的三级台阶放到5个两级台阶形成的空中,有 种(b)两次三级不挨着:相当于把这两个不挨着的三级台阶放到5个两级台阶形成的空中,有种
4)有3次(不可能)高☆考♂资♀源€网 ☆
5)有4次走3级台阶,则有2次走两级台阶,互换角色,想成把两个2级台阶放到3级台阶形成得空中,同(3)考虑挨着和不挨着两种情况有种走法;
6)有5次(不可能)
故总共有:1+6+15+15=37种。
练习:欲登上第10级楼梯,如果规定每步只能跨上一级或两级,则不同的走法共有( )
(A)34种 (B)55种 (C)89种 (D)144种
【解析】:C
排数问题(注意数字“0”)高☆考♂资♀源€网 ☆
【例1】(2016年四川高考)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
【解析】:D
练习:(2013山东理)试用0,1,……,9十个数字,可以组成有重复数字的三位数的个数为 ( )
A.243 B.252 C.261 D.279
【解析】:252 选 B
练习:(2010四川10)由1、2、3、4、5、6组成没有重复数字且1、3都不与5相邻的六位偶数的个数是( )
A.72 B.96 C.108 D.144 o*
【解析】:C
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【例2】从1,2,3,…,100这100个数中任取两个数,使其和能被4整除的取法(不计顺序)有多少种?
【解析】:将分成四个不相交的子集,能被4整除的数集;能被4除余1的数集,能被4除余2的数集,能被4除余3的数集,易见这四个集合中每一个有25个元素;从中任取两个数符合要;从中各取一个数也符合要求;从中任取两个数也符合要求;此外其它取法都不符合要求;所以符合要求的取法共有种.
涂色问题
【例1】用5种不同的颜色给图中标①、②、③、④的各部分涂色,每部分只涂一种颜色,相邻部分涂不同颜色,则不同的涂色方法有多少种?
②
①
③
④
分析:先给①号区域涂色有5种方法,再给②号涂色有4种方法,接着给③号涂色方法有3种,由于④号与①、②不相邻,因此④号有4种涂法,根据分步计数原理,不同的涂色方法有
根据共用了多少种颜色讨论,分别计算出各种出各种情形的种数,再用加法原理求出不同的涂色方法种数。
【例2】(2003江苏卷)四种不同的颜色涂在如图所示的6个区域,且相邻两个区域不能同色。
①
②2
③
④
⑤
⑥
分析:依题意只能选用4种颜色,要分四类:
(1)②与⑤同色、④与⑥同色,则有;
(2)③与⑤同色、④与⑥同色,则有;
(3)②与⑤同色、③与⑥同色,则有;
(4)③与⑤同色、② 与④同色,则有;
(5)②与④同色、③与⑥同色,则有;
所以根据加法原理得涂色方法总数为5=120
2
4
3
1
5
【例3】(2003年全国高考题)如图所示,一个地区分为5个行政区域,现给地图着色,要求相邻区域不得使用同一颜色,现有4种颜色可供选择,则不同的着方法共有多少种?
分析:依题意至少要用3种颜色
当先用三种颜色时,区域2与4必须同色,区域3与5必须同色,故有种;
当用四种颜色时,若区域2与4同色,则区域3与5不同色,有种;
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若区域3与5同色,则区域2与4不同色,有种,
故用四种颜色时共有2种。
由加法原理可知满足题意的着色方法共有+2=24+224=72
根据某两个不相邻区域是否同色分类讨论,从某两个不相邻区域同色与不同色入手,分别计算出两种情形的种数,再用加法原理求出不同涂色方法总数。
【例4】用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在如图所示的四个区域内,每个区域涂一种颜色,相邻两个区域涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?
分析:可把问题分为三类:
四格涂不同的颜色,方法种数为;
有且仅两个区域相同的颜色,即只有一组对角小方格涂相同的颜色,涂法种数为;
1
2
3
4
两组对角小方格分别涂相同的颜色,涂法种数为,
因此,所求的涂法种数为
【例5】将一个四棱锥的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,如果只有5种颜色可供使用,那么不同的染色方法的总数是多少?
S
C
D
A
B
解:可把这个问题转化成相邻区域不同色问题:如图,
对这五个区域用5种颜色涂色,有多少种不同的涂色方法?
解答略。
【例6】用红、黃、蓝、白四种颜色涂矩形ABCD的四条边,每条边只涂一种颜色 ,且使相邻两边涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?
解:(1)使用四颜色共有种
(2)使用三种颜色涂色,则必须将一组对边染成同色,故有种,
(3)使用二种颜色时,则两组对边必须分别同色,有种
因此,所求的染色方法数为种
A
B
C
D
P
【例7】四棱锥,用4种不同的颜色涂在四棱锥的各个面上,要求相邻不同色,有多少种涂法?
5
3
2
1
4
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解:这种面的涂色问题可转化为区域涂色问题,如右图,区域1、2、3、4相当于四个侧面,区域5相当于底面;根据共用颜色多少分类:
(1) 最少要用3种颜色,即1与3同色、2与4同色,此时有种;
(2) 当用4种颜色时,1与3同色、2与4两组中只能有一组同色,此时有;
故满足题意总的涂色方法总方法交总数为
最短线路问题:分解与合成
【例1】如图所示是一个由边长为1个单位的12个正方形组成的棋盘,规定每次只能沿正方形的边运动,且只能走一个单位,则从走到的最短路径的走法有 种
A
B
【解析】35.要想从走到的路径最短,只需走7个单位,并且这7个单位中,有3个横单位和4个竖单位;在这7各单位中,只要3个横单位确定,走法就确定;所以的最短路径的走法有种
练习:(2016新课标II理5)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【答案】B
(A)24 (B)18 (C)12 (D)9
【解析】:选B.由题意,小明从街道的E处出发到F处最短路径的条数为,再从F处到G处最短路径的条数为,则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为。
环排问题
【例1】5人A,B,C,D,E围桌而坐,有多少种坐法?
【解析】。围桌与坐成一排不同点在于,坐成圆形无首尾之分,所以固定一人A,并从此位置把圆形展成直线,其余4人共有排法
一般地,n个不同元素作圆形排列,共有种排法。
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变式:6颗颜色不同的钻石,可穿成几种钻石图?
解:.设6个不同钻石为,。与围桌而坐情,情形不同点在于:
钻石圈可以翻转,与在本题中一样,
部分合条件问题排除法
在选取总数中,只有一部分合条件,可从总数中减去不合条件数,即为所求.
【例1】以一个正方体顶点为顶点的四面体共有( )
A.70 个B.64 个 C.58 个D.52 个
【解析】选 C.分析正方体8个顶点,从中每次取四点,理论上可构成个四面体,但6个表面和6 个对角面的四个顶点共面都不能构成四面体,所
以四面体实际共有-12=58个,
【例2】正六边形中心和顶点共7个点,以其中3个点为顶点的三角形共有________个.
【解析】 从7个点中取3点的取法有种,但有三组三点共线不能构成三角形,故所求三角形有
-3=32个.
“至多”“至少”问题(间接法或分类)
例1、从4台甲型和5台乙型电视机中任取3台,其中至少要甲、乙各一台,则不同的取法有多少种?
【解析】不分条件有种,全是甲种,全是乙种,共有--=70种
练习1:【2015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).
【解析】:
练习2:(2009全国Ⅱ理)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种 B. 12种 C. 30种 D. 36种
【解析】:=30,选C
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