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- 2021-06-11 发布
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第1课时 组合与组合数公式
学习目标:1.理解组合与组合数的概念.(重点)2.会推导组合数公式,并会应用公式求值.(重点)3.理解组合数的两个性质,并会求值、化简和证明.(难点、易混点)
[自 主 预 习·探 新 知]
1.组合的概念
一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素合成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.
思考:怎样理解组合,它与排列有何区别?
[提示] (1)组合要求n个元素是不同的,被取的m个元素也是不同的,即从n个不同的元素中进行m次不放回地取出.
(2)取出的m个元素不讲究顺序,也就是说元素没有位置的要求,无序性是组合的特点.
(3)辨别一个问题是排列问题还是组合问题,关键看选出的元素与顺序是否有关,若交换某一问题中某两个元素的位置对结果产生影响,则是排列问题,否则就是组合问题.
2.组合数的概念
从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数.
思考:如何理解组合与组合数这两个概念?
[提示] 同“排列”与“排列数”是两个不同的概念一样,“组合”与“组合数”也是两个不同的概念,“组合”是指“从n个不同元素中取m(m≤n)个元素合成一组”,它不是一个数,而是具体的一件事;“组合数”是指“从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数”,它是一个数.例如,从3个不同元素a,b,c中每次取出两个元素的组合为ab,ac,bc,其中每一种都叫一个组合,这些组合共有3个,则组合数为3.
3.组合数公式及其性质
(1)公式:C==.
(2)性质:C=C_,C+C=C.
(3)规定:C=1.
[基础自测]
1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)两个组合相同的充要条件是其中的元素完全相同. ( )
(2)从a1,a2,a3三个不同元素中任取两个元素组成一个组合,所有组合的个数为C. ( )
(3)从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加某两个乡镇的社会调查,有多少种不同的选法是组合问题. ( )
7
(4)从甲、乙、丙3名同学中选出2名,有3种不同的选法. ( )
(5)现有4枚2015年抗战胜利70周年纪念币送给10人中的4人留念,有多少种送法是排列问题. ( )
[解析] (1)√ 因为只要两个组合的元素相同,不论元素的顺序如何,都是相同的组合.
(2)√ 由组合数的定义可知正确.
(3)× 因为选出2名同学还要分到不同的两个乡镇,这是排列问题.
(4)√ 因为从甲、乙、丙3人中选两名有:甲乙,甲丙,乙丙,共3个组合,即有3种不同选法.
(5)× 因为将4枚纪念币送与4人并无顺序,故该问题是组合问题.
[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
2.若C=28,则n=( )
【导学号:95032046】
A.9 B.8
C.7 D.6
B [C==28,解得n=8.]
3.甲、乙、丙三地之间有直达的火车,相互之间的距离均不相等,则车票票价的种数是________.
3 [甲、乙、丙三地之间的距离不等,故票价不同,同距离两地票价相同,故该问题为组合问题,不同票价的种数为C==3.]
4.C=________,C=________.
【导学号:95032047】
15 18 [C==15,C=C=18.]
[合 作 探 究·攻 重 难]
组合的概念
(1)判断下列问题是组合问题还是排列问题:
①设集合A={a,b,c,d,e},则集合A的子集中含有3个元素的有多少个?
②某铁路线上有5个车站,则这条线上共需准备多少种车票?多少种票价?
③2018年元旦期间,某班10名同学互送贺年卡,表示新年的祝福,贺年卡共有多少张?
(2)已知A,B,C,D,E五个元素,写出每次取出3个元素的所有组合.
【导学号:95032048】
7
[思路点拨] 要确定是组合还是排列问题,只需确定取出的元素是否与顺序有关.
[解] (1)①因为本问题与元素顺序无关,故是组合问题.
②因为甲站到乙站,与乙站到甲站车票是不同的,故是排列问题,但票价与顺序无关,甲站到乙站,与乙站到甲站是同一种票价,故是组合问题.
③甲写给乙贺卡,与乙写给甲贺卡是不同的,所以与顺序有关,是排列问题.
(2)可按AB→AC→AD→BC→BD→CD顺序写出,即
所以所有组合为ABC,ABD,ABE,ACD,ACE,ADE,BCD,BCE,BDE,CDE.
[规律方法]
1.区分一个问题是排列问题还是组合问题,关键是看它有无“顺序”,有顺序就是排列问题,而无顺序就是组合问题.而要判定它是否有顺序的方法是:先将元素取出来,看交换元素的顺序对结果有无影响,有影响就是“有序”,也就是排列问题;没有影响就是“无序”,也就是组合问题.
2.写组合时,一般先将元素按一定的顺序排好,然后按照顺序用图示的方法逐个地将各个组合表示出来,如本题的作法,这样做直观、明了、清楚,以防重复和遗漏.
[跟踪训练]
1.(1)判断下列问题是排列问题还是组合问题:
①把当日动物园的4张门票分给5个人,每人至多分一张,而且票必须分完,有多少种分配方法?
②从2,3,5,7,11这5个质数中,每次取2个数分别作为分子和分母构成一个分数,共能构成多少个不同的分数?
③从9名学生中选出4名参加一个联欢会,有多少种不同的选法?
(2)已知a,b,c,d这四个元素,写出每次取出2个元素的所有组合.
[解] (1)①是组合问题.由于4张票是相同的(都是当日动物园的门票),不同的分配方法取决于从5人中选择哪4人,这和顺序无关.
②是排列问题,选出的2个数作分子或分母,结果是不同的.
③是组合问题,选出的4人无角色差异,不需要排列他们的顺序.
(2)可按a→b→c→d顺序写出,即
所以所有组合为ab,ac,ad,bc,bd,cd.
7
组合数公式的应用
(1)计算C-C·A;
(2)计算C+C.
【导学号:95032049】
[思路探究] 解答此类问题要恰当选择组合数公式,并注意使用组合数公式的隐含条件.
[解] (1)原式=-·(3×2×1)=210-210=0.
当n=4时,原式=C+C=5,
当n=5时,原式=C+C=16.
[规律方法]
1.在具体选择公式时,要根据原题的特点,一般地,公式C=常用于n为具体数的数目,偏向于组合数的计算,公式C=常用于n为字母的题目,偏向于解不等式或证明恒等式.
2.解题时,一定不要忘记组合数的意义.
[跟踪训练]
2.求值:C+C.
[解] 由组合数的公式的性质,
解得n=6.
所以,原式=C+C
=C+C
=12+19=31.
组合数的性质应用
[探究问题]
7
1.试用两种方法求:从a,b,c,d,e 5人中选出3人参加数学竞赛,2人参加英语竞赛,共有多少种选法?你有什么发现?你能得到一般结论吗?
[提示] 法一:从5人中选出3人参加数学竞赛,剩余2人参加英语竞赛,共C==10(种)选法.
法二:从5人中选出2人参加英语竞赛,剩余3人参加数学竞赛,共C==10(种)不同选法.
经求解发现C=C.推广到一般结论有C=C.
2.从含有队长的10名排球队员中选出6人参加比赛,共有多少种选法?
[提示] 共有C==210(种)选法.
3.在探究2中,若队长必须参加,有多少种选法?若队长不能参加有多少种选法?由探究2、3,你发现什么结论?你能推广到一般结论吗?
[提示] 若队长必须参加,共C=126(种)选法.若队长不能参加,共C=84(种)选法.
由探究2、3发现从10名队员中选出6人可分为队长参赛与队长不参赛两类,由分类加法计数原理可得:C=C+C.
一般地:C=C+C.
(1)计算:C+C+C=________;
(2)若C>C,则n的取值集合是________.
【导学号:95032050】
[思路探究] 恰当选择组合数的性质进行求值、解方程与解不等式.
(1)5 050 (2){6,7,8,9} [(1)C+C+C=C+C=C=C==5 050.
(2)由C>C,得>,所以n2-9n-10<0,得-1
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