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第二節(jié) 排列與組合
考點(diǎn)一
排 列 問 題
[例1] 3名男生,4名女生,按照不同的要求排隊(duì),求不同的排隊(duì)方案的方法種數(shù):
(1)選其中5人排成一排;
(2)排成前后兩排,前排3人,后排4人;
(3)全體站成一排,男、女各站在一起;
(4)全體站成一排,男生不能站在一起;
(5)全體站成一排,甲不站排頭也不站排尾.
[自主解答] (1)問題即為從7個(gè)元素中選出5個(gè)全排列,有A=2 520種排法.
(2)前排3人,后排4人,相當(dāng)于排成一排,共有A=5 040種排法.
(3)相鄰問題(捆綁法):男生必須站在一起,是男生的
2、全排列,有A種排法;女生必須站在一起,是女生的全排列,有A種排法;全體男生、女生各視為一個(gè)元素,有A種排法,根據(jù)分步乘法計(jì)數(shù)原理, 共有A·A·A=288種排法.
(4)不相鄰問題(插空法):先安排女生共有A種排法,男生在4個(gè)女生隔成的5個(gè)空中安排共有A種排法,故共有A·A=1 440種排法.
(5)先安排甲,從除去排頭和排尾的5個(gè)位中安排甲,有A=5種排法;再安排其他人,有A=720種排法.所以共有A·A=3 600種排法.
【互動探究】[來源:數(shù)理化網(wǎng)]
本例中若全體站成一排,男生必須站在一起,有多少種排法?
解:(捆綁法)即把所有男生視為
3、一個(gè)元素,與4名女生組成5個(gè)元素全排列,故有A·A=720種排法.
【方法規(guī)律】
1.解決排列問題的主要方法
直接法
把符合條件的排列數(shù)直接列式計(jì)算
捆綁法
相鄰問題捆綁處理,即可以把相鄰元素看成一個(gè)整體參與其他元素排列,同時(shí)注意捆綁元素的內(nèi)部排列
插空法
不相鄰問題插空處理,即先考慮不受限制的元素的排列,再將不相鄰的元素插在前面元素排列的空中
除法法
定序問題除法處理的方法,可先不考慮順序限制,排列后再除以定序元素的全排列
2.解決排列類應(yīng)用題的策略
(1)特殊元素(或位置)優(yōu)先安排的方法,即先排特殊元素或特殊位置.
(2)分排問題直排法處理.
4、
(3)“小集團(tuán)”排列問題中先集中后局部的處理方法.
[來源:]
1.(2012·遼寧高考)一排9個(gè)座位坐了3個(gè)三口之家,若每家人坐在一起,則不同的坐法種數(shù)為( )
A.3×3! B.3×(3!)3 C.(3!)4 D.9!
解析:選C 把一家三口看成一個(gè)排列,然后再排列這3家,所以滿足題意的坐法種數(shù)為A(A)3=(3!)4.
2.(2014·南充模擬)將5名實(shí)習(xí)教師分配到高一年級的3個(gè)班實(shí)習(xí),每班至少1名,最多2名,則不同的分配方案有( )
A.30種 B.90種 C.180種
5、D.270種
解析:選B 選分組,再排列.分組方法共有,因此共有·A=90.
考點(diǎn)二
組 合 問 題
[例2] (1)若從1,2,3,…,9這9個(gè)整數(shù)中同時(shí)取4個(gè)不同的數(shù),其和為偶數(shù),則不同的取法的種數(shù)是( )
A.60 B.63 C.65 D.66
(2)(2013·重慶高考)從3名骨科、4名腦外科和5名內(nèi)科醫(yī)生中選派5人組成一個(gè)抗震救災(zāi)醫(yī)療小組,則骨科、腦外科和內(nèi)科醫(yī)生都至少有1人的選派方法種數(shù)是________(用數(shù)字作答).
[自主解答] (1)因?yàn)閺?,2,3,…,9中共有4個(gè)不同的偶數(shù)和5個(gè)不同
6、的奇數(shù),要使和為偶數(shù),則4個(gè)數(shù)全為奇數(shù),或全為偶數(shù),或2個(gè)奇數(shù)和2個(gè)偶數(shù),故有C+C+CC=66種不同的取法.
(2)按每科選派人數(shù)分為3,1,1和2,2,1兩類.
當(dāng)選派人數(shù)為3,1,1時(shí),有3類,共有CCC+CCC+CCC=200種選派方法.
當(dāng)選派人數(shù)為2,2,1時(shí),有3類,共有CCC+CCC+CCC=390種選派方法.
故共有590種選派方法.
[答案] (1)D (2)590
【方法規(guī)律】
1.解決組合應(yīng)用題的一般思路
首先整體分類,要注意分類時(shí),不重復(fù)不遺漏,用到分類加法計(jì)數(shù)原理;然后局部分步,用到分步乘法計(jì)數(shù)原理.
2.組合問題的常見題型及解題思路
常見題型有
7、選派問題,抽樣問題,圖形問題,集合問題,分組問題.解答組合應(yīng)用題時(shí),要在仔細(xì)審題的基礎(chǔ)上,分清問題是否為組合問題,對較復(fù)雜的組合問題,要搞清是“分類”還是“分步”解決,將復(fù)雜問題通過兩個(gè)原理化歸為簡單問題.
3.含有附加條件的組合問題的常用方法
通常用直接法或間接法,應(yīng)注意“至少”“最多”“恰好”等詞的含義的理解,對于涉及“至少”“至多”等詞的組合問題,既可考慮反面情形即間接求解,也可以分類研究進(jìn)行直接求解.
1.某校開設(shè)A類選修課3門,B類選修課4門,一位同學(xué)從中選3門.若要求兩類課程中各至少選一門,則不同的選法的種數(shù)為( )
A.30 B.35 C.42
8、 D.48
解析:選A 法一:分兩種情況:(1)2門A,1門B,有CC=12種選法;(2)1門A,2門B,有CC=3×6=18種選法.所以共有12+18=30種選法.
法二:排除法:A類3門,B類4門,共7門,選3門,A,B各至少選1門,有C-C-C=35-1-4=30種選法.[來源:]
2.兩人進(jìn)行乒乓球比賽,先贏3局者獲勝,決出勝負(fù)為止,則所有可能出現(xiàn)的情形(各人輸贏局次的不同視為不同情形)種數(shù)為( )
A.10 B.15 C.20 D.30
解析:選C 分三種情況:恰好打3局,有2種情形;恰好打4局(一人前3局中贏2局,輸
9、1局,第4局贏),共有2C=6種情形;恰好打5局(一人前4局中贏2局,輸2局,第5局贏),共有2C=12種情形.所有可能出現(xiàn)的情形種數(shù)為2+6+12=20.
高頻考點(diǎn)
考點(diǎn)三 排列與組合的綜合應(yīng)用
1.排列與組合是高中數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,也是高考命題的一個(gè)熱點(diǎn),多以選擇題或填空題的形式呈現(xiàn),試題難度不大,多為容易題或中檔題.
2.高考對排列與組合綜合應(yīng)用題的考查主要有以下幾個(gè)命題角度:
(1)相鄰問題;
(2)相間問題;
(3)特殊元素(位置)問題;
(4)多元問題等.
[例3] (1)(2013·煙臺模擬)有4張分別標(biāo)有數(shù)字1,2,3,4的紅
10、色卡片和4張分別標(biāo)有數(shù)字1,2,3,4的藍(lán)色卡片,從這8張卡片中取出4張卡片排成一行,如果取出的4張卡片所標(biāo)的數(shù)字之和等于10,則不同的排法共有______種(用數(shù)字作答).
(2)(2014·西安模擬)某地奧運(yùn)火炬接力傳遞路線共分6段,傳遞活動分別由6名火炬手完成.如果第一棒火炬手只能從甲、乙、丙三人中產(chǎn)生,最后一棒火炬手只能從甲、乙兩人中產(chǎn)生,則不同的傳遞方法共有________種(用數(shù)字作答).
[自主解答] (1)取出的4張卡片所標(biāo)數(shù)字之和等于10,共有三種情況:1144,2233,1234.
所取卡片是1144的共有A種排法.所取卡片是2233的共有A種排法.
所取
11、卡片是1234,則其中卡片顏色可為無紅色,1張紅色,2張紅色,3張紅色,全是紅色,共有A+CA+CA+CA+A=16A種排法,
所以共有18A=18×4×3×2×1=432種排法.
(2)甲傳第一棒,乙傳最后一棒,共有A種方法.
乙傳第一棒,甲傳最后一棒,共有A種方法.
丙傳第一棒,共有C·A種方法.
由分類加法計(jì)數(shù)原理得,共有A+A+C·A=96種方法.
[答案] (1)432 (2)96
排列與組合綜合問題的常見類型及解題策略
(1)相鄰問題捆綁法.在特定條件下,將幾個(gè)相關(guān)元素視為一個(gè)元素來考慮,待整個(gè)問題排好
12、之后,再考慮它們“內(nèi)部”的排列.
(2)相間問題插空法.先把一般元素排好,然后把特定元素插在它們之間或兩端的空當(dāng)中,它與捆綁法有同等作用.
(3)特殊元素(位置)優(yōu)先安排法.優(yōu)先考慮問題中的特殊元素或位置,然后再排列其他一般元素或位置.
(4)多元問題分類法.將符合條件的排列分為幾類,而每一類的排列數(shù)較易求出,然后根據(jù)分類計(jì)數(shù)原理求出排列總數(shù).
1.8名學(xué)生和2位老師站成一排合影,2位老師不相鄰的排法種數(shù)為( )
A.AA B.AC C.AA D.AC
解析:選A 相間問題用插空法,8名學(xué)生先排,有A種排法,產(chǎn)生9個(gè)空,2位老師插空,有A種排法,所以最
13、終有AA種排法.
2.3位男生和3位女生共6位同學(xué)站成一排,若男生甲不站兩端,3位女生中有且只有兩位女生相鄰,則不同排法的種數(shù)為( )
A.360 B.288 C.216 D.96
解析:選B 先保證3位女生中有且只有兩位女生相鄰,則有C·A·A·A種排法,再從中排除甲站兩端的排法,所以所求排法種數(shù)為C·A·A·A-2C·A·A·A=6×(6×12-24)=288.
3.將4名大學(xué)生分配到3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)去當(dāng)村官,每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少一名,則不同的分配方案有
14、________種(用數(shù)字作答).
解析:選出兩人看成一個(gè)整體,再全排列.共有C·A=36種分配方案.
答案:36
———————————[課堂歸納——通法領(lǐng)悟]———————————
1個(gè)識別——排列問題與組合問題的識別方法
識別方法
排列
若交換某兩個(gè)元素的位置對結(jié)果產(chǎn)生影響,則是排列問題,即排列問題與選取元素順序有關(guān)
組合
若交換某兩個(gè)元素的位置對結(jié)果沒有影響,則是組合問題,即組合問題與選取元素順序無關(guān)
3個(gè)注意點(diǎn)——求解排列與組合問題的三個(gè)注意點(diǎn)
(1)解排列與組合綜合題一般是先選后排,或充分利用元素的性質(zhì)進(jìn)行分類、分步,再利用兩個(gè)原理作最后處理.
(2)解受條件限制的組合題,通常用直接法(合理分類)和間接法(排除法)來解決.分類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一,避免出現(xiàn)重復(fù)或遺漏.
(3)對于選擇題要謹(jǐn)慎處理,注意等價(jià)答案的不同形式,處理這類選擇題可采用排除法分析選項(xiàng),錯(cuò)誤的答案都有重復(fù)或遺漏的問題.
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