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排列组合的应用

2020-09-08 来源:小侦探旅游网
排列组合应用(一)排列

解排列问题,首先必须认真审题,明确问题是否是排列问题,那 是否有序,抓住问题本质特征,灵活运用基本原理和公式进行分析, 同时要讲究一些基本策略与方法技巧。 1、特殊元素的“优先按排法” 。

例 1、用 0、 1、2、3、4 这五个数字,组成没有重复的三位数,其中 偶数共有多少?(分析) 由于三位数是偶数,故末尾数字必须是偶数,以“ 0”不能 排在首位,所以“ 0”就是其中特殊元素,优先按排。按“ 0”在末尾 和不在末尾分为两类。共 A24+A 12 A 13 A 13 =30种。

2、相邻问题有“捆绑法”。对于某几个元素要求相邻的排列问题,可 将先相邻的元素“捆绑”起来,作为一个“大”的元素,与其他元素 排列,然后再对相邻元素的内部进行排列。

例 2、 7 人站成一排照相,要求甲、乙、丙三人相邻有多少种不同的 排法?

(分析)先把甲乙丙三人“捆绑“看作一个元素,与其余 4 个元素进 行排列再对甲、乙、丙三人进行排列。共 A55A 33种。

3、不相邻问题有“插空法” 。对于某几个元素不相邻的排列问题,可 先将其他元素排好, 然后再将不相邻的元素在已排好的元素之间及两 端的空隙间插入即可。

例 3、 7 人站成一排照相,要求甲、乙、丙三人不相邻有多少种不同 的排法?

分析)先让其余 4 人站好,有 A 44种排法,这时有 5 个“空隙”可 供甲、乙、丙选取,即 A 53种。共 A 44 A 35种排法。

4、间接法或淘汰法。 理解题中的要求,把不符合要求的除去,此时 应注意既不能多减也不能少减。

例 4、5 名男生,5 名女生排成一行,其中 5 名男生不排在一起,有 几种排法?

(分析)先计算出 10人的全排列数,再减去 5 名男生排在一起的排 列数即可。共 A 1100 —A 55A 66排法。

5、合理分类与准确分步。 解含有约束条件的排列组合问题,应按元 素的性质进行分类,事情发生的连续性分步,做到分类标准明确,分 步层次清楚,不重不漏。

例 5、五人从左到右站成一排, 其中甲不站排头, 乙不站第二个位置, 共有多少种不同站法

(分析)若甲在第二位置上其余 4人可自由按排,有A 4种; 若甲在第 3、4、5位置上,则乙可站在其他 3 个位置上,有 A13A13A33 种;共A4 +

A3A;A3种排法。

或用间接法:①甲在第一位置,乙在第二位置有 A 3种;②甲在第一 位置,乙不在第二位置有 A3A3种;③甲不在第一位置,乙在第二位 置有A3A3种;即共有A 3+ A3A3+ A3A3种不符合要求,则符合要求 的有 A5—(A3 + A

;A3+ A;A3)种。

6、顺序固定问题有“除法” 。对于某几个元素顺序一定的排列问题, 可先将这几个元素与其他元素一同进行排列, 然后用总的排列数除以 这几个元素的全排列数。

例7、五人排列,甲在乙前面的排法有多少种?

(分析)先将5人全排列有A5种排法,而甲、乙之间排法有A2种排 法,而甲在乙前的排法只有一种符合,故符合条件的排法有 笃种。

A2

例8由1、2、3、4、5、6六个数字可组成多少个无重复且是 6的 倍数的五位数?

(分析)6的倍数的数既是2的倍数不是3的倍数,其中3的倍数又 满足“各个数位上的数字和是3的倍数”的特征。把6个数字分成4 组:(1, 5)(2, 4)(3)(6),每组数字之和为3的倍数,因而可分 成两类,一类由1、5、2、4、6作为数码,另一类由1、5、2、4、3 作为数码,且末尾数字为偶数即可。第一类有 A; A 4种,第二类有共 有A;A:种,共有A3A4+ A2A4种。

巩固练习

1、 有3名男生、4名女生、排成一排

(1)选其中5人排成一行(2)甲只能在中间或两头(3)甲、乙二 人

必须在两头(4)甲不在排头,乙不在排尾(5)男生、女生 各站一边(6)男生必须排在一起(7)男生、女生各不相邻(8) 男生不能相邻(9)甲、乙、丙三人中甲必须在前,丙必须在后, 但三人不一定相邻(10)甲、乙中间必须有3人,各有多少种

不同的排法

(答案)(1) A5 (2) A;A6 (3) A2A5 (4) 3720 (5) A3A4A2 (6)

A3A5 (7) A3A4

(8) A4A5 (9)

峑(10)

Z

2、 由数字0、1、2、2、4、5组成(各位上数字不允许重复)(1)

多少六位数? ( 2)多少个六位偶数(3)多少个被5整除的五 位数? (4)多少个被3整除的五位数(5)比240135大的六位 数有多少个?允许重复呢?

例1求不同的排法种数: (1) (2) (3) (4)

6男2女排成一排,2女相邻; 6男2女排成一排,2女不能相邻; 4男4女排成一排,同性者相邻; 4男4女排成一排,同性者不能相邻.

例3 某小组6个人排队照相留念. (1) (2) 种排法? (3)

若排成一排照相,甲、乙两人必须在一起,有多少种不同的排法? 若分成两排照相,前排 2人,后排4人,有多少种不同的排法?

若分成两排照相,前排 2人,后排4人,但其中甲必须在前排,乙必须在后排,有多少

⑷ 若排成一排照相,其中甲必在乙的右边,有多少种不同的排法? (5) (6)

若排成一排照相,其中有 3名男生3名女生,且男生不能相邻有多少种排法? 若排成一排照相,且甲不站排头乙不站排尾,有多少种不同的排法?

(答案)(1)A;A: (2)312(3)216(4)216(5)407

(二)组合

组合与排列有许多联系,在解决组合问题中常借用解决排列问题的方 法。以下是解决组合问题的几种方法 1、 直接法或间接法

例1、在100件产品中有98件合格品,2件次品。从这100件产品中

任意取出3件(1) 一共有多少种不同的取法(2)恰好取出1

1 (答案)(1)C9 (2)C;C;8(3) C2C;9

件次品,有多少种取法(3)至少有1件次品,有多少种取法?

练习:要从12人中选出5人去参加一项活动,按下列要求有多少种 不同选法? ( 1)A、B、C三人必须入选(2)A、B、C三人不能入 选(3)A、B、C三人只有一人入选(4)A、B、C三人至少一人入 选(5)A、B、C三人至多二人入选

(答案)(1)C 2 (2)C 9 (3)C 3 C 9 (4)C 3 C 4 +C 3 C 3 +C 3 C 2 (5)C0C5+ C3C4 +

23 2、分组分配

(或 c: -

2例2、六本不同的书按下列条件各有多少种不同的分法?

(1) 分给甲、乙、丙三人,每人两本子(2)分成三份,每份两本(3)

分成三份,一份一本,一份二本,一份三本(4)分给甲、乙、 丙三人,一人一本,一人二本,一人三本

(分析)(1)先分给甲有C6种,再分给乙有C4种,最后为丙有C2种, 共 C2 C4 C2=90种

(2) 问题(1)也可以分成两步完成:第一步先把六本书均分成三份, 设有x种分法,第二步把已分好的书分给甲、乙、丙三人有 A3种,即 有xA3= C6 C2 C2

C2C 2C2

X

= CT = 15 种

说明:(1) (2)两题的区别在于(2)只分组不分配,(1)既分组又 分配。那么为什么在(2)中也就是只分组的问题中要除去 Am呢? 比如A、B、C、D四个元素要均分为两组,先取 AB再取CD为一 种即{ CB或先取CD再取AB为另一种即{CD,由于只分组即AB

与CD间是无序的因而只能算一种分法。因而“分组分配”有如下一 般结论:

C n C n

a)将2n个元素均分为两组方法数:筈1种 b)

C n C n C n

3n个元素均分为三组方法数:CCC种

3!

3n2nnn n c) 将kn个元素均分为k组方法数:CC2种。

kn)n. nn k!

d) 将n个元素均分为 m组每组r个(m汀二n )方法数:

m!

m m!

e) 若再将m! 组分配给m个对象,则分配方法有

r

c

:c Cnlr •••C2rCr3、隔板法

例3、某中学从高中7个班中选出12名学生组成校代表队,参加市 课外知识竞赛,使代表中每个班至少有 1人参加的选法有多少种? (分析)由于 12 个名额是不可区分的,所以将问题转化为:把排成 一行的 12 个“ 0”分成 7 份的不同方法数。 12 个“ 0”形成 11个空 隙,

(答

C^G1 用6个隔板可将其分成7组,有C6i种不同的插法,即C:i=462种。 练习: 10个相同的球放入 6 个盒中,每个盒中至少一个的放法有多 少种。 (答案) C95=126

4、 插空法

例 4、某城市新修建的一条道路上有 12 盏路灯,为了节约用电又不 影响照明,可以熄灭其中的 3 盏,但两端的灯不能熄,也不能熄灭相 邻的两盏灯,则熄灭的方法共有多少种?

(分析)把要熄灭的三盏灯去掉,有九盏灯亮着,则有 8 个空隙,在 这8个空隙中安排3盏灯故有C3种。

练习:一排无区别的座位 10个, 3 个人来坐,都不能坐两头,且两 人之间至少有一个座位,问有多少种不同的坐位? (答案) C36 5、 递推法

例 5、一楼梯共 10 级,如果规定每次只能跨下一级或两级,要走上 这 10 级楼梯,共有多少种不同的走法?

(分析)设上n级楼梯的走法为an种,则ai=1,a2=2,当n》2时,上n 级楼梯的走法可分两类:一类是最后一步跨一级有 an-1种走法,另一 类是最后一步跨二级有an-2种走法,则有an= an-1+环-2

由 a3=a2+a1=3,a 4=a3+a2=5,a 5=a4+a3=8,a 6=a5+a4=13,a7=a6+a5=21,a 8=34, a?=55,a io=89

练习:一个楼梯共18级台阶,一步可跨一级或两级台阶,若 12步 登完共有多少种不同的走法?

3 先分一本,再分二本,最后分三本,即得分三组的方法数 共有c;c2c3=6O种

x y = 12 (分析)一步一台阶x个,一步二台阶y个则有 x- y18得

;、x=6,y=6,即无论哪种走法都有6个一步一台阶6个一步二台阶的, 因而转化为求12步中任选6步的不同选法:C:2=924

巩固练习

1、 从五双不同鞋子中任取 4只,4只鞋子中至少有2只配在一双 的可能性有多少种?

2、 有20个不加区别的小球放入编号为1、2、3的三个盒子中,要 求

每个盒子内的球数不少于盒子的编号数,问有多少种不同的 放法? 3、 某校高二年级共有6个班,现从外地转入4名学生要按排到该 年级

的两个班,每班二名有多少不同的方案?

4、 四个不同的小球放入编号为1、2、3、4的四个盒子则恰好一个 空

盒的放法有多少种?

5、 平面内有n个点,如果有m个点共线,其余各点任何三点不共 线,

则这几个点能形成多少条直线?多少个三角形? (答案)1、130 2、C: 3、C2C2 5、Cn - Cm+1,Cn - Cm4、C4A3=144

(4) 先要把收分成三组有C6c5c3=60种,再分配给三人有A3种

共有 A3c6c5c3=36O种。

练习:六本不同的书,分成3组,1组4本,其余各1本有多少种分 法?

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