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高中数学排列组合知识总结
2025-09-26 21:55:08 责编:小OO
文档
排列组合问题的解题策略

排列组合综合问题的一般解题规律:

1)使用“分类计数原理”还是“分步计数原理”要根据我们完成某件事时采取的方式而定:“分类”表现为其中任何一类均可完成所给的事件,所以分类计数原理强调完成一件事情的几类办法互不干扰,相互,不论哪类办法都能将事情单独完成;而“分步”必须把各步骤均完成才能完成所给事件,所以分步计数原理强调各步骤缺一不可,需要依次完成所有步骤才能完成这件事,步与步之间互不影响,即前步用什么方法不影响后面的步骤采用的方法。        

2)排列与组合定义相近,它们的区别在于是否与顺序有关。

3)处理排列、组合综合问题,一般思想是先选元素(组合),后排列,按元素的性质进行“分类”和按事件的过程“分步”,始终是处理排列、组合问题的基本原理和方法,掌握分类和分步的基本技能,达到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。

总之,解决排列组合问题的基本规律,即:分类相加,分步相乘,排组分清,加乘明确;有序排列,无序组合;正难则反,间接排除等。

下面介绍几种常用的解题方法和策略。

一、特殊元素——优先考虑法。

对于特殊元素(位置)的排列组合问题,一般先考虑特殊,再考虑其他。

例1、 用0,2,3,4,5,五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有(B )。

A. 24个    B.30个    C.40个     D.60个

例2. (1995年上海高考题) 1名老师和4名获奖学生排成一排照像留念,若老师不排在两端,则共有不同的排法   种.                  (72种)

                                

二.正难则反——总体排除法。

对于含“至多”或“至少”的排列组合问题,若直接解答多需进行复杂讨论,可以考虑“总体去杂”,即将总体中不符合条件的排列或组合删除掉,从而计算出符合条件的排列组合数的方法.

例3、从4台甲型和5台乙型电视机中任意取出3台,其中至少要甲型与乙型电视机各一台,则不同的取法共有(  )种.   故选C.

A.140种       B.80种       C.70种        D.35种

例4.(1996年全国高考题)正六边形的中心和顶点共7个点,以其中3个点为顶点的三角形共有多少个.

解:从7个点中取3个点的取法有 种,但其中正六边形的对角线所含的中心和顶点三点共线不能组成三角形,有3条,所以满足条件的三角形共有 35-3=32个.

三.相邻问题——用捆绑法。

在解决几个元素要求相邻的问题时,先整体考虑,将相邻的元素“捆绑”起来,看作一“大”元素与其余元素排列,然后再考虑大元素内部各元素间顺序。

例5、7名学生站成一排,甲、乙必须站在一起有多少不同排法?

例6、有8本不同的书;其中数学书3本,外语书2本,其它学科书3本.若将这些书排成一列放在书架上,让数学书排在一起,外语书也恰好排在一起的排法共有(  )种.(A55 A33 A22=1440(种))

四.不相邻问题——用插空法”。

不相邻问题是指要求某些元素不能相邻,由其它元素将它们隔开.解决此类问题可以先将其它元素排好,再将所指定的不相邻的元素插入到它们的间隙及两端位置.

例7、 7名学生站成一排,甲乙互不相邻有多少不同排法?

例8、用1、2、3、4、5、6、7、8组成没有重复数字的八位数,要求1与2相邻,2与4相邻,5与6相邻,而7与8不相邻。这样的八位数共有(  )个.(A22 A22 A33 A42=288(种))

五.顺序固定问题——用等几率相除法。

对于某几个元素按一定的顺序排列问题,可先把这几个元素与其他元素一同进行全排列,然后用总的排列数除于这几个元素的全排列数。

例9、 6个人排队,甲、乙、丙三人按“甲---乙---丙”顺序排的排队方法有多少种?

分析:不考虑附加条件,排队方法有A66种,而其中甲、乙、丙的A33种排法中只有一种符合条件。故符合条件的排法有A66 ÷A33 =120种。(或A63种)

例10、 4个男生和3个女生,高矮不相等,现在将他们排成一行,要求从左到右女生从矮到高排列,有多少种排法。

解:先在7个位置中任取4个给男生,有A74 种排法,余下的3个位置给女生,只有一种排法,故有A74 种排法。(也可以是A77 ÷A33种)

六.附加条件多——枚举法。

题中附加条件多,特殊元素或特殊位置多(3个以上),直接解决困难时,将每种情况逐个列出。

例11.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的方格中,每方格填1个,方格标号与所填数字均不相同的填法种数有(     )

A.6               B.9            C.11             D.23

解:第一方格内可填2或3或4,如第一填2,则第二方格可填1或3或4,若第二方格内填1,则后两方格只有一种方法;若第二方格填3或4,后两方格也只有一种填法。一共有9种填法,故选B

七、多元问题——分类讨论法

对于元素多,选取情况多,可按要求进行分类讨论,最后总计。

例12.(2003年北京春招)某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个节目插入原节目单中,那么不同插法的种数为(A  )

A.42           B.30           C.20           D.12

八、排列组合混合问题——先选后排法

对于排列组合的混合应用题,可采取先选取元素,后进行排列的策略.

例13.(2002年北京高考)12名同学分别到三个不同的路口进行车流量的调查,若每个路口4人,则不同的分配方案共有(     )故选A。

A、种      B、种      C、种     D、种

例14.(2003年北京高考试题)从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种中选出3种,分别种在不同土质的三块土地上,其中黄瓜必须种植,不同的种植方法共有( )选C.

A.24种          B.18种          C.12种         D.6种

九、元素相同问题——隔板法。

对于元素相同问题,构造一个隔板模型来解决问题。

例15、方程a+b+c+d=12有多少组正整数解? 

例16.有10个运动员名额,分给7个班,每班至少一个,有多少种分配方案? 

解:因为10个名额没有差别,把它们排成一排。相邻名额之间形成9个空隙。在9个空档中选6个位置插个隔板,可把名额分成7份,对应地分给7个班级,每一种插板方法对应一种分法共有种分法。

十.平均分组问题。

例17. 6本不同的书平均分成3堆,每堆2本共有多少分法?

 解: 分三步取书得种方法,但这里出现重复计数的现象,不妨记6本书为ABCDEF,若第一步取AB,第二步取CD,第三步取EF该分法记为(AB,CD,EF),则中还有 (AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB)(EF,CD,AB),(EF,AB,CD)共有种取法 ,而这些分法仅是(AB,CD,EF)一种分法,故共有种分法。

排列组合练习题:

1、将13个球队分成3组,一组5个队,其它两组4个队, 有多少分法?()

2、10名学生分成3组,其中一组4人, 另两组3人但正副班长不能分在同一组,有多少种不同的分组方法        (1540)

3、某校高二年级共有六个班级,现从外地转入4名学生,要安排到该年级的两个班级且每班安排2名,则不同的安排方案种数为______()

4、10个相同的球装5个盒中,每盒至少一有多少装法?  

5、求这个方程组的自然数解的组数   

6、由0,1,2,3,4,5可以组成多少个没有重复数字五位奇数.

解:由于末位和首位有特殊要求,应该优先安排,以免不合要求的元素占了这两个位置.    

   先排末位共有

   然后排首位共有

   最后排其它位置共有

   由分步计数原理得

7、 7人站成一排 ,其中甲乙相邻且丙丁相邻, 共有多少种不同的排法.

8、练习题:某人射击8,命中4,4命中恰好有3连在一起的情形的不同种数为  20 

9、.一个晚会的节目有4个舞蹈,2个相声,3个独唱,舞蹈节目不能连续出场,则节目的出场顺序有多少种?种

10、某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个新节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为  30

11、7人排队,其中甲乙丙3人顺序一定共有多少不同的排法

解:(倍缩法)对于某几个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后用总排列数除以这几个元素之间的全排列数,则共有不同排法种数是: 

   (空位法)设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有种方法,其余的三个位置甲乙丙共有 1种坐法,则共有种方法。

           思考:可以先让甲乙丙就坐吗?

 (插入法)先排甲乙丙三个人,共有1种排法,再把其余4四人依次插入共有          方法

12、10人身高各不相等,排成前后排,每排5人,要求从左至右身高逐渐增加,共有多少排法?        

13、有5个不同的小球,装入4个不同的盒内,每盒至少装一个球,共有多少不同的装法.

解:第一步从5个球中选出2个组成复合元共有种方法.再把4个元素(包含一个复合元素)装入4个不同的盒内有种方法,根据分步计数原理装球的方法共有

14、一个班有6名战士,其中正副班长各1人现从中选4人完成四种不同的任务,每人完成一种任务,且正副班长有且只有1人参加,则不同的选法有 192 种

15.在一次演唱会上共10名演员,其中8人能能唱歌,5人会跳舞,现要演出一个2人唱歌2人伴舞的节目,有多少选派方法

解:10演员中有5人只会唱歌,2人只会跳舞3人为全能演员。选上唱歌人员为标准进行研究,只会唱的5人中没有人选上唱歌人员共有种,只会唱的5人中只有1人选上唱歌人员种,只会唱的5人中只有2人选上唱歌人员有种,由分类计数原理共有

种。

16.设有编号1,2,3,4,5的五个球和编号1,2,3,4,5的五个盒子,现将5个球投入这五个盒子内,要求每个盒子放一个球,并且恰好有两个球的编号与盒子的编号相同,有多少投法

解:从5个球中取出2个与盒子对号有种还剩下3球3盒序号不能对应,利用实际操作法,如果剩下3,4,5号球, 3,4,5号盒3号球装4号盒时,则4,5号球有只有1种装法,同理3号球装5号盒时,4,5号球有也只有1种装法,由分步计数原理有种 

3号盒        4号盒        5号盒 

17.同一寝室4人,每人写一张贺年卡集中起来,然后每人各拿一张别人的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有多少种?   (9)

18.给图中区域涂色,要求相邻区 域不同色,现有4种可选颜色,则不同的着色方法有 72种

19.(2000年全国高考题)乒乓球队的10名队员中有3名主力队员,派5名队员参加比赛,3名主力队员要安排在第一、三、五位置,其余7名队员选2名安排在第二、四位置,那么不同的出场安排共有   种.      (252种.)       下载本文

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