排列组合若干小问题

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排列组合若干小问题

公主 星星之火

发布日期:2011-08-27 22:34:38

排列组合问题是高考的必考题,它联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,不易掌握,实践证明,掌握题型和解题方法,识别模式,熟练运用,是解决排列组合应用题的有效途径;下面就谈一谈排列组合应用题的解题策略.

1相邻问题捆绑法:

题目中规定相邻的几个元素捆绑成一个组,当作一个大元素参与排列.

. 五人并排站成一排,如果必须相邻且 在的右边,那么不同的排法种数有

A60 B48 C36 D24

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,答案: .

2.相离问题插空排:

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.

.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(

A1440 B3600 C4820 D4800

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 种,选 .

3.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.

.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(

A24 B60 C90 D120

解析: 在的右边与 在 的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,即 种,选 .

4.标号排位问题分步法:

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.

.将数字1234填入标号为1234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(

A6 B9 C11 D23

解析:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选 .








公主 星星之火

发布日期:2011-08-27 22:33:31


5.有序分配问题逐分法:

有序分配问题指把元素分成若干组,可用逐步下量分组法.

.1)有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的选法种数是(

A1260 B2025 C2520 D5040

解析:先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人承担乙项任务,第三步从另外的7人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有 种,选 .

212名同学分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同的分配方案有(

A、种 B、 种 C、 种 D、 种

答案: .

6.全员分配问题分组法:

分配的元素多于对象且每一对象都有元素分配时常用先分组再分配

.14名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种?

解析:把四名学生分成3组有 种方法,再把三组学生分配到三所学校有 种,故共有种方法.

25本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为(

A480 B240 C120 D96

答案: .

7.名额分配问题隔板法:

710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.

8.限制条件的分配问题分类法:

.某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案?

解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:

①若甲乙都不参加,则有派遣方案种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有 方法,所以共有 ;③若乙参加而甲不参加同理也有种;④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另外两个城市有 种,共有 方法.所以共有不同的派遣方法总数为 种.

9.多元问题分类法:

元素多,取出的情况也多种,可按结果要求分成不相容的几类情况分别计数,最后总计.

例(1)由数字012345组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的共有(

A210 B300 C464 D600

解析:按题意,个位数字只可能是012345种情况,分别有 个,

个,合并总计300, .

2)从123…,100100个数中,任取两个数,使它们的乘积能被7整除,这两个数的取法(不计顺序)共有多少种?

解析:被取的两个数中至少有一个能被7整除时,他们的乘积就能被7整除,将这100个数组成的集合视为全集I,能被7整除的数的集合记做 共有14个元素,不能被7整除的数组成的集合记做 共有86个元素;由此可知,从中任取2个元素的取法有 ,从中任取一个,又从 中任取一个共有 ,两种情形共符合要求的取法有 种.

3)从123,…,100100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.

 
公主 星星之火

发布日期:2011-08-27 22:33:52


10.交叉问题集合法:

某些排列组合问题几部分之间有交集,可用集合中求元素个数公式

.

.6名运动员中选出4人参加4× 100米接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少种不同的参赛方案?

解析:设全集=6人中任取4人参赛的排列},A={甲跑第一棒的排列},B={乙跑第四棒的排列},根据求集合元素个数的公式得参赛方法共有:

.

11.定位问题优先法:

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。

.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。.

12.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。

.16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(

A36 B120 C720 D1440

解析: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,选 .

28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: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.

13.“至少”“至多”问题用间接排除法或分类法:

.4台甲型和5台乙型电视机中任取3台,其中至少要甲型和乙型电视机各一台,则不同的取法共有(

A140 B80 C70 D35

解析1:逆向思考,至少各一台的反面就是分别只取一种型号,不取另一种型号的电视机,故不同的取法共有种,.

解析2:至少要甲型和乙型电视机各一台可分两种情况:甲型1台乙型2台;甲型2台乙型1台;故不同的取法有 台, .

14.选排问题先取后排法:

从几类元素中取出符合题意的几个元素,再安排到一定的位置上,可用先取后排法.

.1)四个不同球放入编号为1234的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种?

解析:先取四个球中二个为一组,另二组各一个球的方法有种,再排:在四个盒中每次排3个有 种,故共有 种.

29名乒乓球运动员,其中男5名,女4名,现在要进行混合双打训练,有多少种不同的分组方法?

解析:先取男女运动员各2名,有种,这四名运动员混和双打练习有 中排法,故共有种.

 
公主 星星之火

发布日期:2011-08-27 22:34:18


15.部分合条件问题排除法:

在选取的总数中,只有一部分合条件,可以从总数中减去不符合条件数,即为所求.

.1)以正方体的顶点为顶点的四面体共有(

A70 B64 C58 D52

解析:正方体8个顶点从中每次取四点,理论上可构成四面体,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个.

2)四面体的顶点和各棱中点共10点,在其中取4个不共面的点,不同的取法共有(

A150 B147 C144 D141

解析:10个点中任取4个点共有 种,其中四点共面的有三种情况:①在四面体的四个面上,每面内四点共面的情况为,四个面共有 个;②过空间四边形各边中点的平行四边形共3个;③过棱上三点与对棱中点的三角形共6.所以四点不共面的情况的种数是 种.

16.圆排问题单排法:

把 个不同元素放在圆周个无编号位置上的排列,顺序(例如按顺时钟)不同的排法才算不同的排列,而顺序相同(即旋转一下就可以重合)的排法认为是相同的,它与普通排列的区别在于只计顺序而首位、末位之分,下列个普通排列:

在圆排列中只算一种,因为旋转后可以重合,故认为相同,个元素的圆排列数有 种.因此可将某个元素固定展成单排,其它的元素全排列.

.5对姐妹站成一圈,要求每对姐妹相邻,有多少种不同站法?

解析:首先可让5位姐姐站成一圈,属圆排列有种,然后在让插入其间,每位均可插入其姐姐的左边和右边,有2种方式,故不同的安排方式 种不同站法.

说明:从个不同元素中取出 个元素作圆形排列共有 种不同排法.

17.可重复的排列求幂法:

允许重复排列问题的特点是以元素为研究对象,元素不受位置的约束,可逐一安排元素的位置,一般地个不同元素排在个不同位置的排列数有 种方法.

.6名实习生分配到7个车间实习共有多少种不同方法?

解析:完成此事共分6步,第一步;将第一名实习生分配到车间有7种不同方案,第二步:将第二名实习生分配到车间也有7种不同方案,依次类推,由分步计数原理知共有种不同方案.

18.复杂排列组合问题构造模型法:

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.

.马路上有编号为123…,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对模型,在6盏亮灯的5个空隙中插入3盏不亮的灯种方法,所以满足条件的关灯方案有10.

19.元素个数较少的排列组合问题可以考虑枚举法:

.设有编号为12345的五个球和编号为12345的盒子现将这5个球投入5个盒子要求每个盒子放一个球,并且恰好有两个球的号码与盒子号码相同,问有多少种不同的方法?

解析:从5个球中取出2个与盒子对号有 种,还剩下3个球与3个盒子序号不能对应,利用枚举法分析,如果剩下345号球与345号盒子时,3号球不能装入3号盒子,当3号球装入4号盒子时,45号球只有1种装法,3号球装入5号盒子时,45号球也只有1种装法,所以剩下三球只有2种装法,因此总共装法数为 种.

20.复杂的排列组合问题可用分解与合成法:

.130030能被多少个不同偶数整除?

解析:先把30030分解成质因数的形式:30030=2×3×5×7×11×13;依题意偶因数2必取,35711135个因数中任取若干个组成成积,所有的偶因数为

.

2)正方体8个顶点可连成多少队异面直线?

解析:因为四面体中仅有3对异面直线,可将问题分解成正方体的8个顶点可构成多少个不同的四面体,从正方体8个顶点中任取四个顶点构成的四面体有个,所以8个顶点可连成的异面直线有3×58=174.

21.利用对应思想转化法:

对应思想是教材中渗透的一种重要的解题方法,它可以将复杂的问题转化为简单问题处理.

.1)圆周上有10点,以这些点为端点的弦相交于圆内的交点有多少个?

解析:因为圆的一个内接四边形的两条对角线相交于圆内一点,一个圆的内接四边形就对应着两条弦相交于圆内的一个交点,于是问题就转化为圆周上的10个点可以确定多少个不同的四边形,显然有 个,所以圆周上有10点,以这些点为端点的弦相交于圆内的交点有个.

2)某城市的街区有12个全等的矩形组成,其中实线表示马路,从 到 的最短路径有多少种?

解析:可将图中矩形的一边叫一小段,从到 最短路线必须走7小段,其中:向东4段,向北3段;而且前一段的尾接后一段的首,所以只要确定向东走过4段的走法,便能确定路径,因此不同走法有 种.

 
公主 星星之火

发布日期:2011-08-27 22:34:38


22用数列思想解四个小题型

题型.走楼梯问题

1: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( )

A34 B55 C89 D144

解法:递推法:

设走 级有种走法,这些走法可按第一步来分类,

第一类:第一步是一步一级,则余下的 级有种走法;

第二类:第一步是一步两级,则余下的 级有种走法,

于是可得递推关系式 ,又易得 ,由递推可得,故选(C)

题型.更列问题

例:五个人排成一列,重新站队时,各人都不站在原来的位置上,那么不同的站队方式共有多少种?

解析:首先我们把人数推广到 个人,即个人排成一列,重新站队时,各人都不站在原来的位置上。设满足这样的站队方式有 种,现在我们来通过合理分步,恰当分类找出递推关系:

第一步:第一个人不站在原来的第一个位置,有种站法。

第二步:假设第一个人站在第2个位置,则第二个人的站法又可以分为两类:第一类,第二个人恰好站在第一个位置,则余下的个人有种站队方式;第二类,第二个人不站在第一个位置,则就是第二个人不站在第一个位置,第三个人不站在第三个位置,第四个人不站在第四个位置,……,第个人不站在第个位置,所以有 种站队方式。

由分步计数原理和分类计数原理,我们便得到了数列的递推关系式:

,显然, ,再由递推关系有 ,

,故共有44.

题型.染色问题

例:用4种不同颜色涂四边形的4个顶点,要求每点染一种颜色,相邻的顶点染不同的颜色,求不同的染色方法种数。

解析:我们先把这个题目推广:用种不同颜色给 边形 的 个顶点染色(其中 ,且为常数),每点染一种颜色,相邻的顶点染不同的颜色,不同的染色方法有多少种?

设不同的染色方法有种,现在我们来通过合理分布,恰当分类找出递推关系:

第一步:染 ,有种染法;

第二步:染 ,有种染法;

同理,染 均有种染法,最后染 ,如果仅考虑 与 不同色,则仍有 种染法,相乘得 种染法,但要去掉 与 同色的染法数,此时可将 与合并看成一个点,得出需要排除的染法数为,所以有 ,显然, 。

又本题中,颜色数,所以递推关系为: ,又 ,所以 (种),故不同的染色方法种数有84种。

题型.传球问题

例:甲、乙、丙、丁四人相互传球,第一次甲传给乙、丙、丁中的任一人,第二次由拿球者再传给其他人中任一人,这样共传了四次,求第四次球仍传回到甲的方法种数。

解析:先把这个题目进行推广: 个人相互进行次传球,由甲先传,第一次甲传给其他 个人中的任一人,第二次由拿球者再传给其他人中任一人,这样经过次传球,最后球仍回到甲手中的传球方法有多少种?(这里 为常数)

设不同的传球方法共有种,现在我们来通过合理分步,恰当分类找出递推关系:

第一步进行第一次传球:甲传给其他人,有种传球方法;

第二步进行第二次传球:拿球者把球传给其他人,仍有种传球方法;

同理,第三次、第四次、……、第 次传球都有种传球方法,最后进行第 次传球,由于只能传给甲,故只有一次传球方法,相乘得 种传球方法,但要注意第 次传球不能传给甲,否则就不存在第次传球,因此要去掉第次传球,球恰好传给甲的传球方法数,这就是由甲先传,经过 次传球后球又回到甲手中的传球方法,显然,这里有种传球方法,所以有递推关系: ,又易得 。

而在本题中, ,所以 ,所以由递推可得,,

,故第四次球仍传回到甲的方法种数共有21种。