排列組合問題,聯(lián)系實(shí)際,生動有趣,但題型多樣,思路靈活,不易掌握。實(shí)踐證明,備考有效的方法是題型與解法歸類,識別模式,熟練運(yùn)用。本文介紹十二類典型排列組合問題的解答策略,供參考。 一、相鄰問題捆綁法 例1 6名同學(xué)排成一排,其中甲、乙兩人必須排在一起的不同排法有( )種 A. 720 B. 360 C. 240 D. 120 解:因甲、乙兩人要排在一起,故將甲、乙兩人捆在一起視作一人,與其余四人進(jìn)行全排列有種排法;甲、乙兩人之間有種排法。由分步計(jì)數(shù)原理可知,共有=240種不同排法,選C。 評注:從上述解法可以看出,所謂“捆綁法”,就是在解決對于某幾個元素相鄰的問題時,可整體考慮將相鄰元素視作一個“大”元素。 二、相離問題插空法 例2 要排一張有6個歌唱節(jié)目和4個舞蹈節(jié)目的演出節(jié)目單,任何兩個舞蹈節(jié)目不得相鄰,有多少不同的排法?(只要求寫出式子,不必計(jì)算) 解:先將6個歌唱節(jié)目排好,其不同的排法為種;這6個歌唱節(jié)目的空隙及兩端共7個位置中再排4個舞蹈節(jié)目,有種排法。由分步計(jì)數(shù)原理可知,任何兩個舞蹈節(jié)目不得相鄰的排法為種。 評注:從解題過程可以看出,不相鄰問題是要求某些元素不能相鄰,由其它元素將它們隔開。此類問題可以先將其它元素排好,再將所指定的不相鄰的元素插入到它們的間隙及兩端位置,故稱插空法。 三、定序問題縮倍法 例3 信號兵把紅旗與白旗從上到下掛在旗桿上表示信號?,F(xiàn)有3面紅旗、2面白旗,把這5面旗都掛上去,可表示不同信號的種數(shù)是__________(用數(shù)字作答)。 解:5面旗全排列有種掛法,由于3面紅旗與2面白旗的分別全排列均只能算作一次的掛法,故共有不同的信號種數(shù)是=10(種)。 評法:在排列問題中限制某幾個元素必須保持一定順序稱為定序問題。這類問題用縮小倍數(shù)的方法求解比較方便快捷。 四、標(biāo)號排位問題分步法 例4 同室4人各寫一張賀年卡,先集中起來,然后每人從中拿一張別人送來的賀年卡,則四張賀年卡的分配方式有( ) A. 6種 B. 9種 C. 11種 D. 23種 解:此題可以看成是將數(shù)字1,2,3,4填入標(biāo)號為1,2,3,4的四個方格里,每格填一個數(shù),且每個方格的標(biāo)號與所填數(shù)不同的填法問題。所以先將1填入2至4號的3個方格里有種填法;第二步把被填入方格的對應(yīng)數(shù)字,填入其它3個方格,又有種填法;第三步將余下的兩個數(shù)字填入余下的兩格中,只有1種填法。故共有3×3×1=9種填法,而選B。 評注:把元素排在指定號碼的位置上稱為標(biāo)號排位問題。求解這類問題可先把某個元素按規(guī)定排放,第二步再排另一個元素,如此繼續(xù)下去,依次即可完成。 五、有序分配問題逐分法 例5 有甲、乙、丙三項(xiàng)任務(wù),甲需由2人承擔(dān),乙、丙各需由1人承擔(dān),從10人中選派4人承擔(dān)這三項(xiàng)任務(wù),不同的選法共有( )種 A. 1260 B. 2025 C. 2520 D. 5040 解:先從10人中選出2人承擔(dān)甲項(xiàng)任務(wù),再從剩下8人中選1人承擔(dān)乙項(xiàng)任務(wù),最后從剩下7人中選1人承擔(dān)丙項(xiàng)任務(wù)。根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理可知,不同的選法共有=2520種,故選C。 評注:有序分配問題是指把元素按要求分成若干組,常采用逐步下量分組法求解。 六、多元問題分類法 例6 由數(shù)字0,1,2,3,4,5組成沒有重復(fù)數(shù)字的六位數(shù),其中個位數(shù)字小于十位數(shù)字的共有( ) A. 210個 B. 300個 C. 464個 D. 600個 解:按題意個位數(shù)只可能是0,1,2,3,4共5種情況,符合題意的分別有,個。合并總計(jì),共有+=300(個),故選B。 評注:元素多,取出的情況也多種,可按結(jié)果要求,分成互不相容的幾類情況分別計(jì)算,最后總計(jì)。 另解:先排首位,不用0,有種方法;再同時排個位和十位,由于個位數(shù)字小于十位數(shù)字,即順序固定,故有種方法;最后排剩余三個位置,有種排法。故共有符合要求的六位數(shù)=300(個)。 七、交叉問題集合法 例7 從6名運(yùn)動員中選出4名參加4×100米接力賽,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少種不同的參賽方法? 解:設(shè)全集U={6人中任取4人參賽的排列},A={甲跑第一棒的排列},B={乙跑第四棒的排列},根據(jù)求集合元素個數(shù)的公式可得參賽方法共有 =252(種)。 評注:某些排列組合問題幾部分之間有交集,可用集合中求元素個數(shù)的公式:來求解。 八、定位問題優(yōu)限法 例8 計(jì)劃展出10幅不同的畫,其中1幅水彩畫、4幅油畫、5幅國畫,排成一行陳列,要求同一品種的畫必須連在一起,并且水彩畫不放在兩端,那么不同的陳列方式有( ) A. B. C. D. 解:先把3種品種的畫看成整體,而水彩畫不能放在頭尾,故只能放在中間,則油畫與國畫有種放法。再考慮油畫之間與國畫之間又可以各自全排列。故總的排列的方法為種,故選D。 評注:所謂“優(yōu)限法”,即有限制條件的元素(或位置)在解題時優(yōu)先考慮。 九、多排問題單排法 例9 兩排座位,第一排有3個座位,第二排有5個座位,若8名學(xué)生入座(每人一座位),則不同的坐法種數(shù)為( ) A. B. C. D. 解:此題分兩排坐,實(shí)質(zhì)上就是8個人坐在8個座位上,故有種坐法,所以選D。 評注:把元素排成幾排的問題,可歸結(jié)為一排考慮。 十、至少問題間接法 例10 從4臺甲型和5臺乙型電視機(jī)中任意取出3臺,其中至少要甲型與乙型電視機(jī)各一臺,則不同的取法共有( )種 A. 140 B. 80 C. 70 D. 35 解析:在被取出的3臺中,若不含甲型或不含乙型的抽取方法均不合題意,故符合題意的取法有=70種,選C。 評注:含“至多”或“至少”的排列組合問題,通常用分類法。本題所用的解法是間接法,即排除法(總體去雜),適用于反面情況明確且易于計(jì)算的情況。 十一、選排問題先取后排法 例11 四個不同的小球放入編號為1,2,3,4的四個盒子中,則恰有一個空盒的放法共有_________種(用數(shù)字作答)。 解:先從四個小球中取兩個放在一起,種不同的取法;再把取出的兩個小球與另外兩個小球看作三堆,并分別放入四個盒子中的三個盒子中,有種不同的放法。依據(jù)分步計(jì)數(shù)原理,共有種不同的方法。 評注:這是一道排列組合的混合應(yīng)用題目,這類問題的一般解法是先?。ńM合)后排(排列)。本題正確求解的關(guān)鍵是把四個小球中的兩個視為一個整體,如果考慮不周,就會出現(xiàn)重復(fù)和遺漏的錯誤。 十二、部分符合條件淘汰法 例12 四面體的頂點(diǎn)及各棱中點(diǎn)共有10個點(diǎn),在其中取4個不共面的點(diǎn),不同的取法共有( ) A. 150種 B. 147種 C. 144種 D. 141種 解:10個點(diǎn)中取4個點(diǎn)共有種取法,其中同一側(cè)面內(nèi)的6個點(diǎn)中任取4個點(diǎn)必共面,這樣的面共有4個;又同一條棱上的3個點(diǎn)與對棱的中點(diǎn)也四點(diǎn)共面,共有6個面;再各棱中點(diǎn)共6個點(diǎn)中,取四點(diǎn)共面的平面有3個。故符合條件4個點(diǎn)不共面的取法共有=141(種),故選D。 評注:在選取總數(shù)中,只有一部分符合條件,可從總數(shù)中減去不符合條件的個數(shù),即為所求。 應(yīng)該指出的是,上述所介紹的適用不同要求的各種方法并不是絕對的,對于同一問題有時會有多種方法,這時要認(rèn)真思考和分析,靈活選取最佳方法。 |
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