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我校在高二下学期的一次考试中,有这样一道排列组合题:将一枚硬币抛掷10次,至少连续5次出现正面的不同情况有多少种?
一、错解
错解1、利用联想抛掷情景,可将抛掷的结果分为6类。
第一类:恰有5个连续正面,共有6个不同情况,即1--5,2--6,3--7,4--8,5--9,6--10;
第二类:恰有6个连续正面,共有5种不同情况,即1--6,2--7,3--8,4--9,5--10;
第三类:恰有7个连续正面,共有4种不同情况,即1--7,2--8,3--9,4--10;
第四类:恰有8个连续正面,共有3种不同情况,即1--8,2--9,3--10;
第五类:恰有9个连续正面,共有2种不同情况,即1--9,2-10;
第六类:恰有10个连续正面,共有1种不同情况,即1--10。
按照分类计数原理,共有21种不同的情况。
错解2、用捆绑法,分两步:
第一步,将连续正面的5次抛掷捆绑成一个元素,其余5次的抛掷之间产生6个空,选一个空将捆绑的元素插入,有6种不同的插法;
第二步,余下5次抛掷,每一次都有正反两种不同的结果,共有2 种不同的结果。
按照分步计数原理,共有6×2 =192种不同的结果。
二、错因分析
错解1、只考虑连续正面的情况,未从本题要求10次抛掷进行整体思考,忽略了其余五次的不同结果。例如,第一类:恰有5次连续正面,如果是1--5连续正面,那么应继续考虑第6,7,8,9,10次抛掷的结果。而第6次必须为正面,其余几次都有正反两种不同的结果,所以,1--5连续正面应有2 种不同的结果。
错解2、在捆绑插入中没有进一步考虑是否有重复情况发生。例如:捆绑在一起的5次正面在插空时,如果插在第一个空(不妨设左边第一个空为六个中的第一个空,其他依次类推),此时连续6次,7次,8次,9次,10次连续正面都会发生;如果插在第二个空,则这个空前面的抛掷也可能为正面,后面的抛掷也可能为正面,故6次,7次,8次,9次,10次连续正面又会发生,即连续6、7、8、9、10次连续正面被重复。当插入第三个空时,连续7次,8次,9次,10次连续正面的情况又发生重复。所以192种不同的结果里包含了很多重复结果,重复现象的计算也比较复杂。
三、正解
利用联想抛掷情景解之,分六类:
第一类、恰有5次连续正面。
当1--5为正面时,第6次必须为反面,第7,8,9,10次均可为正或反,故共有2 种不同的结果;6--10与1--5情形相同,故也有2种不同的结果。
当2--6为正面时,第1次,第7次必须为反面,余下的第8,9,10次各有两种情况,故共有2 种不同的结果。3--7,4--8,5--9与它相同,也有2 种不同的结果。
所以,恰有5次连续正面共有2×2+4×2=64种不同的结果。
与上面方法相同,不难得到:
第二类:恰有6次连续正面共有2×2+3×2 =28种不同的结果。
第三类:恰有7次连续正面共有2×2+2×2 =12种不同的结果。
第四类:恰有8次连续正面共有2×2+1=5种不同的结果。
第五类:恰有9次连续正面共有2种不同的结果。
第六类:恰有10次连续正面有1种不同的结果。
根据分类计数原理至少出现连续5次正面向上的不同情况共有112种。
四、错因思考及对策
排列、组合是高中学习的一个难点。这个难点主要体现在:1、对问题的整体把握。2、对题目中一些细微处的理解;3、解决问题过程中易出现重复或遗漏。4、解题方法独特等方面。
由此题的解题情况分析,有的学生没有从整体上进行思考;有的学生在问题初步解决后没有进一步思考是否有遗漏或重复。反应出学生在基础知识和技能的掌握上不扎实,做题急噪。
为了在以后解决排列、组合问题时避免错误,可以采取以下对策:第一、认真读题。对题中的已知条件和要解决的问题一定要很明晰,并把题中的细微之处划出来,反复咀嚼,理解。第二、在解决问题之前先问自己:本题是要完成什么事,怎样才算完成,最后才是如何做才能完成。这样可以有效避免考虑问题的片面性,很自然的从整体上把握了问题。第三、在寻求到解决问题的方法后,不要急于下笔,看看有没有重复或遗漏。因为有些遗漏或重复不易发现,我建议学生联想所做事情的情景,并把联想情景用数学语言表达,可以检验结果中有无重复或遗漏。第四,学习多种解题方法,从不同角度相互印解题的正误。
本题在考试中学生做错的很多,这是本文产生的初因。在对问题的解决过程中,笔者发现其他方法比文中的方法还繁杂。故在此借本文抛砖引玉,寻求更好更简捷的解决方法,请各位同仁不吝赐教。
(作者单位:715000陕西省安康市第二中学)
一、错解
错解1、利用联想抛掷情景,可将抛掷的结果分为6类。
第一类:恰有5个连续正面,共有6个不同情况,即1--5,2--6,3--7,4--8,5--9,6--10;
第二类:恰有6个连续正面,共有5种不同情况,即1--6,2--7,3--8,4--9,5--10;
第三类:恰有7个连续正面,共有4种不同情况,即1--7,2--8,3--9,4--10;
第四类:恰有8个连续正面,共有3种不同情况,即1--8,2--9,3--10;
第五类:恰有9个连续正面,共有2种不同情况,即1--9,2-10;
第六类:恰有10个连续正面,共有1种不同情况,即1--10。
按照分类计数原理,共有21种不同的情况。
错解2、用捆绑法,分两步:
第一步,将连续正面的5次抛掷捆绑成一个元素,其余5次的抛掷之间产生6个空,选一个空将捆绑的元素插入,有6种不同的插法;
第二步,余下5次抛掷,每一次都有正反两种不同的结果,共有2 种不同的结果。
按照分步计数原理,共有6×2 =192种不同的结果。
二、错因分析
错解1、只考虑连续正面的情况,未从本题要求10次抛掷进行整体思考,忽略了其余五次的不同结果。例如,第一类:恰有5次连续正面,如果是1--5连续正面,那么应继续考虑第6,7,8,9,10次抛掷的结果。而第6次必须为正面,其余几次都有正反两种不同的结果,所以,1--5连续正面应有2 种不同的结果。
错解2、在捆绑插入中没有进一步考虑是否有重复情况发生。例如:捆绑在一起的5次正面在插空时,如果插在第一个空(不妨设左边第一个空为六个中的第一个空,其他依次类推),此时连续6次,7次,8次,9次,10次连续正面都会发生;如果插在第二个空,则这个空前面的抛掷也可能为正面,后面的抛掷也可能为正面,故6次,7次,8次,9次,10次连续正面又会发生,即连续6、7、8、9、10次连续正面被重复。当插入第三个空时,连续7次,8次,9次,10次连续正面的情况又发生重复。所以192种不同的结果里包含了很多重复结果,重复现象的计算也比较复杂。
三、正解
利用联想抛掷情景解之,分六类:
第一类、恰有5次连续正面。
当1--5为正面时,第6次必须为反面,第7,8,9,10次均可为正或反,故共有2 种不同的结果;6--10与1--5情形相同,故也有2种不同的结果。
当2--6为正面时,第1次,第7次必须为反面,余下的第8,9,10次各有两种情况,故共有2 种不同的结果。3--7,4--8,5--9与它相同,也有2 种不同的结果。
所以,恰有5次连续正面共有2×2+4×2=64种不同的结果。
与上面方法相同,不难得到:
第二类:恰有6次连续正面共有2×2+3×2 =28种不同的结果。
第三类:恰有7次连续正面共有2×2+2×2 =12种不同的结果。
第四类:恰有8次连续正面共有2×2+1=5种不同的结果。
第五类:恰有9次连续正面共有2种不同的结果。
第六类:恰有10次连续正面有1种不同的结果。
根据分类计数原理至少出现连续5次正面向上的不同情况共有112种。
四、错因思考及对策
排列、组合是高中学习的一个难点。这个难点主要体现在:1、对问题的整体把握。2、对题目中一些细微处的理解;3、解决问题过程中易出现重复或遗漏。4、解题方法独特等方面。
由此题的解题情况分析,有的学生没有从整体上进行思考;有的学生在问题初步解决后没有进一步思考是否有遗漏或重复。反应出学生在基础知识和技能的掌握上不扎实,做题急噪。
为了在以后解决排列、组合问题时避免错误,可以采取以下对策:第一、认真读题。对题中的已知条件和要解决的问题一定要很明晰,并把题中的细微之处划出来,反复咀嚼,理解。第二、在解决问题之前先问自己:本题是要完成什么事,怎样才算完成,最后才是如何做才能完成。这样可以有效避免考虑问题的片面性,很自然的从整体上把握了问题。第三、在寻求到解决问题的方法后,不要急于下笔,看看有没有重复或遗漏。因为有些遗漏或重复不易发现,我建议学生联想所做事情的情景,并把联想情景用数学语言表达,可以检验结果中有无重复或遗漏。第四,学习多种解题方法,从不同角度相互印解题的正误。
本题在考试中学生做错的很多,这是本文产生的初因。在对问题的解决过程中,笔者发现其他方法比文中的方法还繁杂。故在此借本文抛砖引玉,寻求更好更简捷的解决方法,请各位同仁不吝赐教。
(作者单位:715000陕西省安康市第二中学)