解答排列组合问题的常用技巧

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  排列组合是高考数学必考的知识点,排列组合问题的难度一般不大,但解法较多,容易出错,因此,我们必须熟练掌握一些解答排列组合问题的思路和方法,本文选取四种常用方法,结合例题予以说明。
  一、捆绑法
  捆绑法是解答排列组合问题的一种常用方法,主要用于解决相邻问题,捆绑法的应用步骤是,首先将相邻元素看作一个整体或者一个新的元素,将其与其它元素一起排列,然后再排列相邻的几个元素的顺序,最后运用乘法计数原理得出最终结果。
  例1.在体育课上,教师要求5名学生排成一列,求A、B、C3名学生必须相邻的排列总数。
  解析:由于A、B、c3名学生要求相邻,所以我们可以运用捆绑法,将3人看作一个整体,与剩下的2名学生一起排列,有A33种排列方法;
  然后再将A、B、C3人进行全排列,有A:种排列方法:
  由乘法计数原理可得,排列总数为A33A33=36种排列方法。
  当题干中出现一些“特定”的词语时,如“相邻站位”“相连”“连续”等,我们就要想到运用捆绑法来解题。
  二、插空法
  插空法适用于不相邻问题,在运用插空法解答排列组合问题时,我们要注意找出要求不相邻和允许相邻的元素,将允许相邻的元素先排列,然后找出排列好的元素之间的空隙,将要求不相邻元素插入空隙中,再由乘法计数原理得出答案。
  例2.在某一节音乐课上,教师要求学生表演才艺,其中有3个女生和5个男生,要求女生不能连续表演,而且不可以第一个表演,那么,学生的表演顺序有几种?
  解析:由于3个女生要求不相邻,所以我们需要运用插空法来解题,首先将没有要求的5个男生的表演顺序排好,有A55种排列方法;
  然后将3个女生插入由5个男生构成的4个空隙中,则有A43种排列方法;
  由乘法计数原理得,所有同学的表演顺序总共有A55A43=2880种不同的排法,
  在解答本题的过程中,我们首先要考虑女生的特殊要求:女生不能连续表演、女生不可以第一个表演,然后将没有要求的男生排好,找出其中的空隙,将女生“插入空隙”中,最后得出总的排列数。
  三、间接法
  间接法是一种正难则反、等价转化的方法,常用于反面情况较少的问题,在利用间接法解答排列组合问题的时候,我们首先要分析在没有任何要求时的排列情况,然后再讨论题目要求的反面情况,将二者相减即可得出问题的答案。
  例3求正方体的8个顶点可以构建出多少个四面体?
  解析:首先,从8个顶点中任意选择4个顶点,总共有C84种情况,
  然后考虑四点共面的情况,共12种情况,
  所以,这8个顶点总共可以构建C84-12=58个四面体,
  本题若从正面思考,需要考虑的情况较多,利用间接法解题则需要考虑的情况较少,这种方法明显简便很多。
  四、隔板法
  隔板法是指在n个元素中插入m个“隔板”,将这n個元素分成m+1组,最后进行全排列的方法,应用隔板法解答排列组合问题,必须满足3个条件:第一,这n个元素必须互不相同;第二,所分成的每一组至少含有1个元素;第三,所分成的组必须彼此相异。
  例4.把8个相同的球放入4个不同的盒子,有多少种不同放法?
  解析:首先将8个相同的球排成一排,取3块完全相同的隔板将其隔开,这样三块隔板加8个球就有11个位置,从中选取3个位置,那么有C113种放法,
  所以把8个相同的球放入4个不同的盒子,共有C113=165种不同放法。
  本题中要求放入4个不同的盒子,那么我们就需要找3个隔板将8个小球分成4份,每一份最少有一个小球,然后再进行组合,在运用隔板法解题时,同学们要注意仔细思考需要放入隔板的个数,只有找对放入隔板的数量,问题才能正确获解。
  上面介绍的几种方法均是解答排列组合问题的常用方法,其中每一种方法的应用条件和解题思路均不相同,同学们要注意结合实例进行分析、归纳,熟练掌握每一种方法的应用技巧。
  (作者单位:江苏省海门市四甲中学)
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