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排列组合是高中数学的重点和难点之一,也是进一步学习概率的基础。事实上,许多概率问题也可归结为排列组合问题。解答排列组合问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是组合问题,或者属于排列组合的混合问题。其次要抓住问题的本质特征,灵活运用基本原理和公式进行分析解答。同时,还要注意讲究一些基本策略和方法技巧,使一些看似复杂的问题迎刃而解。下面介绍几种常用的解题技巧。
一、 特殊元素“优先安排法”
对于带有特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑特殊元素,再考虑其他元素。
例1 用0,2,3,4,5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有()。
A.24B.30C.40D.60
二、 总体淘汰法
对于含有否定字眼的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去,此时应注意既不能多减也不能少减。例如在例1中,也可用此法解答:五个数字组成三位数的全排列有 个,排好后发现0不能排首位,而且数字3,5也不能排末尾,这两种不符合题意的排法要除去,故有 偶数。
三、 合理分类与准确分步法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素的性质进行分类,按事情发生的连续过程分步,做到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
例2 将五列火车停在五条不同的轨道上,其中a列车不停在第一轨道上,b列车不停在第二轨道上,那么不同的停放方法有()。
A.120种 B.96种 C.78种 D.72种
四、 相邻元素“捆绑法”
对于某几个元素要求相邻的排列问题,可先将相邻的元素“捆绑”起来,看作一个“大”元素与其他元素排列,然后再对相邻元素内部之间进行排列。
五、 不相邻问题“插空法”
对于某几个元素不相邻的排列问题,可先将其他元素排好,然后再将不相邻的元素在已排好的元素及两端的空隙中插入即可。
例4 在例3中,若要求甲、乙、丙三人不相邻,则又有多少种不同的排法?
六、等价转换法
一些常见类型方法为自己熟悉之后,对于一些生疏问题或直接求解较为复杂或较为困难的问题,或者有些问题从正面入手情况较多,不易解决,这时可考虑能否进行等价转换,从反面入手,或构造模型,将其转化为一个较简单的问题来处理。
七、 顺序固定问题用“除法”或“自动上位法”
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同进行排列,然后用总排列数除以这几个元素的全排列数。
例6 由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数小于十位数字的共有()个。
A.210B.300C.464D.600
八、 混合应用问题“先选后排法”
对于排列与组合的混合问题,可采用先选出元素,然后再进行排列的方法。
例7 4个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子,则恰有一个空盒的放法有多少种?
九、 “小团体”问题“先整体后局部法”
对于“小团体”排列问题,与“相邻问题”相似,可先将小团体看作一个元素与其余元素排列,最后再进行小团体内部的排列。
十、 构造“隔板”模型法
对较复杂的排列问题,可通过设计另一个情景,构造一个“隔板”模型来解决问题。
例9 方程a+b+c+d=12有多少组正整数解?
分析 建立隔板模型:将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成的11个间隙中任意插入3块隔板,把球分成4堆,而每一种分法所得4堆球的各堆球的数目,即为a,b,c,d的一组正整数解,故原方程的正整数解的组数共有
十一、 分排问题“直接法”
把几个元素排成若干排的排列问题,若没有其他特殊要求,可采取统一排成一排的方法来处理。
例10 7个人坐两排座位,第一排坐3个人,第二排坐4个人,则不同的坐法有多少种?
分析 7个人可以在前后两排随意就座,再无其他条件,可采取统一排成一排来处理,不同的坐法共有 种。
十二、 表格法或图像法
有些较复杂的问题可以通过列表使其直观化。
例11 9人组成篮球队,其中7人善打前锋,3人善打后卫,现从中选5人(两卫三锋,且锋分左、中、右、卫分左、右)组队出场,有多少种不同的组队方法?
分析 由题意知,必有1人既可打锋,又可打卫,则只会锋的有6人,只会卫的有2人。列表如下:
除上述方法外,有时还可以通过设未知数,借助方程来解答,简单一些的问题可采取列举法,还可以利用对称性或整体思想来解题,等等。总之方法多种多样,解题时一定要灵活运用,融会贯通。
一、 特殊元素“优先安排法”
对于带有特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑特殊元素,再考虑其他元素。
例1 用0,2,3,4,5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有()。
A.24B.30C.40D.60
二、 总体淘汰法
对于含有否定字眼的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去,此时应注意既不能多减也不能少减。例如在例1中,也可用此法解答:五个数字组成三位数的全排列有 个,排好后发现0不能排首位,而且数字3,5也不能排末尾,这两种不符合题意的排法要除去,故有 偶数。
三、 合理分类与准确分步法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素的性质进行分类,按事情发生的连续过程分步,做到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
例2 将五列火车停在五条不同的轨道上,其中a列车不停在第一轨道上,b列车不停在第二轨道上,那么不同的停放方法有()。
A.120种 B.96种 C.78种 D.72种
四、 相邻元素“捆绑法”
对于某几个元素要求相邻的排列问题,可先将相邻的元素“捆绑”起来,看作一个“大”元素与其他元素排列,然后再对相邻元素内部之间进行排列。
五、 不相邻问题“插空法”
对于某几个元素不相邻的排列问题,可先将其他元素排好,然后再将不相邻的元素在已排好的元素及两端的空隙中插入即可。
例4 在例3中,若要求甲、乙、丙三人不相邻,则又有多少种不同的排法?
六、等价转换法
一些常见类型方法为自己熟悉之后,对于一些生疏问题或直接求解较为复杂或较为困难的问题,或者有些问题从正面入手情况较多,不易解决,这时可考虑能否进行等价转换,从反面入手,或构造模型,将其转化为一个较简单的问题来处理。
七、 顺序固定问题用“除法”或“自动上位法”
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同进行排列,然后用总排列数除以这几个元素的全排列数。
例6 由数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的六位数,其中个位数小于十位数字的共有()个。
A.210B.300C.464D.600
八、 混合应用问题“先选后排法”
对于排列与组合的混合问题,可采用先选出元素,然后再进行排列的方法。
例7 4个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子,则恰有一个空盒的放法有多少种?
九、 “小团体”问题“先整体后局部法”
对于“小团体”排列问题,与“相邻问题”相似,可先将小团体看作一个元素与其余元素排列,最后再进行小团体内部的排列。
十、 构造“隔板”模型法
对较复杂的排列问题,可通过设计另一个情景,构造一个“隔板”模型来解决问题。
例9 方程a+b+c+d=12有多少组正整数解?
分析 建立隔板模型:将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成的11个间隙中任意插入3块隔板,把球分成4堆,而每一种分法所得4堆球的各堆球的数目,即为a,b,c,d的一组正整数解,故原方程的正整数解的组数共有
十一、 分排问题“直接法”
把几个元素排成若干排的排列问题,若没有其他特殊要求,可采取统一排成一排的方法来处理。
例10 7个人坐两排座位,第一排坐3个人,第二排坐4个人,则不同的坐法有多少种?
分析 7个人可以在前后两排随意就座,再无其他条件,可采取统一排成一排来处理,不同的坐法共有 种。
十二、 表格法或图像法
有些较复杂的问题可以通过列表使其直观化。
例11 9人组成篮球队,其中7人善打前锋,3人善打后卫,现从中选5人(两卫三锋,且锋分左、中、右、卫分左、右)组队出场,有多少种不同的组队方法?
分析 由题意知,必有1人既可打锋,又可打卫,则只会锋的有6人,只会卫的有2人。列表如下:
除上述方法外,有时还可以通过设未知数,借助方程来解答,简单一些的问题可采取列举法,还可以利用对称性或整体思想来解题,等等。总之方法多种多样,解题时一定要灵活运用,融会贯通。