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【摘 要】排列组合是高中数学的重点和难点,为后面的概率统计打基础。这类试题虽然在高考中所占比重不大,但试题都具有一定的灵活性和综合性,本文就排列组合问题的常见题型的求解方法进行探讨。
【关键词】高考 排列组合 解题技巧
排列组合、概率、统计既是高中数学的重要内容,又是衔接初等数学与高等数学的纽带,它具有内涵丰富、涉及面宽、技巧性强、运算量大、应用广泛等特点,因而成为历年高考命题的重点和热点,在选择题或填空题等客观题中必考。明确高考中排列组合与概率统计问题的命题特点,掌握其解题策略,对于在高考数学中取得优异成绩显得尤为重要。排列组合问题,虽然在高考中所占比重不大,但试题都具有一定的灵活性和综合性,由于有些问题比较抽象,且题型繁多,解法独特,再加上限制条件,容易产生错误。本文就排列组合问题的常见题型的求解方法进行探讨。
一、间接法
即部分符合条件排除法,采用正难则反,等价转换的策略。为求完成某件事的方法种数,如果我们分步考虑时,会出现某一步的方法种数不确定或计数有重复,就要考虑用分类法,分类法是解决复杂问题的有效手段,而当正面分类情况种数较多时,则就考虑用间接法计数。
例1:从6名男生,5名女生中任选4人参加竞赛,要求男女至少各1名,有多少种不同的选法?
A.240 B.310 C.720 D.1080 正确答案:B
解析:此题从正面考虑的话情况比较多,如果采用间接法,男女至少各一人的反面就是分别只选男生或者女生,这样就可以变化成C(11,4)-C(6,4)-C(5,4)=310。
二、特殊优先法
特殊元素,优先处理;特殊位置,优先考虑。对于有附加条件的排列组合问题,一般采用:先考虑满足特殊的元素和位置,再考虑其他元素和位置。
例2:从6名志愿者中选出4人分别从事翻译、导游、导购、保洁四项不同的工作,若其中甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,则不同的选派方案共有( )
A. 280种 B. 96种 C. 180种 D. 240种 正确答案:D
解析:由于甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,所以翻译工作就是“特殊”位置,因此翻译工作从剩下的四名志愿者中任选一人有C(4,1)=4种不同的选法,再从其余的5人中任选3人从事导游、导购、保洁三项不同的工作有A(5,3)=10种不同的选法,所以不同的选派方案共有 C(4,1)×A(5,3)=240种,所以选D。
三、捆绑法
所谓捆绑法,指在解决对于某几个元素要求相邻的问题时,先整体考虑,将相邻元素视作一个整体参与排序,然后再单独考虑这个整体内部各元素间的顺序。注意:其首要特点是相邻,其次捆绑法一般都应用在不同物体的排序问题中。
例3:5个男生和3个女生排成一排,3个女生必须排在一起,有多少种不同排法?
A.240 B.320 C.450 D.480 正确答案:B
解析:采用捆绑法,把3个女生视为一个元素,与5个男生进行排列,共有 A(6,6)=6×5×4×3×2种,然后3个女生内部再进行排列,有A(3,3)=6种,两次是分步完成的,应采用乘法,所以排法共有:A(6,6) ×A(3,3) =320(种)。
四、插空法
所谓插空法,指在解决对于某几个元素要求不相邻的问题时,先将其他元素排好,再将指定的不相邻的元素插入已排好元素的间隙或两端位置。注意:a.首要特点是不邻,其次是插空法,一般应用在排序问题中;b.将要求不相邻元素插入排好元素时,要注释是否能够插入两端位置;c.对于捆绑法和插空法的区别,可简单记为“相邻问题捆绑法,不邻问题插空法”。
例4:若有甲、乙、丙、丁、戊五个人排队,要求甲和乙两个人必须不站在一起,且甲和乙不能站在两端,则有多少种排队方法?
A.9 B. 15 C. 12 D.20 正确答案:C
解析:先排好丙、丁、戊三个人,然后将甲、乙插到丙、丁、戊所形成的两个空中,因为甲、乙不站两端,所以只有两个空可选,方法总数为A(3,3)×A(2,2)=12种。
五、插板法
所谓插板法,指在解决若干相同元素分组,要求每组至少一个元素时,采用将比所需分组数目少的板插入元素之间形成分组的解题策略。需要注意的是其首要特点是元素相同,其次是每组至少含有一个元素,一般用于组合问题中。
例5:将8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,要求每个盒子至少放一个球,一共有多少种方法?
A. 28 B. 24 C.32 D.48 正确答案:A
解析:解决这道问题只需要将8个球分成三组,然后依次将每一组分别放到一个盒子中即可。因此问题只需要把8个球分成三组即可,于是可以将8个球排成一排,然后用两个板插到8个球所形成的空里,即可顺利的把8个球分成三组。其中第一个板前面的球放到第一个盒子中,第一个板和第二个板之间的球放到第二个盒子中,第二个板后面的球放到第三个盒子中去。因为每个盒子至少放一个球,因此两个板不能放在同一个空里且板不能放在两端,于是其放板的方法数是C(8,2)=28种。
总之,排列组合是高中学生感觉难学的内容之一,某些应用问题感到难以下手,而解决这些问题的关键在于我们教师选择适当的方法,探究求解这类问题的策略。以上方法是解决排列组合问题经常运用的方法。因此我们要引导学生总结一些解题的方法,使学生在解题时有法可循。只要在备考复习过程中掌握好技巧和方法,就能提高解题效率。
【关键词】高考 排列组合 解题技巧
排列组合、概率、统计既是高中数学的重要内容,又是衔接初等数学与高等数学的纽带,它具有内涵丰富、涉及面宽、技巧性强、运算量大、应用广泛等特点,因而成为历年高考命题的重点和热点,在选择题或填空题等客观题中必考。明确高考中排列组合与概率统计问题的命题特点,掌握其解题策略,对于在高考数学中取得优异成绩显得尤为重要。排列组合问题,虽然在高考中所占比重不大,但试题都具有一定的灵活性和综合性,由于有些问题比较抽象,且题型繁多,解法独特,再加上限制条件,容易产生错误。本文就排列组合问题的常见题型的求解方法进行探讨。
一、间接法
即部分符合条件排除法,采用正难则反,等价转换的策略。为求完成某件事的方法种数,如果我们分步考虑时,会出现某一步的方法种数不确定或计数有重复,就要考虑用分类法,分类法是解决复杂问题的有效手段,而当正面分类情况种数较多时,则就考虑用间接法计数。
例1:从6名男生,5名女生中任选4人参加竞赛,要求男女至少各1名,有多少种不同的选法?
A.240 B.310 C.720 D.1080 正确答案:B
解析:此题从正面考虑的话情况比较多,如果采用间接法,男女至少各一人的反面就是分别只选男生或者女生,这样就可以变化成C(11,4)-C(6,4)-C(5,4)=310。
二、特殊优先法
特殊元素,优先处理;特殊位置,优先考虑。对于有附加条件的排列组合问题,一般采用:先考虑满足特殊的元素和位置,再考虑其他元素和位置。
例2:从6名志愿者中选出4人分别从事翻译、导游、导购、保洁四项不同的工作,若其中甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,则不同的选派方案共有( )
A. 280种 B. 96种 C. 180种 D. 240种 正确答案:D
解析:由于甲、乙两名志愿者都不能从事翻译工作,所以翻译工作就是“特殊”位置,因此翻译工作从剩下的四名志愿者中任选一人有C(4,1)=4种不同的选法,再从其余的5人中任选3人从事导游、导购、保洁三项不同的工作有A(5,3)=10种不同的选法,所以不同的选派方案共有 C(4,1)×A(5,3)=240种,所以选D。
三、捆绑法
所谓捆绑法,指在解决对于某几个元素要求相邻的问题时,先整体考虑,将相邻元素视作一个整体参与排序,然后再单独考虑这个整体内部各元素间的顺序。注意:其首要特点是相邻,其次捆绑法一般都应用在不同物体的排序问题中。
例3:5个男生和3个女生排成一排,3个女生必须排在一起,有多少种不同排法?
A.240 B.320 C.450 D.480 正确答案:B
解析:采用捆绑法,把3个女生视为一个元素,与5个男生进行排列,共有 A(6,6)=6×5×4×3×2种,然后3个女生内部再进行排列,有A(3,3)=6种,两次是分步完成的,应采用乘法,所以排法共有:A(6,6) ×A(3,3) =320(种)。
四、插空法
所谓插空法,指在解决对于某几个元素要求不相邻的问题时,先将其他元素排好,再将指定的不相邻的元素插入已排好元素的间隙或两端位置。注意:a.首要特点是不邻,其次是插空法,一般应用在排序问题中;b.将要求不相邻元素插入排好元素时,要注释是否能够插入两端位置;c.对于捆绑法和插空法的区别,可简单记为“相邻问题捆绑法,不邻问题插空法”。
例4:若有甲、乙、丙、丁、戊五个人排队,要求甲和乙两个人必须不站在一起,且甲和乙不能站在两端,则有多少种排队方法?
A.9 B. 15 C. 12 D.20 正确答案:C
解析:先排好丙、丁、戊三个人,然后将甲、乙插到丙、丁、戊所形成的两个空中,因为甲、乙不站两端,所以只有两个空可选,方法总数为A(3,3)×A(2,2)=12种。
五、插板法
所谓插板法,指在解决若干相同元素分组,要求每组至少一个元素时,采用将比所需分组数目少的板插入元素之间形成分组的解题策略。需要注意的是其首要特点是元素相同,其次是每组至少含有一个元素,一般用于组合问题中。
例5:将8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,要求每个盒子至少放一个球,一共有多少种方法?
A. 28 B. 24 C.32 D.48 正确答案:A
解析:解决这道问题只需要将8个球分成三组,然后依次将每一组分别放到一个盒子中即可。因此问题只需要把8个球分成三组即可,于是可以将8个球排成一排,然后用两个板插到8个球所形成的空里,即可顺利的把8个球分成三组。其中第一个板前面的球放到第一个盒子中,第一个板和第二个板之间的球放到第二个盒子中,第二个板后面的球放到第三个盒子中去。因为每个盒子至少放一个球,因此两个板不能放在同一个空里且板不能放在两端,于是其放板的方法数是C(8,2)=28种。
总之,排列组合是高中学生感觉难学的内容之一,某些应用问题感到难以下手,而解决这些问题的关键在于我们教师选择适当的方法,探究求解这类问题的策略。以上方法是解决排列组合问题经常运用的方法。因此我们要引导学生总结一些解题的方法,使学生在解题时有法可循。只要在备考复习过程中掌握好技巧和方法,就能提高解题效率。