数学运算之排列组合专题（国考）

数学运算之排列组合专题（国考）内容摘要：

数学运算之排列组合专题（国考） 数学运算之排列组合专题基本知识点回顾：1、排列：从 N 不同元素中，任取 M 个元素（被取元素各不相同）按照一定的顺序排成一列，叫做从 N 个不同元素中取出 M 个元素的一个排列。 2、组合：从 N 个不同元素中取出 M 个元素并成一组，叫做从 N 个不同元素中取出 M 个元素的一个组合（不考虑元素顺序）3、分步计数原理（也称乘法原理）：完成一件事，需要分成 n 个步骤，做第 1 步有不同的方法，做第 2 步有 不同的方法做第 n 步有 不同的方法。 那么完成这件事共有 Nm1××不同的方法。 4、分类计数原理：完成一件事有 n 类办法，在第一 类办法中有 不同的方法，在第二类办法中有 不同的方法在第 n 类办 法中有 不同的方法，那么完成这件事共有 N= + 不同的方法。 一、排列组合部分是中学数学中的难点之一，原因在于 (1)从千差万别 的实际问题中抽象出几种特定的数学模型，需要较强的抽象思维能力； (2)限制条件有时比较隐晦，需要我们对问题中的关键性词(特别是逻辑关联词和量词)准确理解； (3)计算手段简单 ，与旧知识联系少，但选择正确合理的计算方案时需要的思维量较大； (4)计算方案是否正确，往往不可用直观方法来检验，要求我们搞清概念、原理，并具有较强的分析能力。 二、两个基本计数原理及应用 (1)加法原理和分类计数法 1加法原理 2加法原理的集合形式 3分类的要求 每一类中的每一种方法都可以独立地完成此任务；两类不同办法中的具体方法，互不相同(即分类不重) ；完成此任务的任何一种方法，都属于某一类(即分类不漏) (2)乘法原理和分步计数法 1乘法原理 2合理分步的要求 任何一步的一种方法都不能完成此任务，必须且只须连续完成这 n 步才能完成此任务；各步计数相互独立；只要有一步中所采取的方法不同，则对应的完成此事的方法也不同 例题分析 排列 组合思维方法选讲 1首先明确任务的意义 例 1. 从 1、2、3、20 这二十个数中任取三个不同的数组成等差数列，这样的不同等差数列有_个。 分析：首先要把复杂的生活背景或其它数学背景转化为一个明确的排列组合问题。 设 a,b,c 成等差， 2b=a+c, 可知 b 由 a,c 决定， 又 2b 是偶数， a,c 同奇或同偶，即：从 1，3，5，19 或 2，4，6，8，20这十个数中选出两个数进行排列，由此就可确定等差数列，因而本题为 C(10,2)*2*2=1802注意加法原理与乘法原理的特点，分析是分类还是分步，是排列 还是组合 例 2在一块并排的 10 垄田地中， 选择二垄分别种植 A，B 两种作物，每种种植一垄，为有利于作物生长，要求 A，B 两种作物的间隔不少于 6 垄，不同的选法共有_种。 分析：条件中“ 要求 A、B 两种作物的间隔不少于 6 垄”这个条件不容易用一个包含排列数，组合数的式子表示，因而采取分 类的方法。 第一类：A 在第一垄，B 有 3 种选择； 第二类：A 在第二垄，B 有 2 种选择； 第三类：A 在第三垄，B 有 1 种选择， 同理 A、B 位置互换 ，共 12 种。 例 3从 6 双不同颜色的手套中任取 4 只，其中恰好有一双同色的取法有_。 (A)240 (B)180 (C)120 (D)60 分析：显然本题应分步解决。 （一）从 6 双中选出一双同色的手套，有 6 种方法； （二）从剩下的十只手套中任选一只，有 10 种方法。 （三）从除前所涉及的两双手套之外的八只手套中任选一只，有 8 种方法； （四）由于选取与顺序无关，因而（二）（三）中的选法重复一次，因而共 240 种。 例 4身高互不相同的 6 个人排成 2 横行 3 纵列，在第一行的每一个人都比他同列的身后的人个子矮，则所有不同的排法种数为_。 分析：每一纵列中的两人只要选定，则他们只有一种站位方法，因而每一纵列的排队方法只与人的选法有关系，共有三纵列，从而有 C(C(C(90 种。 例 5在 11 名工人中，有 5 人只能当钳工，4 人只能当 车工，另外 2 人能当钳工也能当车工。 现从 11 人中选出 4 人当钳工， 4 人当车工， 问共有多少种不同的选法? 分析：采用加法原理首先要做到分类不重不漏，如何做到这一点。 分类的标准必须前后统一。 以两个全能的工人为分类的对象，考虑以他们当中有几个去当钳工为分类标准。 第一类：这两个人都去当钳工，C(C(10第二类：这两人有一个去当钳工， C(C(C(100第三类：这两人都不去当钳工， C(C(75因而共有 185 种。 例 6现有印着 0，l，3，5，7，9 的六张卡片，如果允许 9 可以作 6 用，那么从中任意抽出三张可以组成多少个不同的三位数? 分析：有同学认为只要把 0，l，3，5，7，9 的排法数乘以 2 即为所求，但 实际上抽出的三个数中有 9 的话才可能用 6 替换，因而必须分类。 有 0 无 9 6*424有 9 无 0 6*6*2=72有 9 有 0 4*4*2=32无 9 无 0 4×624因此共有 152 种方法。 5*5*4*2*3=152,例 7停车场划一排 12 个停车位置，今有 8 辆车需要停放，要求空车位连在一起，不同的停车方法是_种。 分析：把空车位看成一个元素，和 8 辆车共九个元素排列，因而共有 P(停车方法。 3特殊元素，优先处理；特殊位置， 优先考虑 例 8六人站成一排，求 (1)甲不在排头 ，乙不在排尾的排列数 (2)甲不在排头 ，乙不在排尾，且甲乙不相邻的排法数 分析：（1）先考虑排头，排尾，但这两个要求相互有影响，因而考 虑分类。 第一类：乙在排头，有 P(站法。 第二类：乙不在排头，当然他也不能在排尾，有 C(站法， 法 2:P(P(2+P(（2）第一类：甲在排尾，乙在排头，有种方法。 第二类：甲在排尾，乙不在排头，有种方法。 第三类：乙在排头，甲不在排头，有种方法。 第四类：甲不在排尾，乙不在排头，有种方法。 共 312 种。 法 2:甲乙相邻的排法数 C(4,1)*C(3,1)*2*P(3,3)+P(4,4)+P(4,4)=192头尾取非甲乙，乙头，甲尾。 50412例 9对某件产品的 6 件不同正品和 4 件不同次品进行一一测试，至区分出所有次品为止。 若所有次品恰好在第五次测试时被全部发现，则这样的测试方法有多少种可能? 分析：本题意指第五次测试的产品一定是次品，并且是最后一个次品，因而第五次测试应算是特殊位置了，分步完成。 第一步：第五次测试的有 C(可能； 第二步：前四次有一件正品有 C(可能。 第三步：前四次有 P(可能。 C(C(P(捆绑与插空 例 10. 8 人排成一队 (1)甲乙必须相 邻 (2)甲乙不相邻 (3)甲乙必须相 邻且与丙不相邻 (4)甲乙必须相 邻，丙丁必须相邻 (5)甲乙不相邻 ，丙丁不相邻 分析：(1)甲乙必须相 邻 ，就是把甲乙 捆绑(甲乙可交換) 和 7 人排列 P(2(2)甲乙不相邻 P(P(2(3)甲乙必须相 邻且与丙不相邻 先求甲乙必须相邻且与丙相邻 P(2*2甲乙必须相邻且与丙不相邻 P(22*2(4)甲乙必须相 邻，丙丁必须相邻 P(2*2(5)甲乙不相邻 ，丙丁不相邻 P(P(2*2+P(2*2例 11. 某人射击 8 枪，命中 4 枪，恰好有三 枪连续命中，有多少种不同的情况 ? 分析： 连续命中的三枪与单独命中的一枪不能相邻，因而这是一个插空问题。 另外没有命中的之间没有区别，不必计数。 即在四 发空枪之间形成的 5 个空中选出 2 个的排列，即 P(例 12. 马路上有 编号为 l，2，3，10 十个路灯，为节约用电又看清路面，可以把其中的三只灯关掉，但不能同时关掉相邻的两只或三只，在两端的灯也不能关掉的情况下，求满足条件的关灯方法共有多少种? 分析：即关掉的灯不能相邻，也不能在两端。 又因为灯与灯之间没有区别，因而 问题为在 7 盏亮着的灯形成的不包含两端的 6 个空中选出 3 个空放置熄灭的灯。 共 C(20 种方法。 例 13. 三个相同的红球和两个不同的白球排成一行，共有多少种不同的方法? 分析：三个相同的红球,有 4 個空，两个不同的白球， 可以一個一個插，也可以 2 個一起插、P(P(2=204间接计数法.(1)排除法 例 14. 三行三列共九个点，以这些点为顶点可组成多少个三角形? 分析：有些问题正面求解有一定困难，可以采用间接法。 所求问题的方法数=任意三个点的组合数(8 例 15正方体 8 个顶点中取出 4 个，可 组成多少个四面体? 分析：所求问题的方法数=任意选四点的组合数 共 C(12=708 个。 例 16. l，2，3，9 中取出两个分别作为对数的底数和真数，可组成多少个不同数值的对数? 分析：由于底数不能为 1。 （1）当 1 选上时，1 必为真数， 有一种情况。 （2）当不选 1 时，从 2任取两个分别作为底数，真数，共 P(中 =，=, =, =. 因而一共有 P(13 个。 例 17. 六人排成一排，要求甲在乙的前面，( 不一定相邻)，共有多少种不同的方法?如果要求甲乙丙按从左到右依次排列呢? 分析：在乙的前面和甲在乙的后面两种情况对称,具有相同的排法数。 因而有 P(2=360 种。 次甲乙丙三人实际上只能按照一种顺序站位，因而前面的排法数重复了 P(， 共 P(P(120 种。 例 185 男 4 女排成一排，要求男生必须按从高到矮的顺序，共有多少种不同的方法? 分析：首先不考虑男生的站位要求，共 P(；男生从左至右按从高到矮的顺序，只有一种站法，因而上述站法重复了 P(。 因而有 P(P(9×8×7×6=3024 种。 若男生从右至左按从高到矮的顺序，只有一种站法， 同理也有 3024 种，综上，有 6048 种。 5挡板的使用 例 2010 个名额分配到八个班，每班至少一个名 额， 问有多少种不同的分配方法? 分析：把 10 个名额看成十个元素，在这十个元素之间形成的九个空中，选出七个位置放置档板，则每一种放置方式就相当于一种分配方式。 因而共 C(36 种。 6注意排列组合的区别与联系：所有的排列都可以看作是先取组合，再做全排列；同样，组合如补充一个阶段(排序)可转化为排列问题。 例 21. 从 0，l，2，9 中取出 2 个偶数数字，3 个奇数数字，可组成多少个无重复数字的五位数? 分析：先选后排。 另外还要考虑特殊元素 0 的选取。 （一）两个选出的偶数含 0,C(C(4*P(二）两个选出的偶数字不含 0，C(4,2) C( 22. 电梯有 7 位乘客，在 10 层楼房的每一层停留，如果三位乘客从同一层出去，另外两位在同一层出去。