北 京 四 中
撰 稿:张炜卓 审 稿:张 扬 责 编:姚一民 排列组合问题学习指导
在解答排列组合问题时,不少同学感觉困难,分辨不清是排列还是组合问题,或解答时出现遗漏与重复,针对这些,在平时练习中,有意识地对一些典型题目寻求多种解法,或研究错解的原因并给予改正,这样对提高解题能力有一定的帮助。下面举例说明。
例1:7个人站队排成一排,其中甲不能站排头,也不能站排尾,有多少种排法?
[解法1]从元素考虑:
甲不能站排头,也不能站排尾,先考虑甲的站法,有A种排法,其他6人排在其它6个位置上,有A种排法,根据乘法原理,共有AA=3600种排法。
[解法2]从位置考虑:
因为队首队尾不能排甲,故先从其他6人中选2人站排头排尾,有A种排法,再排中间5个位置,有A种排法,根据乘法原理,共有AA=3600种排法。
[解法3]用元素插空法:
先考虑除甲以外的6人排队方法,有A种排法,因为甲不能站排头,也不能站排尾,所以让甲插空,只有5个空,有A种排法,根据乘法原理,共有AA=3600种排法。
[解法4]用排除法:
先不考虑限制条件,7人排成一排有A种排法,而其中甲站排头,或站排尾有 2A种排法,所以符合条件的排法有A-2A=3600种排法。
这是一个有条件限制的排列问题,有条件限制的排列问题,一般有“在”与“不在”、“相邻”与“不相邻”等说法,解决问题的方法主要有直接法和间接法。请认真体会以上几种不同的解法,并问问自己能用几种方法解题。
例2:某人制定了一项旅游计划,从7个旅游城市中选择5个进行游览,如果A、B为必选城市,并且在旅游过程中必须按先A后B的次序经过A、B两城市(A、B两城市可以不相邻),则有多少种不同的游览路线?
解:依题意,分为两步,第一步选城市:
要求选择5个城市,从除A、B两城市外的5个城市选3个城市,有
第二步排次序:
游览5个城市的不同的游览路线有A种路线,这其中对A、B两城市来说,或是先经过A再去B,或是先经过B再去A,游览路线各占一半,所以按先A后B的次序经过A、B两城市
种方法,
的游览路线有
种,根据乘法原理,共有种不同的游览路线。
此题若从条件先A后B的次序经过A、B两城市考虑,会造成思路混乱,数不清。
这是排列组合的综合题目,一般思路是先组合后排列,先组合凑够元素的个数后再排列,以避免元素重复使用
下面例题一是为了介绍正确的思考方法,从而进一步探讨解题规律,二是对一些错误的解法进行分析研究,从而了解产生错误的原因。
例3:从6个男生和4个女生里,选出3个男生和2个女生分别承担A、B、C、D、E等五项不同的工作,一共有多少种分配工作的方法。
解:根据题目条件,必须依次完成“选出3个男生”、“选出2个女生”、“对选出的人再分配”等事件。一共有素重复使用)。
上面这个问题,也有认为答案是工作,所以有一共有
上面这个解法错在哪里呢?
从6个男生里选出3个男生承担3项不同的工作,确实有
种方法。但是,现在选出的3
,认为,从6个男生里选出3个男生承担3项不同的
种方法,因此
种分配工作的方法。(体会先组合凑够元素的个数后再排列,以避免元
种方法,从4个女生里选出2个女生承担2项不同的工作有
种分配工作的方法。
个人,他们将在5种不同的工作里承担3项不同的工作,因为从5种不同的工作里任意选出3种工作有
种选法,把每一种方法选出的三项工作分配给6个男生里的3个就有
种方法,种方法,
所以,从6个男生里选出3个男生承担5项不同的工作里的3种工作,就应该有而不是
种方法,而对这些方法里的每一种,再从4个女生里选出2个女生承担余下的2项工
作就有种答案是
种方法,因此,一共有
,你能解释吗?
种分配工作的方法。这也是正确的解法。同理第三
例4:从4件甲类产品和5件乙类产品(相互不同)里面选出4件,其中至少要有1件甲类产品和2件乙类产品,共有多少种不同的选取方法?
解:正确答案为
上面这个问题有时会被错误地解成有甲类产品和2件乙类产品,而选出1件甲类产品有所以,选出1件甲类产品、2件乙类产品有乙类产品里面任意选出1件有
这个解法错在重复计算。如果用
代表甲类产品,
,
代,在,
=240种选法。认为题目里要求至少要有1件种方法,选出2件乙类产品有
种方法,
.
种方法,然后再在余下的3件甲类产品、3件
=240种选法。
种方法,因此,一共有
表乙类产品。每一种选1件甲类产品、3件乙类产品的选法,比如说选出上面的解法里,先后被计算过3次;(1)先选出再选出
,最后选出
;(3)先选出
,再选出
,最后选出,最后选出
;(2)先选出
,再选出。同理,每一种选2
件甲类产品、2件乙类产品的选法,在上面的解法里,先后被计算过2次。
产生这种重复计算错误的根本原因,还是由于对分步应用乘法原理计算的条件没有弄清楚。而只是形式的把完成“选出4件产品至少要有1件甲类产品、2件乙类产品,”这一事件分解成“选出1件甲类产品”、“选出2件乙类产品”、“任意选出1件产品”三个部分事件。在这样分解下,选出1件甲类产品、2件乙类产品确有再选出另外一件产品并不都有
=240种选法的结论。
排列组合问题的基础是两个基本原理,原理中提到分步和分类,分类用加法原理,分步用乘法原理,问题在于怎样合理地进行分类、分步,特别是在分类时如何做到既不重复,又不遗漏,正确分每一步,这是比较困难的。要求我们周密思考,细心分析,理解并掌握解题的常用方法和技巧,掌握并能运用分类思想、转化思想、整体思想、正难则反等数学思想解决排列组合问题。
种方法,但每选出1件甲类产品、2件乙类产品后,
种方法,因为这些选法是有重叠的。所以,不能得出一共有