关于组合数学中的分配问题的讨论

2020-05-23 15:16

姓名:唐晴 题目:关于组合数学中的分配问题的讨论

关于组合数学中的分配问题的讨论

作者:唐晴

工作单位:湖南省凤凰县禾库中学

【摘要】 本文主要讲述如何解答分配问题,同时还介绍在分析问题时应该注意的

方法。

【关键词】 组合;分配;平均;不平均

组合数学中的分配问题,即人们常说的“平均分组”与“不平均分组”问题,它既是组合数学中的重点,也是难点,值得广大教学工作者一起探讨。鉴于该类问题的抽象性较大,应用广泛,笔者根据自己的经验与理解,写下了这篇论文,希望对教与学有一定的帮助。

1.相关概念

1.1平均分组问题

平均分成的组,不管它们的顺序如何都是一种情况,所以分组后要除以Am,即m!,其中m表示组数。至于为什么要除以m!呢?读者不妨看下面的例题。

例 把abcd分成平均两组有多少种分法?

首先,从4个字母当中选两个,即C4种选法,再选剩下的两个C2种选法,根据乘法原理一共C4C2种选法。选得的结果如下:

2222mab?cd ① ac?bd ② ad?bc ③ bc?ad ④ bd?ac ⑤ cd?ab ⑥

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CC其中①⑥相同,②⑤相同,③④相同,所以结果为A422222

种分法。

平均分组包括以下两种类别:有分配对象和无分配对象;分配对象确定和分配对象不确定。

也就是问题探讨前四种问题:均分无分配对象的问题、均分有分配对象的问题(包括分配对象确定与分配对象不确定)、部分均分无分配对象的问题、部分均分有分配对象的问题(包括分配对象确定与分配对象不确定)。

1.2不平均分组问题

1.有分配对象和无分配对象; 2.分配对象确定和分配对象不确定。

即问题探讨的后两种问题:非均分组无分配对象的问题、非均分组有分配对象的问题(包括分配对象确定与分配对象不确定)。

2.问题探讨

2.1均分无分配对象的问题

例2.1 12本不同的书

(1) 按4:4:4平均分成3堆有多少种不同的分法? (2) 按3:3:3:3平均分成4堆有多少种不同的分法?

CCC

ACCCC(2)

A

解:(1)

312833439333126444442.2均分有分配对象的问题 例2.2 6本不同的书

(1) 平均分给甲乙丙3个人,有多少种不同的分法?(分配对象不确定) (2) 甲2本、乙2本、丙2本,有多少种不同的分法?(分配对象确定)

解:(1)

2CCC?AA643322222233?90(种)

(2)C6C4C2?90(种) 2 / 6

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注意:均分有分配对象的问题,分配对象确定与分配对象不确定是同一回事。

2.3部分均分无分配对象的问题

例2.3 12本不同的书按以下方式分配分别有多少种不同的分法?

(1) 按2:2:2:6分配; (2) 按10:1:1分配; (3) 按2:2:3:3:2分配。

CCCCACCC (2)

ACCCCC (3)

AA解:(1)

1121083311010121122223352212108332222266

2.4部分均分有分配对象的问题

例2.4 12支笔按如下方式分给A、B、C、D、E五个人,分别有多少种不同的分法?

(1) 按3:3:2:2:2分配;(分配对象不确定)

(2) A三本、B三本、C二本、D二本、E二本。(分配对象确定)

解:(1)

3CCCCC?

AAA129642553322322233222(2)C12C9C6C4C2

2.5非均分组无分配对象的问题

例2.5 16本不同的书

(1) 按1:5:10分成3堆有多少种不同的分法? (2) 按1:3:4分成3堆有多少种不同的分法? (3) 按2:3:4:7分成4堆有多少种不同的分法? 3 / 6

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解:(1)C16C15C10 (2)C16C14C8 (3)C16C14C11C7

注意:非均分无分配对象问题只要按比例分再用乘法原理作积。

234726815102.6非均分组有分配对象的问题

例2.6 12本不同的书

(1) 按1:2:3分给甲乙丙3人有多少种分法?(分配对象确定) (2) 1人2本、1人4本、1人6本分给甲乙丙三人有多少种不同的分法?

(分配对象不确定) 解:(1)C12C10C6 (3)

246CCCA

1210632463注意:非均分组有分配对象,并且分配对象不确定,要把组数当做元素个数再做排列。

3.分配问题的相关变形

在掌握了以上基本问题情境的基础上,我们可以把其他更为复杂的组合数学题转化为分配问题,从而达到事半功倍的效果。

例3.1 撒个不同的小球放入编号为1、2、3、4的四个盒子中,恰有一个空盒的放

法有多少种?

分析:恰有一个空盒,则另外三个盒子中小球数分别为1、1、2.实际上可转化为先将四个不同的小球分为三组,两组各一个,另一组2个,分好组后再排列。

解:

CCC?AA4322211234?144(种)

例3.2 有甲、乙、丙三项任务,甲需二人承担,乙、丙各需一人承担,从10人中选

派4人承担这三项任务,不同的选法有多少种?

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解:先考虑分组,共有

CCCA10922121128种分法;再考虑排列,因为甲任务需2人承担,

所以2人的那组只能承担甲任务,而1人的组既可以承担乙任务又可承担丙任务。综合起来,不同的选法有

CCC?AA109228122?2520(种)

评析:解数学问题时,要学会“具体问题具体分析”,辩证的对待每一个问题,这样才能提高解题能力。

例3.3 把4名男乒乓球选手和4名女乒乓球选手同时平均分成两组进行混双比赛,

不同的比赛分配方法有多少种?

分析:用1、2、3、4标记4名男乒乓球选手,用a、b、c、d标记4名女乒乓球选手,该问题可转化为把男女选手分别平均分配,然后再组合,假设男选手分配为(12)、(34),女选手分配为(ab)、(cd),则组合可得8种情况:

1a\\2b,3c\\4d; 1a\\2b,3d\\4c; 1b\\2a,3c\\4d; 1b\\2a,3d\\4c; 1c\\2d,3a\\4b; 1c\\2d,3b\\4a; 1d\\2c,3a\\4b; 1d\\2c,3b\\4a. 解:共有

CC?CCAA424222222222?8?72(种)

例3.4 设集合A?{1,2,3,4},B?{6,7,8},A为定义域,B为值域,则从集合A

到集合B不同的函数有多少个?

分析:根据函数的概念,可知集合A、B中的每个元素都有“归宿”,而集合B的每个元素接受集合A中对应的元素的数目不限,所以此问题可转化为将A中的4个元素按2:1:1分配到B中的3个元素里.

解: 5 / 6

CCC?AA4222121133?36(个)

姓名:唐晴 题目:关于组合数学中的分配问题的讨论

4.总结

对于“平均分组”与“不平均分组”问题,我们要理解各种情况,同时懂得创新,能够将一些其他的排列组合题转化为分配问题来解决,对我们的教与学是大有裨益的。

【参考文献】

[1]人民教育出版社数学室编著. 普通高中课程标准实验教科书?数学必修2. 北京:人民教育出版社,2004,7

作者简介:唐晴,出生于1986年9月,男,土家族,湖南省凤凰县木江坪镇长车村

人,现就职于湖南省凤凰县禾库中学,担任中学数学教师,中教二级,大学本科学士学位,主要从事数学教学研究和数理逻辑研究。

(附:电话13738421926 邮箱shaoqing525@126.com 收刊人及地址 唐晴,湖南省凤凰县木江坪镇长车村1组 邮编416205)

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