一般地,从a1,ma2,?,an?1这n+1个不同元素中取出m个元素的组合数是Cn?1,这些组合可以分
为两类:一类含有元素a1,一类不含有a1.含有a1的组合是从a2,个元素与a1组成的,共有Cnmm?1a3,?,an?1这n个元素中取出m ?1
个;不含有a1的组合是从a2,a3,?,an?1这n个元素中取出m个元素
组成的,共有Cn个.根据分类计数原理,可以得到组合数的另一个性质.在这里,主要体现从特殊到一般的归纳思想,“含与不含其元素”的分类思想.
mm?1证明:Cn?Cn?n!(n?m?1)?n!m n!n! ??m!(n?m?1)!m!(n?m)!(m?1)![n?(m?1)]! ?mmm(n?m?1?m)n!(n?1)!?Cn??1
m!(n?m?1)!m!(n?m?1)!∴Cn?1=Cn+Cnm?1.
说明:①公式特征:下标相同而上标差1的两个组合数之和,等于下标比原下标多1而上标与大的相同的一个组合数;
②此性质的作用:恒等变形,简化运算 例11.一个口袋内装有大小不同的7个白球和1个黑球, (1)从口袋内取出3个球,共有多少种取法?
(2)从口袋内取出3个球,使其中含有1个黑球,有多少种取法? (3)从口袋内取出3个球,使其中不含黑球,有多少种取法? 解:(1)C8332323,;(2)C7?21;(3)C7?35. ?56,或C8?C7?C73456; ?C7?C8?C9nn?1n?2例12.(1)计算:C7n(2)求证:Cm?2=Cm+2Cm+Cm解:(1)原式?C84.
565664?C8?C9?C9?C9?C10?C10?210; nn?1n?1n?2nn?1n?Cm)?(Cm?Cm)?Cm?1?Cm?1?Cm?2?左边 证明:(2)右边?(Cm例13.解方程:(1)C1313Ax?3. 10解:(1)由原方程得x?1?2x?3或x?1?2x?3?13,∴x?4或x?5,
x?1x?2x?32x?3;(2)解方程:Cx?2?Cx?2??C13?1?x?1?13?? 又由?1?2x?3?13得2?x?8且x?N,∴原方程的解为x?4或x?5?x?N??上述求解过程中的不等式组可以不解,直接把x(2)原方程可化为Cx?3x?2 ?4和x?5代入检验,这样运算量小得多.
?1313(x?3)!(x?3)!5Ax?3,即Cx?A?,∴, ?3x?310105!(x?2)!10?x!∴
11, ?120(x?2)!10?x(x?1)?(x?2)!2∴x?x?12?0,解得x?4或x??3,
?4是原方程的解 经检验:x
第五课时
例14.证明:Cmnpn?p?Cnp?Cm?Cm?p。
证明:原式左端可看成一个班有m个同学,从中选出n个同学组成兴趣小组,在选出的n个同学中,
p个同学参加数学兴趣小组,余下的n?p个同学参加物理兴趣小组的选法数。原式右端可看成直接在m个同学中选出p个同学参加数学兴趣小组,在余下的m?p个同学中选出n?p个同学参加物理兴趣小
组的选法数。显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立。
例15.证明:CnCm0m1m?1m0mn?m)。 ?CnCm?…?CnCm?Cm?n(其中
证明:设某班有n个男同学、m个女同学,从中选出m个同学组成兴趣小组,可分为m男同学0个,1个,?,
?1类:
m个,则女同学分别为m个,m?1个,?,0
个,共有选法数为
0m1m?1m0mCnCm?CnCm???CnCm。又由组合定义知选法数为Cm?n,故等式成立。
例16.证明:Cn证明:左边=Cn1i1123n?2Cn?3Cn?…?nCn?n2n?1。
23n1112131n=C1Cn?C2Cn?C3Cn???CnCn, ?2Cn?3Cn???nCn其中CiCn可表示先在n个元素里选i个,再从i个元素里选一个的组合数。设某班有n个同学,选出若
?1,2,?,n),
则选法总数即为原式左边。现换一种选法,先选组长,有n种选法,再决定剩下的n?1人是否参加,每
干人(至少1人)组成兴趣小组,并指定一人为组长。把这种选法按取到的人数i分类(i人都有两种可能,所以组员的选法有2边=右边,等式成立。
例17.证明:Cn证明:由于i2123n?22Cn?32Cn?…?n2Cn?n(n?1)2n?2。
n?1种,所以选法总数为n2n?1种。显然,两种选法是一致的,故左
ii可表示先在n个元素里选i个,再从i个元素里选两个(可重复)的Cn?Ci1Ci1Cn组合数,所以原式左端可看成在例3指定一人为组长基础上,再指定一人为副组长(可兼职)的组合数。对原式右端我们可分为组长和副组长是否是同一个人两种情况。若组长和副组长是同一个人,则有n2选法;若组长和副组长不是同一个人,则有
n?1种
n(n?1)2n?2种选法。∴共有
n2n?1+n(n?1)2n?2?n(n?1)2n?2种选法。显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立。
例18.第17届世界杯足球赛于2002年夏季在韩国、日本举办、五大洲共有32支球队有幸参加,他们先分成8个小组循环赛,决出16强(每队均与本组其他队赛一场,各组一、二名晋级16强),这支球队按
确定的程序进行淘汰赛,最后决出冠亚军,此外还要决出第三、四名,问这次世界杯总共将进行多少场比赛? 答案是:8C42?8?4?2?2?64,这题如果作为习题课应如何分析 解:可分为如下几类比赛:
⑴小组循环赛:每组有6场,8个小组共有48场;
⑵八分之一淘汰赛:8个小组的第一、二名组成16强,根据抽签规则,每两个队比赛一场,可以决出8强,共有8场;
⑶四分之一淘汰赛:根据抽签规则,8强中每两个队比赛一场,可以决出4强,共有4场; ⑷半决赛:根据抽签规则,4强中每两个队比赛一场,可以决出2强,共有2场; ⑸决赛:2强比赛1场确定冠亚军,4强中的另两队比赛1场决出第三、四名 共有2场. 综上,共有8C4四、课堂练习:
1.判断下列问题哪个是排列问题,哪个是组合问题:
(1)从4个风景点中选出2个安排游览,有多少种不同的方法?
(2)从4个风景点中选出2个,并确定这2个风景点的游览顺序,有多少种不同的方法? 2.7名同学进行乒乓球擂台赛,决出新的擂主,则共需进行的比赛场数为( )
2?8?4?2?2?64场 A.42 B.21 C.7 D.6
3.如果把两条异面直线看作“一对”,则在五棱锥的棱所在的直线中,异面直线有( )
A.15对 B.25对 C.30对 D.20对
4.设全集U??a,b,c,d?,集合A、
B是U的子集,若A有3个元素,B有
2个元素,且
A?B??a?,求集合A、B,则本题的解的个数为 ( )
A.42 B.21 C.7 D.3
5.从6位候选人中选出2人分别担任班长和团支部书记,有 种不同的选法 6.从6位同学中选出2人去参加座谈会,有 种不同的选法
7.圆上有10个点:
(1)过每2个点画一条弦,一共可画 条弦;
(2)过每3个点画一个圆内接三角形,一共可画 个圆内接三角形 8.(1)凸五边形有 条对角线;(2)凸n五边形有 条对角线 9.计算:(1)C15;(2)C610.A,B,C,D,E33?C84.
5个足球队进行单循环比赛,(1)共需比赛多少场?(2)若各队的得分互不相同,则
冠、亚军的可能情况共有多少种?
11.空间有10个点,其中任何4点不共面,(1)过每3个点作一个平面,一共可作多少个平面?(2)以每4个点为顶点作一个四面体,一共可作多少个四面体?
12.壹圆、贰圆、伍圆、拾圆的人民币各一张,一共可以组成多少种币值? 13.写出从a,b,c,d,e这5个元素中每次取出4个的所有不同的组合 答案:1. (1)组合, (2)排列 2. B 3. A 4. D 5. 30 6. 15
7. (1)45 (2) 120 8. (1)5(2)n(n?3)/2
9. ⑴455; ⑵11. ⑴C1012. C41327 10. ⑴10; ⑵20 4?120; ⑵C10?210 234?C4?C4?C4?24?1?15 13. a,b,c,d; a,b,c,e; a,b,d,e; a,c,d,e; b,c,d,e 教学反思:
1注意区别“恰好”与“至少”
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手套的不同取法共有多少种 2特殊元素(或位置)优先安排
将5列车停在5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种
3“相邻”用“捆绑”,“不邻”就“插空”
七人排成一排,甲、乙两人必须相邻,且甲、乙都不与丙相邻,则不同的排法有多少种 4、混合问题,先“组”后“排”
对某种产品的6件不同的正品和4件不同的次品,一一进行测试,至区分出所有次品为止,若所有次品恰好在第5次测试时全部发现,则这样的测试方法有种可能? 5、分清排列、组合、等分的算法区别
(1)今有10件不同奖品,从中选6件分给甲一件,乙二件和丙三件,有多少种分法?
(2) 今有10件不同奖品, 从中选6件分给三人,其中1人一件1人二件1人三件, 有多少种分法?
(3) 今有10件不同奖品, 从中选6件分成三份,每份2件, 有多少种分法? 6、分类组合,隔板处理
从6个学校中选出30名学生参加数学竞赛,每校至少有1人,这样有几种选法?