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二、 排列数
一般地,对于m?n的情况,排列数公式变为Pnn?n(?n?1)(?n?2)???3?2?1. 表示从n个不同元素中取n个元素排成一列所构成排列的排列数.这种n个排列全部取出的排列,叫做n个不同元素的全排列.式子右边是从n开始,后面每一个因数比前一个因数小1,一直乘到1的乘积,记为n!,读做n的阶乘,则Pnn还可以写为:Pnn?n!,其中
n!?n(?n?1)(?n?2)????3?2?1 .
在排列问题中,有时候会要求某些物体或元素必须相邻;求某些物体必须相邻的方法数量,可以将这些物体当作一个整体捆绑在一起进行计算.
三、 组合问题
日常生活中有很多“分组”问题.如在体育比赛中,把参赛队分为几个组,从全班同学中选出几人参加某项活动等等.这种“分组”问题,就是我们将要讨论的组合问题,这里,我们将着重研究有多少种分组方法的问题.
一般地,从n个不同元素中取出m个(m?n)元素组成一组不计较组内各元素的次序,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.
从排列和组合的定义可以知道,排列与元素的顺序有关,而组合与顺序无关.如果两个组合中的元素完全相同,那么不管元素的顺序如何,都是相同的组合,只有当两个组合中的元素不完全相同时,才是不同的组合.
从n个不同元素中取出m个元素(m?n)的所有组合的个数,叫做从n个不同元素中取
m出m个不同元素的组合数.记作Cn.
一般地,求从n个不同元素中取出的m个元素的排列数Pnm可分成以下两步:
m第一步:从n个不同元素中取出m个元素组成一组,共有Cn种方法; m 第二步:将每一个组合中的m个元素进行全排列,共有Pm种排法.
mmm根据乘法原理,得到Pn?Cn?Pm. m因此,组合数Cn?PnmmPm?n(?n?1)(?n?2)??(?n?m?1).
m(?m?1)(?m?2)???3?2?1这个公式就是组合数公式.
四、 组合数的重要性质
mn?m一般地,组合数有下面的重要性质:Cn(m?n) ?Cn数学精品
m这个公式的直观意义是:Cn表示从n个元素中取出m个元素组成一组的所有分组方n?m法.Cn表示从n个元素中取出(n?m)个元素组成一组的所有分组方法.显然,从n个元
素中选出m个元素的分组方法恰是从n个元素中选m个元素剩下的(n?m)个元素的分组方法.
例如,从5人中选3人开会的方法和从5人中选出2人不去开会的方法是一样多的,即
32. C5?C5n0规定Cn?1,Cn?1.
五、 插板法一般用来解决求分解一定数量的无差别物体的方法的总数,使用插板法一
般有三个要求:①所要分解的物体一般是相同的:②所要分解的物体必须全部分完:③参与分物体的组至少都分到1个物体,不能有没分到物体的组出现.
在有些题目中,已知条件与上面的三个要求并不一定完全相符,对此应当对已知条件进行适当的变形,使得它与一般的要求相符,再适用插板法.
六、
使用插板法一般有如下三种类型:
⑴ m个人分n个东西,要求每个人至少有一个.这个时候我们只需要把所有的东西排成
一排,在其中的
(n?1)个空隙中放上
(m?1)m?1Cn个插板,所以分法的数目为?1.
⑵ m个人分n个东西,要求每个人至少有a个.这个时候,我们先发给每个人(a?1)个,
还剩下[n?m(a?1)] 个东西,这个时候,我们把剩下的东西按照类型⑴来处理就可以
m?1了.所以分法的数目为Cn?m(a?1)?1.
⑶ m个人分n个东西,允许有人没有分到.这个时候,我们不妨先借来m个东西,每个人多发1个,这样就和类型⑴一样了,不过这时候物品总数变成了(n?m)个,因此分法
m?1的数目为Cn?m?1.
例题精讲
【例 1】 4个男生2个女生6人站成一排合影留念,有多少种排法?如果要求2个女生紧
挨着排在正中间有多少种不同的排法?
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【巩固】 4男2女6个人站成一排合影留念,要求2个女的紧挨着有多少种不同的排法?
【例 2】 将A、B、C、D、E、F、G七位同学在操场排成一列,其中学生B与C必须相邻.请
问共有多少种不同的排列方法?
【巩固】 6名小朋友A、B、C、D、E、F站成一排,若A,B两人必须相邻,一共有多少种
不同的站法?若A、B两人不能相邻,一共有多少种不同的站法?
【例 3】 书架上有4本不同的漫画书,5本不同的童话书,3本不同的故事书,全部竖起
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排成一排,如果同类型的书不要分开,一共有多少种排法?如果只要求童话书和漫画书不要分开有多少种排法?
【巩固】 四年级三班举行六一儿童节联欢活动.整个活动由2个舞蹈、2个演唱和3个小品
组成.请问:如果要求同类型的节目连续演出,那么共有多少种不同的出场顺序?
【例 4】 8人围圆桌聚餐,甲、乙两人必须相邻,而乙、丙两人不得相邻,有几种坐法?
【巩固】 a,b,c,d,e五个人排成一排,a与b不相邻,共有多少种不同的排法?
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【例 5】 一台晚会上有6个演唱节目和4个舞蹈节目.求:
⑴ 当4个舞蹈节目要排在一起时,有多少不同的安排节目的顺序?
⑵ 当要求每2个舞蹈节目之间至少安排1个演唱节目时,一共有多少不同的安排
节目的顺序?
【巩固】 由4个不同的独唱节目和3个不同的合唱节目组成一台晚会,要求任意两个合唱节
目不相邻,开始和最后一个节目必须是合唱,则这台晚会节目的编排方法共有多少种?