名女生参加,有多少种选法?
解:问题可以分成2类:
22第一类 2名男生和2名女生参加,有C5C4?60中选法; 31第二类 3名男生和1名女生参加,有C5C4?40中选法 依据分类计数原理,共有100种选法 211错解:C5C4C6?240种选法引导学生用直接法检验,可知重复的很多 例10.4名男生和6名女生组成至少有1个男生参加的三人社会实践活动小组,问组成方法共有多少种?
321解法一:(直接法)小组构成有三种情形:3男,2男1女,1男2女,分别有C4,,C4?C612, C4?C62112所以,一共有C4+C4+C4=100种方法. ?C6?C633解法二:(间接法)C10?C6?100 3mn?m组合数的性质1:Cn. ?Cn一般地,从n个不同元素中取出m个元素后,剩下n?m个元素.因为从n个不同元素中取出m个元素的每一个组合,与剩下的n ? m个元素的每一个组合一一对应,所以从n....个不同元素中取出m个元素的组合数,等于从这n个元素中取出n ? m个元素的组合数,即:
mn?m.在这里,主要体现:“取法”与“剩法”是“一一对应”的思想 Cn?Cnn?m证明:∵Cn?n!n! ?(n?m)![n?(n?m)]!m!(n?m)!m又 Cn?mn?mn!,∴Cn?Cn m!(n?m)!0说明:①规定:Cn?1;
②等式特点:等式两边下标同,上标之和等于下标;
nmn?m③此性质作用:当m?时,计算Cn可变为计算Cn,能够使运算简化.
220012002?20011例如C2002=C2002=C2002=2002; x ④Cn?Cny?x?y或x?y?n. mmm?12.组合数的性质2:Cn. ?1=Cn+Cnm一般地,从a1,a2,?,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,a3,?,an?1m?1这n个元素中取出m ?1个元素与a1组成的,共有Cn个;不含有a1的组合是从m个.根据分类计数原理,可以a2,a3,?,an?1这n个元素中取出m个元素组成的,共有Cn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.
n!n!mm?1证明:Cn ?n!(n?m?1)?n!m ?Cn??m!(n?m)!(m?1)![n?(m?1)]!m!(n?m?1)!m(n?1)! ?(n?m?1?m)n!??Cn?1 m!(n?m?1)!m!(n?m?1)!mmm?1∴Cn. ?1=Cn+Cn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?
332323解:(1)C8,;(2)C7(3)C7?56,或C8?C7?C7?21;?35. 3456例12.(1)计算:C7; ?C7?C8?C9nnn?1n?2(2)求证:Cm?2=Cm+2Cm+Cm.
4565664解:(1)原式?C8?C8?C9?C9?C9?C10?C10?210;
nn?1n?1n?2nn?1n证明:(2)右边?(Cm?Cm)?(Cm?Cm)?Cm?C?C?1m?1m?2?左边 x?12x?3例13.解方程:(1)C13;(2)解方程:Cx?2?Cx?2??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?2x?3?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?4和x?5代入检验,这样运算量小得多.
(2)原方程可化为Cx?3?x?21313(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, 经检验:x?4是原方程的解 npn?p例14.证明:Cm?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。
0m1m?1m0mn?m)例15.证明:Cn。 Cm?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?1类:男同学0个,1个,?,m个,则女同学分别为m个,m?1个,?,0个,共
0m1m?1m0m有选法数为Cn Cm?CnCm???CnCm。又由组合定义知选法数为Cm?n,故等式成立。
123n例16.证明:Cn?2Cn?3Cn?…?nCn?n2n?1。
111213123n1n证明:左边=Cn=C1Cn?C2Cn?C3Cn???Cn?2Cn?3Cn???nCnCn, i其中Ci1Cn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?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,每人都有两种可能,所以组员的选法有2选法总数为n2n?1n?1种,所以
种。显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立。
123n例17.证明:Cn?22Cn?32Cn?…?n2Cn?n(n?1)2n?2。
ii证明:由于i2Cn可表示先在n个元素里选i个,再从i个元素里选两个(可?Ci1Ci1Cn重复)的组合数,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n2n?1种选法;若组长和副组长不是同一个人,则有
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?
2答案是:8C4?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.
2综上,共有8C4?8?4?2?2?64场
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( ) 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)C6?C8.
10.A,B,C,D,E5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 334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; ⑵2 10. ⑴10; ⑵20 73411. ⑴C10?120; ⑵C10?210 123412. C4?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 五、小结 :组合的意义与组合数公式;解决实际问题时首先要看是否与顺序有关,从而确定是排列问题还是组合问题,必要时要利用分类和分步计数原理 名称内容 分类原理 定 义 分步原理 相同点 不同点 学生探究过程:(完成如下表格) 名 称 定义 排 列 组 合 种数 符号 计算 公式 关系 性质
, 六、课后作业: 七、板书设计(略) 八、教学反思:
排列组合问题联系实际生动有趣,题型多样新颖且贴近生活,解法灵活独到但不易掌握,许多学生面对较难问题时一筹莫展、无计可施,尤其当从正面入手情况复杂、不易解决时,可考虑换位思考将其等价转化,使问题变得简单、明朗。
mn?mmmm?1教科书在研究组合数的两个性质①Cn,②Cn时,给出了组合?Cn?1?Cn?Cn数定义的解释证明,即构造一个组合问题的模型,把等式两边看成同一个组合问题的两种计算方法,由组合个数相等证出要证明的组合等式。这种构造法证明构思精巧,把枯燥的公式还原为有趣的实例,能极大地激发学习兴趣。本文试给几例以说明。
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?