乘法原理之染色法

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小学思维数学讲义:乘法原理之染色问题-带详解

小学思维数学讲义:乘法原理之染色问题-带详解

乘法原理之染色问题教学目标1.使学生掌握乘法原理主要内容,掌握乘法原理运用的方法;2.使学生分清楚什么时候用乘法原理,分清有几个必要的步骤,以及各步之间的关系.3.培养学生准确分解步骤的解题能力;乘法原理的数学思想主旨在于分步考虑问题,本讲的目的也是为了培养学生分步考虑问题的习惯.知识要点一、乘法原理概念引入老师周六要去给同学们上课,首先得从家出发到长宁上8点的课,然后得赶到黄埔去上下午1点半的课.如果说申老师的家到长宁有5种可选择的交通工具(公交、地铁、出租车、自行车、步行),然后再从长宁到黄埔有2种可选择的交通工具(公交、地铁),同学们,你们说老师从家到黄埔一共有多少条路线?我们看上面这个示意图,老师必须先的到长宁,然后再到黄埔.这几个环节是必不可少的,老师是一定要先到长宁上完课,才能去黄埔的.在没学乘法原理之前,我们可以通过一条一条的数,把线路找出来,显而易见一共是10条路线.但是要是老师从家到长宁有25种可选择的交通工具,并且从长宁到黄埔也有30种可选择的交通工具,那一共有多少条线路呢?这样数,恐怕是要耗费很多的时间了.这个时候我们的乘法原理就派上上用场了.二、乘法原理的定义完成一件事,这个事情可以分成n个必不可少的步骤(比如说老师从家到黄埔,必须要先到长宁,那么一共可以分成两个必不可少的步骤,一是从家到长宁,二是从长宁到黄埔),第1步有A种不同的方法,第二步有B种不同的方法,……,第n步有N种不同的方法.那么完成这件事情一共有A×B×……×N种不同的方法.结合上个例子,老师要完成从家到黄埔的这么一件事,需要2个步骤,第1步是从家到长宁,一共5种选择;第2步从长宁到黄埔,一共2种选择;那么老师从家到黄埔一共有5×2个可选择的路线了,即10条.三、乘法原理解题三部曲1、完成一件事分N个必要步骤;2、每步找种数(每步的情况都不能单独完成该件事);3、步步相乘四、乘法原理的考题类型1、路线种类问题——比如说老师举的这个例子就是个路线种类问题;2、字的染色问题——比如说要3个字,然后有5种颜色可以给每个字然后,问3个字有多少种染色方法;包括几个部分的地图有几种染色的方法;4、排队问题——比如说6个同学,排成一个队伍,有多少种排法;5、数码问题——就是对一些数字的排列,比如说给你几个数字,然后排个几为数的偶数,有多少种排法.【例 1】 地图上有A ,B ,C ,D 四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?DC B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有3种颜色可选;当B ,C 取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时D 也有2种颜色可选.根据乘法原理,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B ,C 取不同的颜色时,B 有2种颜色可选,C 仅剩1种颜色可选,此时D 也只有1种颜色可选(与A 相同).根据乘法原理,不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.综上,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【巩固】 如果有红、黄、蓝、绿四种颜色给例题中的地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,首先对A 进行染色一共有4种方法,然后对B 、C 进行染色,如果B 、C 取相同的颜色,有三种方式,D 剩下3种方式,如果B 、C 取不同颜色,有326⨯=种方法,D 剩下2种方法,对该图的染色方法一共有43332284⨯⨯+⨯⨯=()种方法.【注意】给地图染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,有的需要分类解决,前者分类做也可以解决问题.【答案】84【例 2】 在右图的每个区域内涂上A 、B 、C 、D 四种颜色之一,使得每个圆里面恰有四种颜色,则一共有__________种不同的染色方法.7654321【考点】乘法原理之染色问题 【难度】4星 【题型】解答【解析】 因为每个圆内4个区域上染的颜色都不相同,所以一个圆内的4个区域一共有43224⨯⨯=种染色方法.如右图所示,当一个圆内的1、2、3、4四个区域的颜色染定后,由于6号区域的颜色不能与2、3、4三个区域的颜色相同,所以只能与1号区域的颜色相同,同理5号区域只能与4号区域的颜色相同,7号区域只能与2号区域的颜色相同,所以当1、2、3、4四个区域的颜色染定后,其他区域的颜色也就相应的只有一种染法,所以一共有24种不同的染法.【答案】24【例 3】 如图,地图上有A ,B ,C ,D 四个国家,现用五种颜色给地图染色,要使相邻国家的颜色不相同,有多少种不同染色方法?例题精讲DCB A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 为了按要求给地图上的这四个国家染色,我们可以分四步来完成染色的工作:第一步:给A 染色,有5种颜色可选.第二步:给B 染色,由于B 不能与A 同色,所以B 有4种颜色可选.第三步:给C 染色,由于C 不能与A 、B 同色,所以C 有3种颜色可选.第四步:给D 染色,由于D 不能与B 、C 同色,但可以与A 同色,所以D 有3种颜色可选.根据分步计数的乘法原理,用5种颜色给地图染色共有5433180⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】180【巩固】 如图,一张地图上有五个国家A ,B ,C ,D ,E ,现在要求用四种不同的颜色区分不同国家,要求相邻的国家不能使用同一种颜色,不同的国家可以使用同—种颜色,那么这幅地图有多少着色方法?ED C BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,给A 国上色,可以任选颜色,有四种选择;第二步,给B 国上色,B 国不能使用A 国的颜色,有三种选择;第三步,给C 国上色,C 国与B ,A 两国相邻,所以不能使用A ,B 国的颜色,只有两种选择;第四步,给D 国上色,D 国与B ,C 两国相邻,因此也只有两种选择;第五步,给E 国上色,E 国与C ,D 两国相邻,有两种选择. 共有4322296⨯⨯⨯⨯=种着色方法.【答案】96【例 4】 如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜色不同,应该有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 对这张纸的操作一共进行了8次,每次操作都增加了一个区块,所以8次操作后一共有9个区块,我们对这张纸,进行染色就需要9个步骤,从最大的区块从大到小开始染色,每个步骤地染色方法有:4、3、2、2、2……,所以一共有:4322222221536⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种.【答案】1536【巩固】 用三种颜色去涂如图所示的三块区域,要求相邻的区域涂不同的颜色,那么共有几种不同的涂法?ABC【考点】乘法原理之染色问题【难度】2星【题型】解答【解析】涂三块毫无疑问是分成三步.第一步,涂A部分,那么就有三种颜色的选择;第二步,涂B部分,由于要求相邻的区域涂不同的颜色,A和B相邻,当A确定了一种颜色后,B只有两种颜色可选择了;第三步,涂C部分,C和A、B都相邻,A和B确定了两种不相同的颜色,那么C只有一种颜色可选择了.然后再根据乘法原理.3216⨯⨯=【答案】6【例 5】如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】这一道题实际上就是例题,因为两幅图各个字母所代表的国家的相邻国家是相同的,如果将本题中的地图边界进行直角化就会转化为原题,所以对这幅地图染色同样一共有4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.【讨论】如果染色步骤为----C A BD E,那么应该该如何解答?答案:也是4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.如果染色步骤为----C AD B E那么应该如何解答?答案:染色的前两步一共有4×3种方法,但染第三步时需要分类讨论,如果D与A颜色相同,那么B有2种染法,E也有2种方法,如果D与A染不同的颜色,那么D有2种染法那么B只有一种染法,E有2种染法,所以一共应该有43(122212)96⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=种方法,(教师应该向学生说明第三个步骤用到了分类讨论和加法原理,加法原理在下一讲中将会讲授),染色步骤选择的经验方法:每一步骤所染的区块应该尽量和之前所染的区块相邻.【答案】96【巩固】某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】为了便于分析,把地图上的7个县分别编号为A、B、C、D、E、F、G(如左下图).GF DC B AE为了便于观察,在保持相邻关系不变的情况下可以把左图改画成右图.那么,为了完成地图染色这件工作需要多少步呢?由于有7个区域,我们不妨按A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 的顺序,用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色依次分7步来完成染色任务.第1步:先染区域A ,有5种颜色可供选择;第2步:再染区域B ,由于B 不能与A 同色,所以区域B 的染色方式有4种;第3步:染区域C ,由于C 不能与B 、A 同色,所以区域C 的染色方式有3种;第4步:染区域D ,由于D 不能与C 、A 同色,所以区域D 的染色方式有3种;第5步:染区域E ,由于E 不能与D 、A 同色,所以区域E 的染色方式有3种;第6步:染区域F ,由于F 不能与E 、A 同色,所以区域F 的染色方式有3种;第7步:染区域G ,由于G 不能与C 、D 同色,所以区域G 的染色方式有3种.根据分步计数的乘法原理,共有54333334860⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】4860【例 6】 用3种颜色把一个33⨯的方格表染色,要求相同行和相同列的3个格所染的颜色互不相同,一共有 种不同的染色法.【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 根据题意可知,染完后这个33⨯的方格表每一行和每一列都恰有3个颜色.用3种颜色染第一行,有336P =种染法;染完第一行后再染第一列剩下的2个方格,有2种染法;当第一行和第一列都染好后,再根据每一行和每一列都恰有3个颜色对剩下的方格进行染色,可知其余的方格都只有唯一一种染法.所以,根据乘法原理,共有326⨯=种不同的染法.【答案】6【例 7】 如右图,有A 、B 、C 、D 、E 五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式?EDC BA 【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 先采用分步:第一步给A 染色,有5种方法;第二步给B 染色,有4种方式;第三步给C 染色,有3种方式;第四步给D 染色,有3种方式;第五步,给E 染色,由于E 不能与A 、B 、D 同色,但可以和C 同色.此时就出现了问题:当D 与B 同色时,E 有3种颜色可染;而当D 与B 异色时,E 有2种颜色可染.所以必须从第四步就开始分类:第一类,D 与B 同色.E 有3种颜色可染,共有5433180⨯⨯⨯=(种)染色方式;第二类,D 与B 异色.D 有2种颜色可染,E 有2种颜色可染,共有54322240⨯⨯⨯⨯=(种)染色方式.根据加法原理,共有180240420+=(种)染色方式.【注意】给图形染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,但如果碰到有首尾相接的图形往往需要分类解决.【答案】420【巩固】 如右图,有A ,B ,C ,D 四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法?D C B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有4种颜色可选,然后分类:第一类:B ,D 取相同的颜色.有3种颜色可染,此时D 也有3种颜色可选.根据乘法原理,不同的染法有43336⨯⨯=(种);第二类:当B ,D 取不同的颜色时,B 有3种颜色可染,C 有2种颜色可染,此时D 也有2种颜色可染.根据乘法原理,不同的染法有432248⨯⨯⨯=(种).根据加法原理,共有364884+=(种)染色方法.【答案】84【巩固】用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法?学奥而思数【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】第一步给“而”上色,有4种选择;然后对“学”染色,“学”有3种颜色可选;当“奥”,“数”取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时“思”也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当“奥”,“数”取不同的颜色时,“奥”有2种颜色可选,“数”剩仅1种颜色可选,此时“思”也只有1种颜色可选(与“学”相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.所以,根据加法原理,共有43(222)72⨯⨯⨯+=种不同的涂法.【答案】72【例 8】分别用五种颜色中的某一种对下图的A,B,C,D,E,F六个区域染色,要求相邻的区域染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:有多少种不同的染法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】先按A,B,D,C,E的次序染色,可供选择的颜色依次有5,4,3,2,3种,注意E与D的颜色搭配有339⨯=(种),其中有3种E和D同色,有6种E和D异色.最后染F,当E与D同色时有3种颜色可选,当E与D异色时有2种颜色可选,所以共有542(3362)840⨯⨯⨯⨯+⨯=种染法.【答案】840【例 9】将图中的○分别涂成红色、黄色或绿色,要求有线段相连的两个相邻○涂不同的颜色,共有多少种不同涂法?D CBA【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】如右上图,当A,B,C,D的颜色确定后,大正方形四个角上的○的颜色就确定了,所以只需求A,B,C,D有多少种不同涂法.按先A,再B,D,后C的顺序涂色.按---A B D C的顺序涂颜色:A有3种颜色可选;当B,D取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时C也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B,D取不同的颜色时,B有2种颜色可选,D仅剩1种颜色可选,此时C也只有1种颜色可选(与A相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=(种).所以,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【例 10】用4种不同的颜色来涂正四面体(如图,每个面都是完全相同的正三角形)的4个面,使不同的面涂有不同的颜色,共有________种不同的涂法.(将正四面体任意旋转后仍然不同的涂色法,才被认为是不同的)【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】填空【关键词】迎春杯,中年级,复赛,第9题【解析】不旋转时共有4×3×2×1=24种染色方式,而一个正四面体有4×3=12种放置方法(4个面中选1个作底面,再从剩余3个面中选1个作正面),所以每种染色方式被重复计算了12次,则不同的染色方法有24÷12=2种。

小学五年级奥数 之加乘原理进阶 标数法 染色法 练习题

小学五年级奥数 之加乘原理进阶 标数法  染色法  练习题

五年级奥数之加乘原理进阶一、 标数法每个点标的数,是所有指向它的箭头起点方法数的和;标数时,与出发点相连的横行竖列都是1,接下来一层一层依次标数; 某处不能通行,该处通行的方法数为0。

1. 如图所示,朵拉想从A 地去B 地玩,那么有多少条最短的路线?2. 如图所示,张老师想从A 地飞到B 地,那么有多少条最短的路线可以选择?4.如图,要从点A 到点B 去,问最短的线路有多少种?ABABBA5. 朵拉和迪亚哥去寻宝,在如图的宝藏示意图中,只能沿着格线前进,C处因施工不能通行,那么他们从A到B的最短路线有多少条?B6.“十一”长假就要到了,棉花糖和妈妈决定去动物园玩。

如果A点因为施工无法通行,那么聪明的小朋友,你能找到几条从家到动物园的最短路线呢?B8.小华要从学校去少年宫,但是不能经过A点,问最短路线有多少种?少年宫学校7、在右边的街道示意图中,C处因为施工不可以通过,问从A点到B点的最短路线有多少条?8、如图所示从A点到B点沿着网格线不经过线段CD和EF的最短路线的条数有多少条?B知识点2 染色法——相邻不同色 染色法——相邻不同色从接触面多的区域开始染色; 主要不要跳着染色。

1.地图上有A ,B ,C ,D 四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?2.用红、黄、蓝,白4种不同颜色的鲜花布置如图所示的花圃,要求相邻部分不同色,那么有多少种不同的布置方法?DCB A3.如果用红、黄、蓝、绿四种颜色给如图所示的地图染色,要求相邻部分不同色,那么有多少种不同的染色方法?4. 如图,用红、黄、蓝,白4种不同颜色给游乐场的地面的A、B、C、D、E5个区域刷上颜色,每部分只染一种颜色且相邻的部分不能使用同一种颜色。

请问,共有多少种不同的粉刷方法?5. 用3种颜色去涂如图所示的蝴蝶的5个区域,要求每相邻两个区域不同色,那么一共有多少种涂法?6.如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法?7.某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法?8.如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜色不同,应该有多少种不同的染色方法?9.如右图,有A、B、C、D、E五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式?10.如右图,有A ,B ,C ,D 四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法?11.用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法?12.用4种颜色对如图所示的区域进行染色,要求有线段连接的两个圆圈不同色,那么共有多少种不同的染法?EDCBA D CBA 学奥而思数。

染色问题加乘原理

染色问题加乘原理

染色问题加乘原理
染色问题中的加乘原理是一个重要的计数原理,它涉及到分步和分类的计数方法。

具体来说,当我们在解决染色问题时,常常需要分步完成染色过程,每一步都有多种染色方法,而整个染色过程可以看作是这些步骤的顺序执行。

因此,我们可以通过乘法原理来计算整个染色过程的总方法数。

具体来说,假设染色过程由n个步骤组成,第1步有m1种染色方法,第2步有m2种染色方法,以此类推,第n步有mn种染色方法。

根据乘法原理,整个染色过程的总方法数就是m1×m2×...×mn。

在染色问题中,有时候还会涉及到分类的计数方法。

例如,在给定一些限制条件的情况下,我们需要将染色问题分为若干个不相交的子问题,然后分别计算每个子问题的染色方法数,最后将这些方法数相加得到总的染色方法数。

这种分类计数的方法常常与加法原理一起使用。

总之,在解决染色问题时,我们需要注意分步和分类的计数方法,利用加乘原理来计算总的染色方法数。

这有助于我们更好地理解和解决染色问题。

数学三十六计续集28:染色法(1)(1)

数学三十六计续集28:染色法(1)(1)

尽最大努力去做得更好!-马到成功老师
1数学三十六计搞定小升初续集之28:染色法作者:马到成功老师
利用染色的方法来思考数学问题,解决数学问题,这种方法的核心是对所研究的对象用不同颜色进行分类,有利于我们观察、分析对象之间的关系。

染色后许多隐藏的关系会变得明朗,能很简洁地对染色图形进行处理,以达到对原问题的解决。

而凡是能用染色方法来解的题,一般地都可以用赋值方法来解,只需将染成某一种颜色的对象换成赋于其某一数值就行了。

常见的染色方式有:点染色、线段染色、小方格染色和对区域染色。

本文试图选择一些名题加以说明。

【精典名题1】如图(1)~(6)所示的六种图形拼成右下图,如果图(1)必须放在右下图的中间一列,应如何拼?(人大附中某届入学试题。


【思路点拨】把右上图黑、白相间染色(见右图)。

其中
有11个白格和10个黑格,当图形拼成后,图形(2)(4)
(5)(6)一定是黑、白各2格,而图形(3)必须有3
格是同一种颜色,另一种颜色1格。

因为前四种图形,黑、
白已各占2×4=8(格),而黑格总共只有10格,所以图
形(3)只能是3白1黑。

由此知道图(1)一定在中间一
列的黑格,而上面的黑格不可能,所以图(1)在中间一
列下面的黑格中。

那么其它图形如何拼呢?为了说明方便,给每一格编一个数码(见左下图)。

高考数学中的染色问题的解题策略

高考数学中的染色问题的解题策略

高考数学中的染色问题的解题策略安徽省太湖县牛镇高中 黄军华近几年来,数学高考以能力立意来命题,每年都出现一批立意独特、情景新颖脱俗的有关染色问题的试题。

染色问题常以生活实际为背景,其背景公平,突出了数学思维能力和学习潜能的考查,是高考的热点素材之一,但是学生解答并不理想,症结在哪里呢?(1)对问题的背景不熟悉,染色问题情景生动有趣,虽然源于生活实际,但学生的阅历浅,从未见过,更无具体模式可套,因此倍觉破题困难;(2)不能正确地选好分类标准和优化分类顺序;(3)不能正确地将染色问题模型化、构造转化为熟悉的数学问题。

针对染色问题的特点和学生解答染色问题时存在的问题,下面本文将从两方面入手谈谈染色问题的常用解题策略。

1、选好分类标准,优化分类顺序的策略分类讨论是一种重要的数学思想方法,当问题所给对象不能进行统一研究时,就需要对研究的对象进行分类,将整体问题划分为局部问题,把复杂问题转化为单一问题,然后分而治之、各个击破,最后综合各类的结果得到整个问题的解答。

因此,采用分类策略解答染色问题时,我们可以从三个方面入手考虑:1.1从确定染色顺序入手 根据染色问题的要求,先确定好区域的染色顺序,对各个区域分步染色,再由乘法原理计算出染色的种数,是处理这类问题最基本的方法。

例1 如图(1)所示,用五种不同的颜色分别为A 、B 、C 、D 、E 五部分染色,相邻区域不能用同一种颜色,但同一种颜色可以反复使用,也可不使用,求符合这种要求的不同染色方法的种数。

分析:按照分步计数原理,先为A 染色共有5种,再为B 染色有4种(不能与A 同色),接着为C 染色有3种(不与A 、B同色),同理依次为D 、E 染色各有3种,所以不同染色方法的种数为5×4×33=540(种)1.2从使用颜色的种类入手 按照染色问题中的题设要求,从使用了多少种颜色分类讨论入手,分别计算出各种情形的种类,再用分类计数原理求出不同的染色方法的种数。

(完整版)染色问题的计数方法

(完整版)染色问题的计数方法

染色问题的计数方法河北张家口市第三中学王潇与染色问题有关的试题新颖有趣,其中包含着丰富的数学思想,染色问题,解题方法技巧性强且灵活多变,故这类问题有利于培养学生的创新思维能力,分析问题与观察问题的能力,有利于开发学生的智力。

一、区域染色问题1.根据乘法原理,对各个区域分步染色,这是处理这类问题的基本的方法。

例1要用四种颜色给四川、青藏、西藏、云南四省(区)的地图染色(图1)每一省(区)一种颜色,只要求相邻的省(区)不同色,则不同染色的方法有多少种?分析先给西藏青海云南四川四川染色有4种方法,再给青海染色有3种方法,接着给西藏染色有2种方法,最后给云南染色有2种方法,根据乘法原理,不同的染色方法共有4×3×2×2=48种2.根据共用了多少种颜色分类讨论,分别计算出各种情形的种数,再用加法原理求出不同年拾方法种数。

例2 (2003年全国高考题)如图2,一个地区分为5个行政区域,现给地图着色,要求相邻区域不得使用同一颜色,现有4种颜色可供选择,则不同的着色方法共有多少种?分析 依题意至少要12345图2选用3种颜色。

(1) 当选用三种颜色时,区域2与4必须同色,区域3与5必须同色,有34A 种。

(2) 当用四种颜色时,若区域2与4同色,则区域3与5不同色,有44A 种;若区域3与5同色,则区域2与4不同色,有44A 种,故用四种颜色时共有244A 种。

由加法原理可知满足题意的着色方法共有34A +244A =24+2×24=72种。

3 根据某两个不相邻区域是否同色分类讨论,从某两个不相邻区域同色与不同色入手,分别计算出两种情形的种数,再用加法原理求出不同染色方法数。

例3 用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在“田”字形的四个小方格内(图3),每格涂一种颜色,相邻的两格涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?1234图3(1)四格涂不同的颜色,方法数为45A ;(2)有且仅有两格涂相同的颜色,即只有一组对角小方格涂相同颜色,涂法种数为21245C A ; (3)两组对角小方格涂相同颜色,涂法种数为25A 。

小学奥数教程-乘法原理之染色问题.教师版 (139) 全国通用(含答案)

小学奥数教程-乘法原理之染色问题.教师版 (139)  全国通用(含答案)

1.使学生掌握乘法原理主要内容,掌握乘法原理运用的方法;2.使学生分清楚什么时候用乘法原理,分清有几个必要的步骤,以及各步之间的关系.3.培养学生准确分解步骤的解题能力;乘法原理的数学思想主旨在于分步考虑问题,本讲的目的也是为了培养学生分步考虑问题的习惯.一、乘法原理概念引入老师周六要去给同学们上课,首先得从家出发到长宁上8点的课,然后得赶到黄埔去上下午1点半的课.如果说申老师的家到长宁有5种可选择的交通工具(公交、地铁、出租车、自行车、步行),然后再从长宁到黄埔有2种可选择的交通工具(公交、地铁),同学们,你们说老师从家到黄埔一共有多少条路线?我们看上面这个示意图,老师必须先的到长宁,然后再到黄埔.这几个环节是必不可少的,老师是一定要先到长宁上完课,才能去黄埔的.在没学乘法原理之前,我们可以通过一条一条的数,把线路找出来,显而易见一共是10条路线.但是要是老师从家到长宁有25种可选择的交通工具,并且从长宁到黄埔也有30种可选择的交通工具,那一共有多少条线路呢?这样数,恐怕是要耗费很多的时间了.这个时候我们的乘法原理就派上上用场了.二、乘法原理的定义完成一件事,这个事情可以分成n个必不可少的步骤(比如说老师从家到黄埔,必须要先到长宁,那么一共可以分成两个必不可少的步骤,一是从家到长宁,二是从长宁到黄埔),第1步有A种不同的方法,第二步有B种不同的方法,……,第n步有N种不同的方法.那么完成这件事情一共有A×B×……×N种不同的方法.结合上个例子,老师要完成从家到黄埔的这么一件事,需要2个步骤,第1步是从家到长宁,一共5种选择;第2步从长宁到黄埔,一共2种选择;那么老师从家到黄埔一共有5×2个可选择的路线了,即10条.三、乘法原理解题三部曲1、完成一件事分N个必要步骤;2、每步找种数(每步的情况都不能单独完成该件事);3、步步相乘四、乘法原理的考题类型教学目标知识要点7-2-3乘法原理之染色问题1、路线种类问题——比如说老师举的这个例子就是个路线种类问题;2、字的染色问题——比如说要3个字,然后有5种颜色可以给每个字然后,问3个字有多少种染色方法;3、地图的染色问题——同学们可以回家看地图,比如中国每个省的染色情况,给你几种颜色,问你一张包括几个部分的地图有几种染色的方法;4、排队问题——比如说6个同学,排成一个队伍,有多少种排法;5、数码问题——就是对一些数字的排列,比如说给你几个数字,然后排个几为数的偶数,有多少种排法.【例 1】 地图上有A ,B ,C ,D 四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?DC B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有3种颜色可选;当B ,C 取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时D 也有2种颜色可选.根据乘法原理,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B ,C 取不同的颜色时,B 有2种颜色可选,C 仅剩1种颜色可选,此时D 也只有1种颜色可选(与A 相同).根据乘法原理,不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.综上,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【巩固】 如果有红、黄、蓝、绿四种颜色给例题中的地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,首先对A 进行染色一共有4种方法,然后对B 、C 进行染色,如果B 、C 取相同的颜色,有三种方式,D 剩下3种方式,如果B 、C 取不同颜色,有326⨯=种方法,D 剩下2种方法,对该图的染色方法一共有43332284⨯⨯+⨯⨯=()种方法. 【注意】给地图染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,有的需要分类解决,前者分类做也可以解决问题.【答案】84【例 2】 在右图的每个区域内涂上A 、B 、C 、D 四种颜色之一,使得每个圆里面恰有四种颜色,则一共有__________种不同的染色方法.7654321【考点】乘法原理之染色问题 【难度】4星 【题型】解答【解析】 因为每个圆内4个区域上染的颜色都不相同,所以一个圆内的4个区域一共有43224⨯⨯=种染色方法.如右图所示,当一个圆内的1、2、3、4四个区域的颜色染定后,由于6号区域的颜色不能与2、3、4三个区域的颜色相同,所以只能与1号区域的颜色相同,同理5号区域只能与4号区域的颜色相同,7号区域只能与2号区域的颜色相同,所以当1、2、3、4四个区域的颜色染定后,其他区域的颜色也就相应的只有一种染法,所以一共有24种不同的染法.【答案】24【例 3】 如图,地图上有A ,B ,C ,D 四个国家,现用五种颜色给地图染色,要使相邻国家的颜色不相同,有多少种不同染色方法?例题精讲DCB A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 为了按要求给地图上的这四个国家染色,我们可以分四步来完成染色的工作:第一步:给A 染色,有5种颜色可选.第二步:给B 染色,由于B 不能与A 同色,所以B 有4种颜色可选.第三步:给C 染色,由于C 不能与A 、B 同色,所以C 有3种颜色可选.第四步:给D 染色,由于D 不能与B 、C 同色,但可以与A 同色,所以D 有3种颜色可选.根据分步计数的乘法原理,用5种颜色给地图染色共有5433180⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】180【巩固】 如图,一张地图上有五个国家A ,B ,C ,D ,E ,现在要求用四种不同的颜色区分不同国家,要求相邻的国家不能使用同一种颜色,不同的国家可以使用同—种颜色,那么这幅地图有多少着色方法?ED C BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,给A 国上色,可以任选颜色,有四种选择;第二步,给B 国上色,B 国不能使用A 国的颜色,有三种选择;第三步,给C 国上色,C 国与B ,A 两国相邻,所以不能使用A ,B 国的颜色,只有两种选择;第四步,给D 国上色,D 国与B ,C 两国相邻,因此也只有两种选择;第五步,给E 国上色,E 国与C ,D 两国相邻,有两种选择. 共有4322296⨯⨯⨯⨯=种着色方法.【答案】96【例 4】 如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜色不同,应该有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 对这张纸的操作一共进行了8次,每次操作都增加了一个区块,所以8次操作后一共有9个区块,我们对这张纸,进行染色就需要9个步骤,从最大的区块从大到小开始染色,每个步骤地染色方法有:4、3、2、2、2……,所以一共有:4322222221536⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种.【答案】1536【巩固】 用三种颜色去涂如图所示的三块区域,要求相邻的区域涂不同的颜色,那么共有几种不同的涂法?ABC【考点】乘法原理之染色问题【难度】2星【题型】解答【解析】涂三块毫无疑问是分成三步.第一步,涂A部分,那么就有三种颜色的选择;第二步,涂B部分,由于要求相邻的区域涂不同的颜色,A和B相邻,当A确定了一种颜色后,B只有两种颜色可选择了;第三步,涂C部分,C和A、B都相邻,A和B确定了两种不相同的颜色,那么C只有一种颜色可选择了.然后再根据乘法原理.3216⨯⨯=【答案】6【例 5】如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】这一道题实际上就是例题,因为两幅图各个字母所代表的国家的相邻国家是相同的,如果将本题中的地图边界进行直角化就会转化为原题,所以对这幅地图染色同样一共有4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.【讨论】如果染色步骤为----C A BD E,那么应该该如何解答?答案:也是4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.如果染色步骤为----C AD B E那么应该如何解答?答案:染色的前两步一共有4×3种方法,但染第三步时需要分类讨论,如果D与A颜色相同,那么B有2种染法,E也有2种方法,如果D与A染不同的颜色,那么D有2种染法那么B只有一种染法,E有2种染法,所以一共应该有43(122212)96⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=种方法,(教师应该向学生说明第三个步骤用到了分类讨论和加法原理,加法原理在下一讲中将会讲授),染色步骤选择的经验方法:每一步骤所染的区块应该尽量和之前所染的区块相邻.【答案】96【巩固】某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】为了便于分析,把地图上的7个县分别编号为A、B、C、D、E、F、G(如左下图).GF DC B AE为了便于观察,在保持相邻关系不变的情况下可以把左图改画成右图.那么,为了完成地图染色这件工作需要多少步呢?由于有7个区域,我们不妨按A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 的顺序,用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色依次分7步来完成染色任务.第1步:先染区域A ,有5种颜色可供选择;第2步:再染区域B ,由于B 不能与A 同色,所以区域B 的染色方式有4种;第3步:染区域C ,由于C 不能与B 、A 同色,所以区域C 的染色方式有3种;第4步:染区域D ,由于D 不能与C 、A 同色,所以区域D 的染色方式有3种;第5步:染区域E ,由于E 不能与D 、A 同色,所以区域E 的染色方式有3种;第6步:染区域F ,由于F 不能与E 、A 同色,所以区域F 的染色方式有3种;第7步:染区域G ,由于G 不能与C 、D 同色,所以区域G 的染色方式有3种.根据分步计数的乘法原理,共有54333334860⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】4860【例 6】 用3种颜色把一个33⨯的方格表染色,要求相同行和相同列的3个格所染的颜色互不相同,一共有 种不同的染色法.【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 根据题意可知,染完后这个33⨯的方格表每一行和每一列都恰有3个颜色.用3种颜色染第一行,有336P =种染法;染完第一行后再染第一列剩下的2个方格,有2种染法;当第一行和第一列都染好后,再根据每一行和每一列都恰有3个颜色对剩下的方格进行染色,可知其余的方格都只有唯一一种染法.所以,根据乘法原理,共有326⨯=种不同的染法.【答案】6【例 7】 如右图,有A 、B 、C 、D 、E 五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式?EDC BA 【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 先采用分步:第一步给A 染色,有5种方法;第二步给B 染色,有4种方式;第三步给C 染色,有3种方式;第四步给D 染色,有3种方式;第五步,给E 染色,由于E 不能与A 、B 、D 同色,但可以和C 同色.此时就出现了问题:当D 与B 同色时,E 有3种颜色可染;而当D 与B 异色时,E 有2种颜色可染.所以必须从第四步就开始分类:第一类,D 与B 同色.E 有3种颜色可染,共有5433180⨯⨯⨯=(种)染色方式;第二类,D 与B 异色.D 有2种颜色可染,E 有2种颜色可染,共有54322240⨯⨯⨯⨯=(种)染色方式.根据加法原理,共有180240420+=(种)染色方式.【注意】给图形染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,但如果碰到有首尾相接的图形往往需要分类解决.【答案】420【巩固】 如右图,有A ,B ,C ,D 四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法?D C B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有4种颜色可选,然后分类:第一类:B ,D 取相同的颜色.有3种颜色可染,此时D 也有3种颜色可选.根据乘法原理,不同的染法有43336⨯⨯=(种);第二类:当B ,D 取不同的颜色时,B 有3种颜色可染,C 有2种颜色可染,此时D 也有2种颜色可染.根据乘法原理,不同的染法有432248⨯⨯⨯=(种).根据加法原理,共有364884+=(种)染色方法.【答案】84【巩固】用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法?学奥而思数【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】第一步给“而”上色,有4种选择;然后对“学”染色,“学”有3种颜色可选;当“奥”,“数”取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时“思”也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当“奥”,“数”取不同的颜色时,“奥”有2种颜色可选,“数”剩仅1种颜色可选,此时“思”也只有1种颜色可选(与“学”相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.所以,根据加法原理,共有43(222)72⨯⨯⨯+=种不同的涂法.【答案】72【例 8】分别用五种颜色中的某一种对下图的A,B,C,D,E,F六个区域染色,要求相邻的区域染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:有多少种不同的染法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】先按A,B,D,C,E的次序染色,可供选择的颜色依次有5,4,3,2,3种,注意E与D的颜色搭配有339⨯=(种),其中有3种E和D同色,有6种E和D异色.最后染F,当E与D同色时有3种颜色可选,当E与D异色时有2种颜色可选,所以共有542(3362)840⨯⨯⨯⨯+⨯=种染法.【答案】840【例 9】将图中的○分别涂成红色、黄色或绿色,要求有线段相连的两个相邻○涂不同的颜色,共有多少种不同涂法?D CBA【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】如右上图,当A,B,C,D的颜色确定后,大正方形四个角上的○的颜色就确定了,所以只需求A,B,C,D有多少种不同涂法.按先A,再B,D,后C的顺序涂色.按---A B D C的顺序涂颜色:A有3种颜色可选;当B,D取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时C也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B,D取不同的颜色时,B有2种颜色可选,D仅剩1种颜色可选,此时C也只有1种颜色可选(与A相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=(种).所以,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【例 10】用4种不同的颜色来涂正四面体(如图,每个面都是完全相同的正三角形)的4个面,使不同的面涂有不同的颜色,共有________种不同的涂法.(将正四面体任意旋转后仍然不同的涂色法,才被认为是不同的)【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】填空【关键词】迎春杯,中年级,复赛,第9题【解析】不旋转时共有4×3×2×1=24种染色方式,而一个正四面体有4×3=12种放置方法(4个面中选1个作底面,再从剩余3个面中选1个作正面),所以每种染色方式被重复计算了12次,则不同的染色方法有24÷12=2种。

(精品)小学奥数7-2-3 乘法原理之染色法.专项练习

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1.使学生掌握乘法原理主要内容,掌握乘法原理运用的方法;2.使学生分清楚什么时候用乘法原理,分清有几个必要的步骤,以及各步之间的关系.3.培养学生准确分解步骤的解题能力;乘法原理的数学思想主旨在于分步考虑问题,本讲的目的也是为了培养学生分步考虑问题的习惯.一、乘法原理概念引入 老师周六要去给同学们上课,首先得从家出发到长宁上8点的课,然后得赶到黄埔去上下午1点半的课.如果说申老师的家到长宁有5种可选择的交通工具(公交、地铁、出租车、自行车、步行),然后再从长宁到黄埔有2种可选择的交通工具(公交、地铁),同学们,你们说老师从家到黄埔一共有多少条路线?我们看上面这个示意图,老师必须先的到长宁,然后再到黄埔.这几个环节是必不可少的,老师是一定要先到长宁上完课,才能去黄埔的.在没学乘法原理之前,我们可以通过一条一条的数,把线路找出来,显而易见一共是10条路线.但是要是老师从家到长宁有25种可选择的交通工具,并且从长宁到黄埔也有30种可选择的交通工具,那一共有多少条线路呢?这样数,恐怕是要耗费很多的时间了.这个时候我们的乘法原理就派上上用场了.二、乘法原理的定义完成一件事,这个事情可以分成n 个必不可少的步骤(比如说老师从家到黄埔,必须要先到长宁,那么一共可以分成两个必不可少的步骤,一是从家到长宁,二是从长宁到黄埔),第1步有A 种不同的方法,第二步有B 种不同的方法,……,第n 步有N 种不同的方法.那么完成这件事情一共有A ×B ×……×N 种不同的方法.结合上个例子,老师要完成从家到黄埔的这么一件事,需要2个步骤,第1步是从家到长宁,一共5种选择;第2步从长宁到黄埔,一共2种选择;那么老师从家到黄埔一共有5×2个可选择的路线了,即10条.三、乘法原理解题三部曲1、完成一件事分N 个必要步骤;2、每步找种数(每步的情况都不能单独完成该件事);3、步步相乘7-2-3乘法原理之染色问题知识要点教学目标四、乘法原理的考题类型1、路线种类问题——比如说老师举的这个例子就是个路线种类问题;2、字的染色问题——比如说要3个字,然后有5种颜色可以给每个字然后,问3个字有多少种染色方法;3、地图的染色问题——同学们可以回家看地图,比如中国每个省的染色情况,给你几种颜色,问你一张包括几个部分的地图有几种染色的方法;4、排队问题——比如说6个同学,排成一个队伍,有多少种排法;5、数码问题——就是对一些数字的排列,比如说给你几个数字,然后排个几为数的偶数,有多少种排法.【例 1】 地图上有A ,B ,C ,D 四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法? DC B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有3种颜色可选;当B ,C 取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时D 也有2种颜色可选.根据乘法原理,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B ,C 取不同的颜色时,B 有2种颜色可选,C 仅剩1种颜色可选,此时D 也只有1种颜色可选(与A 相同).根据乘法原理,不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.综上,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【巩固】 如果有红、黄、蓝、绿四种颜色给例题中的地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,首先对A 进行染色一共有4种方法,然后对B 、C 进行染色,如果B 、C取相同的颜色,有三种方式,D 剩下3种方式,如果B 、C 取不同颜色,有326⨯=种方法,D 剩下2种方法,对该图的染色方法一共有43332284⨯⨯+⨯⨯=()种方法.【注意】给地图染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,有的需要分类解决,前者分类做也可以解决问题.【答案】84【例 2】 在右图的每个区域内涂上A 、B 、C 、D 四种颜色之一,使得每个圆里面恰有四种颜色,则一共有__________种不同的染色方法.7654321【考点】乘法原理之染色问题 【难度】4星 【题型】解答【解析】 因为每个圆内4个区域上染的颜色都不相同,所以一个圆内的4个区域一共有43224⨯⨯=种染色方法.如右图所示,当一个圆内的1、2、3、4四个区域的颜例题精讲色染定后,由于6号区域的颜色不能与2、3、4三个区域的颜色相同,所以只能与1号区域的颜色相同,同理5号区域只能与4号区域的颜色相同,7号区域只能与2号区域的颜色相同,所以当1、2、3、4四个区域的颜色染定后,其他区域的颜色也就相应的只有一种染法,所以一共有24种不同的染法.【答案】24【例 3】 如图,地图上有A ,B ,C ,D 四个国家,现用五种颜色给地图染色,要使相邻国家的颜色不相同,有多少种不同染色方法?DCB A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 为了按要求给地图上的这四个国家染色,我们可以分四步来完成染色的工作:第一步:给A 染色,有5种颜色可选.第二步:给B 染色,由于B 不能与A 同色,所以B 有4种颜色可选.第三步:给C 染色,由于C 不能与A 、B 同色,所以C 有3种颜色可选.第四步:给D 染色,由于D 不能与B 、C 同色,但可以与A 同色,所以D 有3种颜色可选.根据分步计数的乘法原理,用5种颜色给地图染色共有5433180⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】180【巩固】 如图,一张地图上有五个国家A ,B ,C ,D ,E ,现在要求用四种不同的颜色区分不同国家,要求相邻的国家不能使用同一种颜色,不同的国家可以使用同—种颜色,那么这幅地图有多少着色方法?ED C BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,给A 国上色,可以任选颜色,有四种选择;第二步,给B 国上色,B 国不能使用A 国的颜色,有三种选择;第三步,给C 国上色,C 国与B ,A 两国相邻,所以不能使用A ,B 国的颜色,只有两种选择;第四步,给D 国上色,D 国与B ,C 两国相邻,因此也只有两种选择; 第五步,给E 国上色,E 国与C ,D 两国相邻,有两种选择. 共有4322296⨯⨯⨯⨯=种着色方法.【答案】96【例 4】 如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜色不同,应该有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】对这张纸的操作一共进行了8次,每次操作都增加了一个区块,所以8次操作后一共有9个区块,我们对这张纸,进行染色就需要9个步骤,从最大的区块从大到小开始染色,每个步骤地染色方法有:4、3、2、2、2……,所以一共有:4322222221536⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种.【答案】1536【巩固】用三种颜色去涂如图所示的三块区域,要求相邻的区域涂不同的颜色,那么共有几种不同的涂法?ABC【考点】乘法原理之染色问题【难度】2星【题型】解答【解析】涂三块毫无疑问是分成三步.第一步,涂A部分,那么就有三种颜色的选择;第二步,涂B部分,由于要求相邻的区域涂不同的颜色,A和B相邻,当A确定了一种颜色后,B只有两种颜色可选择了;第三步,涂C部分,C和A、B都相邻,A和B确定了两种不相同的颜色,那么C只有一种颜色可选择了.然后再根据乘法原理.3216⨯⨯=【答案】6【例 5】如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】这一道题实际上就是例题,因为两幅图各个字母所代表的国家的相邻国家是相同的,如果将本题中的地图边界进行直角化就会转化为原题,所以对这幅地图染色同样一共有4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.【讨论】如果染色步骤为----C A BD E,那么应该该如何解答?答案:也是4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.如果染色步骤为----C AD B E那么应该如何解答?答案:染色的前两步一共有4×3种方法,但染第三步时需要分类讨论,如果D与A颜色相同,那么B有2种染法,E也有2种方法,如果D与A染不同的颜色,那么D有2种染法那么B只有一种染法,E有2种染法,所以一共应该有⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=种方法,(教师应该向学生说明第三个步骤用到了分类讨论和43(122212)96加法原理,加法原理在下一讲中将会讲授),染色步骤选择的经验方法:每一步骤所染的区块应该尽量和之前所染的区块相邻.【答案】96【巩固】某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】为了便于分析,把地图上的7个县分别编号为A、B、C、D、E、F、G (如左下图).为了便于观察,在保持相邻关系不变的情况下可以把左图改画成右图.那么,为了完成地图染色这件工作需要多少步呢?由于有7个区域,我们不妨按A、B、C、D、E、F、G的顺序,用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色依次分7步来完成染色任务.第1步:先染区域A,有5种颜色可供选择;第2步:再染区域B,由于B不能与A同色,所以区域B的染色方式有4种;第3步:染区域C,由于C不能与B、A同色,所以区域C的染色方式有3种;第4步:染区域D,由于D不能与C、A同色,所以区域D的染色方式有3种;第5步:染区域E,由于E不能与D、A同色,所以区域E的染色方式有3种;第6步:染区域F,由于F不能与E、A同色,所以区域F的染色方式有3种;第7步:染区域G,由于G不能与C、D同色,所以区域G的染色方式有3种.根据分步计数的乘法原理,共有54333334860⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】4860【例 6】用3种颜色把一个33⨯的方格表染色,要求相同行和相同列的3个格所染的颜色互不相同,一共有种不同的染色法.【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】根据题意可知,染完后这个33⨯的方格表每一行和每一列都恰有3个颜色.用3种颜色染第一行,有336P=种染法;染完第一行后再染第一列剩下的2个方格,有2种染法;当第一行和第一列都染好后,再根据每一行和每一列都恰有3个颜色对剩下的方格进行染色,可知其余的方格都只有唯一一种染法.所以,根据乘法原理,共有326⨯=种不同的染法.【答案】6【例 7】如右图,有A、B、C、D、E五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式?EDC BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 先采用分步:第一步给A 染色,有5种方法;第二步给B 染色,有4种方式;第三步给C 染色,有3种方式;第四步给D 染色,有3种方式;第五步,给E 染色,由于E 不能与A 、B 、D 同色,但可以和C 同色.此时就出现了问题:当D 与B 同色时,E 有3种颜色可染;而当D 与B 异色时,E 有2种颜色可染.所以必须从第四步就开始分类:第一类,D 与B 同色.E 有3种颜色可染,共有5433180⨯⨯⨯=(种)染色方式; 第二类,D 与B 异色.D 有2种颜色可染,E 有2种颜色可染,共有54322240⨯⨯⨯⨯=(种)染色方式.根据加法原理,共有180240420+=(种)染色方式.【注意】给图形染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,但如果碰到有首尾相接的图形往往需要分类解决.【答案】420【巩固】 如右图,有A ,B ,C ,D 四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法?D C B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有4种颜色可选,然后分类:第一类:B ,D 取相同的颜色.有3种颜色可染,此时D 也有3种颜色可选.根据乘法原理,不同的染法有43336⨯⨯=(种);第二类:当B ,D 取不同的颜色时,B 有3种颜色可染,C 有2种颜色可染,此时D 也有2种颜色可染.根据乘法原理,不同的染法有432248⨯⨯⨯=(种).根据加法原理,共有364884+=(种)染色方法.【答案】84【巩固】 用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法?学奥而思数【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步给“而”上色,有4种选择;然后对“学”染色,“学”有3种颜色可选;当“奥”,“数”取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时“思”也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当“奥”,“数”取不同的颜色时,“奥”有2种颜色可选,“数”剩仅1种颜色可选,此时“思”也只有1种颜色可选(与“学”相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.所以,根据加法原理,共有43(222)72⨯⨯⨯+=种不同的涂法.【答案】72【例 8】分别用五种颜色中的某一种对下图的A,B,C,D,E,F六个区域染色,要求相邻的区域染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:有多少种不同的染法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】先按A,B,D,C,E的次序染色,可供选择的颜色依次有5,4,3,2,3种,注意E与D的颜色搭配有339⨯=(种),其中有3种E和D同色,有6种E和D异色.最后染F,当E与D同色时有3种颜色可选,当E与D异色时有 2种颜色可选,所以共有542(3362)840⨯⨯⨯⨯+⨯=种染法.【答案】840【例 9】将图中的○分别涂成红色、黄色或绿色,要求有线段相连的两个相邻○涂不同的颜色,共有多少种不同涂法?D CBA【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】如右上图,当A,B,C,D的颜色确定后,大正方形四个角上的○的颜色就确定了,所以只需求A,B,C,D有多少种不同涂法.按先A,再B,D,后C的顺序涂色.按---A B D C的顺序涂颜色:A有3种颜色可选;当B,D取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时C也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B,D取不同的颜色时,B有2种颜色可选,D仅剩1种颜色可选,此时C也只有1种颜色可选(与A相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=(种).所以,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【例 10】用4种不同的颜色来涂正四面体(如图,每个面都是完全相同的正三角形)的4个面,使不同的面涂有不同的颜色,共有________种不同的涂法.(将正四面体任意旋转后仍然不同的涂色法,才被认为是不同的)【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】填空【关键词】迎春杯,中年级,复赛,第9题【解析】不旋转时共有4×3×2×1=24种染色方式,而一个正四面体有4×3=12种放置方法(4个面中选1个作底面,再从剩余3个面中选1个作正面),所以每种染色方式被重复计算了12次,则不同的染色方法有24÷12=2种。

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乘法原理之染色问题
教学目标
1.使学生掌握乘法原理主要内容,掌握乘法原理运用的方法;
2.使学生分清楚什么时候用乘法原理,分清有几个必要的步骤,以及各步之间的关系.
3.培养学生准确分解步骤的解题能力;
乘法原理的数学思想主旨在于分步考虑问题,本讲的目的也是为了培养学生分步考虑问题的习惯.
知识要点
一、乘法原理概念引入
老师周六要去给同学们上课,首先得从家出发到长宁上8点的课,然后得赶到黄埔去上下午1点半的课.如果说申老师的家到长宁有5种可选择的交通工具(公交、地铁、出租车、自行车、步行),然后再从长宁到黄埔有2种可选择的交通工具(公交、地铁),同学们,你们说老师从家到黄埔一共有多少条路线
我们看上面这个示意图,老师必须先的到长宁,然后再到黄埔.这几个环节是必不可少的,老师是一定要先到长宁上完课,才能去黄埔的.在没学乘法原理之前,我们可以通过一条一条的数,把线路找出来,显而易见一共是10条路线.但是要是老师从家到长宁有25种可选择的交通工具,并且从长宁到黄埔也有30种可选择的交通工具,那一共有多少条线路呢这样数,恐怕是要耗费很多的时间了.这个时候我们的乘法原理就派上上用场了.
二、乘法原理的定义
完成一件事,这个事情可以分成n个必不可少的步骤(比如说老师从家到黄埔,必须要先到长宁,那么一共可以分成两个必不可少的步骤,一是从家到长宁,二是从长宁到黄埔),第1步有A种不同的方法,第二步有B种不同的方法,……,第n步有N种不同的方法.那么完成这件事情一共有A×B×……×N种不同的方法.
结合上个例子,老师要完成从家到黄埔的这么一件事,需要2个步骤,第1步是从家到长宁,一共5种选择;第2步从长宁到黄埔,一共2种选择;那么老师从家到黄埔一共有5×2个可选择的路线了,即10条.
三、乘法原理解题三部曲
1、完成一件事分N个必要步骤;
2、每步找种数(每步的情况都不能单独完成该件事);
3、步步相乘
四、乘法原理的考题类型
1、路线种类问题——比如说老师举的这个例子就是个路线种类问题;
2、字的染色问题——比如说要3个字,然后有5种颜色可以给每个字然后,问3个字有多少种染色方法;
3、地图的染色问题——同学们可以回家看地图,比如中国每个省的染色情况,给你几种颜色,问你一张
包括几个部分的地图有几种染色的方法;
4、排队问题——比如说6个同学,排成一个队伍,有多少种排法;
5、数码问题——就是对一些数字的排列,比如说给你几个数字,然后排个几为数的偶数,有多少种排法.例题精讲
【例 1】地图上有A,B,C,D四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜
色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法
【巩固】如果有红、黄、蓝、绿四种颜色给例题中的地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法
【例 2】在右图的每个区域内涂上A、B、C、D四种颜色之一,使得每个圆里面恰有四种颜色,则一共有__________种不同的染色方法.
【例 3】如图,地图上有A,B,C,D四个国家,现用五种颜色给地图染色,要使相邻国家的颜色不相同,有多少种不同染色方法
【巩固】如图,一张地图上有五个国家A,B,C,D,E,现在要求用四种不同的颜色区分不同国家,要求相邻的国家不能使用同一种颜色,不同的国家可以使用同—种颜色,那么这幅地图有多少着色方法
【例 4】如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相
等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜
色不同,应该有多少种不同的染色方法
【巩固】用三种颜色去涂如图所示的三块区域,要求相邻的区域涂不同的颜色,那么共有几种不同的涂法
【例 5】如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法
【巩固】某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法
【例 6】用3种颜色把一个33
的方格表染色,要求相同行和相同列的3个格所染的颜色互不相同,一共有种不同的染色法.
【例 7】如右图,有A、B、C、D、E五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式
【巩固】如右图,有A,B,C,D四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法
【巩固】用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法
【例 8】分别用五种颜色中的某一种对下图的A,B,C,D,E,F六个区域染色,要求相邻的区域染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:有多少种不同的染法
【例 9】将图中的○分别涂成红色、黄色或绿色,要求有线段相连的两个相邻○涂不同的颜色,共有多少种不同涂法
【例 10】用4种不同的颜色来涂正四面体(如图,每个面都是完全相同的正三角形)的4个面,使不同的面涂有不同的颜色,共有________种不同的涂法.(将正四面体任意旋转后仍然不同的涂色法,才
被认为是不同的)
【例 11】用红、橙、黄、绿、蓝5种颜色中的1种,或2种,或3种,或4种,分别涂在正四面体各个面上,一个面不能用两色,也无一个面不涂色的,问共有几种不同涂色方式
【例 12】用红、黄、蓝三种颜色对一个正方体进行染色使相邻面颜色不同一共有多少种方法如果有红、黄、蓝、绿四种颜色对正方体进行染色使相邻面颜色不同一共有多少种方法如果有五种颜色去染又有
多少种(注:正方体不能翻转和旋转)
【巩固】用6种不同的颜色来涂正方体的六个面,使得不同的面涂上不同的颜色一共有多少种涂色的方法(将正方体任意旋转之后仍然不同的涂色方法才被认为是相同的)
【例 13】在“8×8”的方格中放棋子,每格至多放l枚棋子。

若要求8行、8列、30条斜线(如下图所示)上的棋子数均为偶数。

那么“8×8”的方格中最多可以放枚棋子。

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