高考数学中涂色问题的常见解法及策略
解决排列组合中涂色问题的常见方法及策略

解决排列组合中涂色问题的常见方法及策略江苏省阜宁中学 刘 佐与涂色问题有关的试题新颖有趣,其中包含着丰富的数学思想。
解决涂色问题方法技巧性强且灵活多变,故这类问题的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。
本文拟总结涂色问题的常见类型及求解方法。
一、 区域涂色问题1、 根据分步计数原理,对各个区域分步涂色,这是处理染色问题的基本方法。
例1、 用5种不同的颜色给图中标①、②、③、④的各部分涂色,每部分只涂一种颜色,相邻部分涂不同颜色,则不同的涂色方法有多少种?4种方法,接着给③号涂色方法有3种,由于④号与①、②不相邻,因此④号有4种涂法,根据分步计数原理,不同的涂色方法有5434240⨯⨯⨯=2、 根据共用了多少种颜色讨论,分别计算出各种出各种情形的种数,再用加法原理求出不同的涂色方法种数。
例2、(2003江苏卷)四种不同的颜色涂在如图所示的6个区域,且相邻两个区域不能同色。
分析:依题意只能选用4种颜色,要分四类: (1)②与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ; (2)③与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ; (3)②与⑤同色、③与⑥同色,则有44A ;①②③④⑤ ⑥(4)③与⑤同色、② 与④同色,则有44A ;(5)②与④同色、③与⑥同色,则有44A ; 所以根据加法原理得涂色方法总数为544A =120例3、(2003年全国高考题)如图所示,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,则不同的着方法共有多少种?分析:依题意至少要用3种颜色1) 当先用三种颜色时,区域2与42) 区域3与5必须同色,故有34A 种;3) 当用四种颜色时,若区域2与4同色,4) 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=723、 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涂色方法总数。
高考数学中涂色问题

故总计有 108+432+192=732 种方法。 说明:关于扇形区域区域涂色问题还可以用数列中的递推公来解决。 如:如图,把一个圆分成 n ( n 2) 个扇形,每个扇形用红、白、蓝、黑四色之一染色,要求 相邻扇形不同色,有多少种染色方法? 解:设分成 n 个扇形时染色方法为 an 种
2 (1) 当 n=2 时 A1 、 A2 有 A4 =12 种,即 a2 =12
3
1 4
5
当用四种颜色时,若区域 2 与 4 同色,
4 4 则区域 3 与 5 不同色,有 A4 种;若区域 3 与 5 同色,则区域 2 与 4 不同色,有 A4 种,故用 4 3 4 四种颜色时共有 2 A4 种。由加法原理可知满足题意的着色方法共有 A4 +2 A4 =24+2 24=72
2 (2)当相间区域 A、C、E 着色两不同的颜色时,有 C32 A4 种着色方法,此时 B、D、F 有 3 2 2 2 种着色方法,故共有 C32 A4 3 2 2 432 种着色方法。 3 (3)当相间区域 A、C、E 着三种不同的颜色时有 A4 种着色方法,此时 B、D、F 各有 2 种着 3 色方法。此时共有 A4 2 2 2 192 种方法。
1 4
5)
4、 根据相间区使用颜色的种类分类 例 5 如图, 6 个扇形区域 A、B、C、D、E、F,现给这 6 个区域着色,要求同一区域涂同一种颜 色,相邻的两个区域不得使用同一种颜色,现有 4 种不同的颜色可 A1 解(1)当相间区域 A、C、E 着同一种颜色时, 有 4 种着色方法,此时,B、D、F 各有 3 种着色方法, 此时,B、D、F 各有 3 种着色方法故有 4 3 3 3 108 种方法。 C D E F B A
高中数学中涂色问题的解法

高中数学中涂色问题的解法涂色问题是高中数学中的一类比较复杂而且重要的问题,高考中多次涉及。
这种题目根据条件可分为颜色必须用完和不必用完两种。
根据需要涂色的图形可分为条状结构和环状结构两种。
解决问题的方法也有依次去涂和按所用颜色种数分类讨论两种。
作题时只要弄清条件和图形的结构,再把每种结构下解决问题的方法弄清楚,就可以了。
下面我们就用历年高考题中的涂色问题作为例子。
一、条状结构例1:将3种作物种植在5 块试验田里,每块种植一种作物且相邻的试验田不能种植同一种作物,共有多少种种植方法?分析:从数学角度上来看,这是一个条状结构且颜色必须用完的问题。
我们先用依次来涂的方法,再用所用颜色种数来讨论的方法。
解1:只管从左到右依次来种。
若三种作物可种完可不种完共有3·2·2·2·2=48 种方法,其中只种两种作物共有C23·2=6种方法,所以共有48-6=42 种方法。
解2:三种作物必须种完,那就不必讨论颜色种数。
(1)把这五块地分为3,1,1三组。
①③⑤必为一组,所以地块分组只有一种方法,再种上三种作物共有A33=6 种方法。
(2)把这五块地分为2,2,1 三组。
①③同组时,②④也可和⑤同组,有两种方法,同理①④同组时也有两种方法,①⑤同组时有1 种方法,①自己一组时有1 种方法,所以地块分组共有6 种方法,再种有6A33种方法。
由(1),(2)知共有42种方法。
可见:条状结构若不按颜色分类,只管依次去涂即可,非常简单,只要考虑清楚颜色必须用完还是可不用完即可。
若按颜色分类,颜色有几种就把图形中的区域分为几组,再往每组涂色即可,结果即是分组的办法数与Amn的积。
其中n 为全部可用颜色种数,m 为实际使用颜色种数。
变式:用5种不同的颜色给图中A,B,C,D 四个区域涂色,规定每个区域只能涂一种颜色,相邻区域颜色不同,求有多少种不同的涂色方法?分析:因为D 区域和其他三区域都相邻,A 和C 又不相邻,所以把D 涂完后,就是条状结构的问题。
高中数学涂色问题常用技巧

高中数学涂色问题常用技巧公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-高中数学涂色问题常用技巧王忠全涂色问题是一个复杂而有趣的问题,高考中不时出现,处理涂色问题常用的方法是两个计数原理——分类计数和分步计数原理;常用的数学思想是等价转换,即化归思想;常见问题有:区域涂色、点涂色和线段涂色、面涂色;常考虑的问题是颜色是否要用完。
例1、用四种颜色给如下区域涂色,要求一空涂一色,邻空不同色,有多少种涂法有2种涂法;涂1,2有44A=24例2同色,有多少种涂法法1:1)2)恰用四色:同例1,有24种涂法。
共有24+48=72种涂法。
法2:1有4种涂法;2有3种涂法;3有2种涂法;4有3种涂法;共72种涂法。
评析:由上述解法知,颜色用完和可供选择是两回事,做题时一定要区分。
一、 区域涂色问题(一)、圆形区域涂色:处理圆形区域涂色大致有三种方法:间空涂色法;公式法。
例3、用四种颜色给如下区域涂色,用四种颜色给如下区域涂色,要求一空涂一色,邻空不同色,有多少种涂法一、 间空涂色法;法1、用空分类 选择1,31)1,3同色,则1,3有14C 种方法,2有13C 可能与1,3同色,但可与2同色,分两类:4与2同色,只用了两种颜色,5有2种方法;4与2不同色,则4有2种方法,5有2种涂法,此时,共有72)222(34=⨯+⨯种方法。
2)1,3不同色,则1,3有24A 种方法,2有12C 种方法,4与1同色,5有3种方法;4与2不同色,则4有2种涂法,5有2种涂法,共有)322(212+⨯⨯⨯=168种方法,综上所述,共有72+168=240种涂法。
法2:公式法共有35+3⨯(-1)5=240种方法。
定理:用m 种颜色(可选择)填圆形区域的n 个空,一空涂一色,邻空不同色的涂法有)1()1()1(-⋅-+-m m n n 种。
证明:如图,设有a n 种不同涂法。
不妨把之剪开,化为矩形区域,共有1)1(--n m m 种涂法,但区域1、n 不能涂同色,把1、n 捆绑成一个空,有a n-1种涂法,则其中)1(22-==m m A a m,设1,)1(2-=-=m mb m a b nn n 则 令()r b m r b n n ---=-11,则r=1, 可知,。
涂色问题

1解决排列组合中涂色问题的常见方法及策略与涂色问题有关的试题新颖有趣,其中包含着丰富的数学思想。
解决涂色问题方法技巧性强且灵活多变,故这类问题的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。
本文拟总结涂色问题的常见类型及求解方法。
一、区域涂色问题1、 根据分步计数原理,对各个区域分步涂色,这是处理染色问题的基本方法。
例1、 用5种不同的颜色给图中标①、②、③、④的各部分涂色,每部分只涂一种颜色,相邻部分涂不同颜色,则不同的涂色方法有多少种?根据共用了多少种颜色讨论,分别计算出各种出各种情形的种数,再用加法原理求出不同的涂色方法种数。
例2、四种不同的颜色涂在如图所示的6个区域,且相邻两个区域不能同色。
例3、如图所示,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,则不同的着方法共有多少种?2、 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涂色方法总数。
例4用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在如图所示的四个区域内,每个区域涂一种颜色,相邻两个区域涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?3、 根据相间区使用颜色的种类分类例5如图, 6个扇形区域A 、B 、C 、D 、E 、F ,现给这6个区域着色,要求同一区域涂同一种颜色,相邻的两个区域不得使用同一种颜色,现有4种不同的颜色可① ②③ ④ ⑤ ⑥2 二、点的涂色问题方法有:(1)可根据共用了多少种颜色分类讨论,(2)根据相对顶点是否同色分类讨论,(3)将空间问题平面化,转化成区域涂色问题。
例6、将一个四棱锥S ABCD -的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,如果只有5种颜色可供使用,那么不同的染色方法的总数是多少?三、线段涂色问题对线段涂色问题,要注意对各条线段依次涂色,主要方法有:1) 根据共用了多少颜色分类讨论2) 根据相对线段是否同色分类讨论。
排列组合中涂色问题的常见方法和策略

排列组合中涂色问题的常见方法及策略与涂色问题有关的试题新颖有趣,其中包含着丰富的数学思想。
解决涂色问题方法技巧性强且灵活多变,故这类问题的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。
本专题总结涂色问题的常见类型及求解方法。
一、 区域涂色问题1、 根据分步计数原理,对各个区域分步涂色,这是处理染色问题的基本方法。
例1、 用5种不同的颜色给图中标①、②、③、④的各部分涂色,每部分只涂一种颜色,相邻部分涂不同颜色,则不同的涂色方法有多少种?分析:先给①号区域涂色有5种方法,再给②号涂色有4种方法,接着给③号涂色方法有3种,由于④号与①、②不相邻,因此④号有4种涂法,根据分步计数原理,不同的涂色方法有5434240⨯⨯⨯=2、 根据共用了多少种颜色讨论,分别计算出各种出各种情形的种数,再用加法原理求出不同的涂色方法种数。
例2、(2003江苏卷)四种不同的颜色涂在如图所示的6个区域,且相邻两个区域不能同色。
分析:依题意只能选用4种颜色,要分四类:(1)②与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ;(2)③与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ;(3)②与⑤同色、③与⑥同色,则有44A ;(4)③与⑤同色、② 与④同色,则有44A ;(5)②与④同色、③与⑥同色,则有44A ;所以根据加法原理得涂色方法总数为544A =120例3、(2003年全国高考题)如图所示,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,则不同的着方法共有多少种? 分析:依题意至少要用3种颜色1) 当先用三种颜色时,区域2与4必须同色, 2) 区域3与5必须同色,故有3A 种;① ②③ ④ ⑤ ⑥3) 当用四种颜色时,若区域2与4同色,4) 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=723、 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涂色方法总数。
涂色问题的常见解法及策略

涂色问题的常见解法及策略涂色问题是数学中一个常见的问题,涉及到给定一定数量的区域,并使用有限数量的颜色对这些区域进行染色。
在这篇文章中,我将介绍一些常见的解法和策略,以及我对涂色问题的观点和理解。
在解决涂色问题时,最基本的策略之一是使用“回溯法”。
回溯法是一种通过不断尝试不同的选择,并撤销不合适的选择的方法。
在涂色问题中,我们可以从一个区域开始,选择一个颜色将其染色,然后递归地对相邻的区域进行染色。
如果在染色过程中发现无法继续染色,则回溯到上一个选择,并选择另一种颜色。
另一种常见的解法是使用“图论”的方法。
将涂色问题抽象成图论中的图模型,其中图的每个节点代表一个区域,边表示两个相邻区域之间的连接。
然后,我们可以使用图染色算法,如“图的着色问题算法”来解决涂色问题。
这些算法使用一系列的规则和策略来确定每个节点应该染哪种颜色,以确保相邻节点不具有相同的颜色。
除了这些基本的解法之外,还有许多高级的策略可供选择。
例如,“最小割算法”可以将复杂的涂色问题转化为图的最小割问题,并使用最小割算法来解决。
此外,还可以使用“启发式搜索”技术,通过估计每个选择的优先级来指导搜索过程。
这些策略通常需要更多的计算资源和算法知识,但在处理复杂的问题时可能会获得更好的结果。
从简单到复杂,由浅入深的方式来探讨涂色问题,可以帮助我们建立对问题的深刻理解。
我们可以从最基本的回溯法开始,逐渐引入图论的概念和算法。
了解不同解法的优缺点,并能够根据问题的具体情况选择合适的解法,这对于解决涂色问题至关重要。
总结起来,涂色问题是一个常见的数学问题,涉及到给定一定数量的区域,并使用有限数量的颜色对这些区域进行染色。
常见的解法和策略包括回溯法、图论算法、最小割算法和启发式搜索技术。
通过从简单到复杂的方式来探讨涂色问题,我们可以建立对问题的深刻理解,并能够灵活选择适合的解法。
高中数学涂色问题常用技巧

高中数学涂色问题常用技巧王忠全涂色问题是一个复杂而有趣的问题,高考中不时出现,处理涂色问题常用的方法是两个计数原理——分类计数和分步计数原理;常用的数学思想是等价转换,即化归思想;常见问题有:区域涂色、点涂色和线段涂色、面涂色;常考虑的问题是颜色是否要用完。
例1、 用四种颜色给如下区域涂色,要求一空涂一色,邻空不同色,有多少种涂法?解析:按题意,颜色要用完,1有4种涂法;2有3种涂法;3有2种涂法;涂1,2,3只用了三种颜色,4必须涂第四种颜色,有1种涂法,共有44A =24种涂法。
例2、给如下区域涂色,有四种颜色供选择,要求一空涂一色,邻空不同色,有多少种涂法?解析:颜色可供选择,可理解为颜色可用完和不用完两种,分类处理,至少要用三色涂空,才能满足要求。
法1:1) 恰用三色:212334⨯⨯⨯⨯C =48种涂法;2) 恰用四色:同例1,有24种涂法。
共有24+48=72种涂法。
法2:1有4种涂法;2有3种涂法;3有2种涂法;4有3种涂法;共72种涂法。
评析:由上述解法知,颜色用完和可供选择是两回事,做题时一定要区分。
一、 区域涂色问题(一)、圆形区域涂色:处理圆形区域涂色大致有三种方法:间空涂色法;公式法。
例3、用四种颜色给如下区域涂色,用四种颜色给如下区域涂色,要求一空涂一色,邻空不同色,有多少种涂法? 一、 间空涂色法; 法1、用空分类 选择1,31)1,3同色,则1,3有14C 种方法,2有13C可能与1,3同色,但可与2同色,分两类:4与2同色,只用了两种颜色,5有2种方法;4与2不同色,则4有2种方法,5有2种涂法,此时,共有72)222(34=⨯+⨯种方法。
2)1,3不同色,则1,3有24A 种方法,2有12C 种方法,4与1同色,5有3种方法;4与2不同色,则4有2种涂法,5有2种涂法,共有)322(212+⨯⨯⨯=168种方法,综上所述,共有72+168=240种涂法。
法2:公式法共有35+3⨯(-1)5=240种方法。
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高考数学中涂色问题的常见解法及策略整理:高三数学组 2009年4月与涂色问题有关的试题新颖有趣,近年已经在高考题中出现,其中包含着丰富的数学思想。
解决涂色问题方法技巧性强且灵活多变,因而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。
本文拟总结涂色问题的常见类型及求解方法一.区域涂色问题1、 根据分步计数原理,对各个区域分步涂色,这是处理染色问题的基本方法。
例1、 用5种不同的颜色给图中标①、②、③、④的各部分涂色,每部分只涂一种颜色,相邻部分涂不同颜色,则不同的涂色方法有多少种?分析:先给①号区域涂色有5种方法,再给②号涂色有4种方法,接着给③号涂色方法有3种,由于④号与①、②不相邻,因此④号有4种涂法,根据分步计数原理,不同的涂色方法有5434240⨯⨯⨯=2、 根据共用了多少种颜色讨论,分别计算出各种出各种情形的种数,再用加法原理求出不同的涂色方法种数。
例2、四种不同的颜色涂在如图所示的6个区域,且相邻两个区域不能同色。
分析:依题意只能选用4种颜色,要分四类: (1)②与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ; (2)③与⑤同色、④与⑥同色,则有44A ; (3)②与⑤同色、③与⑥同色,则有44A ;(4)③与⑤同色、② 与④同色,则有44A ;(5)②与④同色、③与⑥同色,则有44A ;所以根据加法原理得涂色方法总数为544A =120例3、如图所示,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 分析:依题意至少要用3种颜色1) 当先用三种颜色时,区域2与42) 区域3与5必须同色,故有34A 种; 3) 当用四种颜色时,若区域2与4同色,4) 则区域3与5不同色,有44A 种;若区域3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=723、 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涂色方法总数。
例4用红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在如图所示的四个区域内,每个区域涂一种颜色,相邻两个区域涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法? ① ②③④ ⑤ ⑥分析:可把问题分为三类:(1) 四格涂不同的颜色,方法种数为45A ;(2) 有且仅两个区域相同的颜色,即只有一组对角小方格涂相同的颜色,涂法种数为12542C A ;5) 两组对角小方格分别涂相同的颜色,涂法种数为25A , 因此,所求的涂法种数为212255452260A C A A ++=4、 根据相间区使用颜色的种类分类例5如图, 6个扇形区域A 、B 、C 、D 、E 、F ,现给这6个区域着色,要求同一区域涂同一种颜色,相邻的两个区域不得使用同一种颜色,现有4种不同的颜色可1A 解(1)当相间区域A 、C 、E 着同一种颜色时,有4种着色方法,此时,B 、D 、F 各有3种着色方法, 此时,B 、D 、F 各有3种着色方法故有4333108⨯⨯⨯=种方法。
(2)当相间区域A 、C 、E 着色两不同的颜色时,有234C A 种着色方法,此时B 、D 、F有322⨯⨯种着色方法,故共有2234322432C A ⨯⨯⨯=种着色方法。
(3)当相间区域A 、C 、E 着三种不同的颜色时有34A 种着色方法,此时B 、D 、F 各有2种着色方法。
此时共有34222192A ⨯⨯⨯=种方法。
故总计有108+432+192=732种方法。
说明:关于扇形区域区域涂色问题还可以用数列中的递推公来解决。
如:如图,把一个圆分成(2)n n ≥个扇形,每个扇形用红、白、蓝、黑四色之一染色,要求相邻扇形不同色,有多少种染色方法? 解:设分成n 个扇形时染色方法为n a 种 (1) 当n=2时1A 、2A 有24A =12种,即2a =12 (2)当分成n 个扇形,如图,1A 与2A 不同色,2A 与3A 不同色,,1n A -与n A 不同色,共有143n -⨯种染色方法, 但由于n A 与1A 邻,所以应排除n A 与1A 同色的情形;n A 与1A 同色时,可把n A 、 1前2n -个扇形加在一起为1n -个扇形,此时有1n a -种染色法,故有如下递推关系:1143n n n a a --=⨯-1211243(43)43n n n n n n a a a -----∴=-+⨯=--+⨯+⨯21321234343434343n n n n n n n a a -------=-⨯+⨯=-+⨯-⨯+⨯124[33(1)3](1)33n n n n n --==⨯-++-⨯=-⨯+二.点的涂色问题方法有:(1)可根据共用了多少种颜色分类讨论,(2)根据相对顶点是否同色分类讨论,(3)将空间问题平面化,转化成区域涂色问题。
例6、将一个四棱锥S ABCD -的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱的两端点异色,如果只有5种颜色可供使用,那么不同的染色方法的总数是多少?解法一:满足题设条件的染色至少要用三种颜色。
(1)若恰用三种颜色,可先从五种颜色中任选一种染顶点S ,再从余下的四种颜色中任选两种涂A 、B 、C 、D 四点,此时只能A 与C 、B 与D 分别同色,故有125460C A =种方法。
(2)若恰用四种颜色染色,可以先从五种颜色中任选一种颜色染顶点S ,再从余下的四种颜色中任选两种染A 与B ,由于A 、B 颜色可以交换,故有24A 种染法;再从余下的两种颜色中任选一种染D 或C ,而D 与C ,而D 与C 中另一个只需染与其相对顶点同色即可,故有12115422240C A C C =种方法。
(3)若恰用五种颜色染色,有55120A =种染色法综上所知,满足题意的染色方法数为60+240+120=420种。
解法二:设想染色按S —A —B —C —D 的顺序进行,对S 、A 、B 染色,有54360⨯⨯=种染色方法。
由于C 点的颜色可能与A 同色或不同色,这影响到D 点颜色的选取方法数,故分类讨论:C 与A 同色时(此时C 对颜色的选取方法唯一),D 应与A (C )、S 不同色,有3种选择;C 与A 不同色时,C 有2种选择的颜色,D 也有2种颜色可供选择,从而对C 、D 染色有13227⨯+⨯=种染色方法。
由乘法原理,总的染色方法是607420⨯=解法三:可把这个问题转化成相邻区域不同色问题:如图,对这五个区域用5种颜色涂色,有多少种不同的涂色方法? 二.线段涂色问题 对线段涂色问题,要注意对各条线段依次涂色,主要方法有: 6) 根据共用了多少颜色分类讨论 7) 根据相对线段是否同色分类讨论。
例7、用红、黃、蓝、白四种颜色涂矩形ABCD 的四条边,每条边只涂一种颜色 ,且使相邻两边涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?解法一:(1)使用四颜色共有44A 种;(2)使用三种颜色涂色,则必须将一组对边染成同色,故有112423C C A 种,(3)使用二种颜色时,则两组对边必须分别同色,有24A 种因此,所求的染色方法数为411224423484A C C A A ++=种 解法二:涂色按AB -BC -CD -DA 的顺序进行,对AB 、BC 涂色有4312⨯=种涂色方法。
由于CD 的颜色可能与AB 同色或不同色,这影响到DA 颜色的选取方法数,故分类讨论: 当CD 与AB 同色时,这时CD 对颜色的选取方法唯一,则DA 有3种颜色可供选择CD 与AB 不同色时,CD 有两种可供选择的颜色,DA 也有两种可供选择的颜色,从而对CD 、DA 涂色有13227⨯+⨯=种涂色方法。
由乘法原理,总的涂色方法数为12784⨯=种例8、用六种颜色给正四面体A BCD -的每条棱染色,要求每条棱只染一种颜色且共顶点的棱涂不同的颜色,问有多少种不同的涂色方法?解:(1)若恰用三种颜色涂色,则每组对棱必须涂同一颜色,而这三组间的颜色不同,故有36A 种方法。
(2)若恰用四种颜色涂色,则三组对棱中有二组对棱的组内对棱涂同色,但组与组之间不同色,故有3466C A 种方法。
(3)若恰用五种颜色涂色,则三组对棱中有一组对棱涂同一种颜色,故有1536C A 种方法。
(4)若恰用六种颜色涂色,则有66A 种不同的方法。
综上,满足题意的总的染色方法数为4080665613462336=+++A A C A C A 种。
三.面涂色问题例9、从给定的六种不同颜色中选用若干种颜色,将一个正方体的6个面涂色,每两个具有公共棱的面涂成不同的颜色,则不同的涂色方案共有多少种?分析:显然,至少需要3三种颜色,由于有多种不同情况,仍应考虑利用加法原理分类、乘法原理分步进行讨论解:根据共用多少种不同的颜色分类讨论(1)用了六种颜色,确定某种颜色所涂面为下底面,则上底颜色可有5种选择,在上、下底已涂好后,再确定其余4种颜色中的某一种所涂面为左侧面,则其余3个面有3!种涂色方案,根据乘法原理30!351=⨯=n(2)共用五种颜色,选定五种颜色有656=C 种方法,必有两面同色(必为相对面),确定为上、下底面,其颜色可有5种选择,再确定一种颜色为左侧面,此时的方法数取决于右侧面的颜色,有3种选择(前后面可通过翻转交换)9035562=⨯⨯=C n ;(3)共用四种颜色,仿上分析可得9024463==C C n ;(4)共用三种颜色,20364==C n例10、四棱锥P ABCD -,用4种不同的颜色涂在四棱锥的各个面上,要求相邻不同色,有多少种涂法?⇒ 面,区域5相当于底面;根据共用颜色多少分类:(1) 最少要用3种颜色,即1与3同色、2与4同色,此时有34A 种;(2) 当用4种颜色时,1与3同色、2与4两组中只能有一组同色,此时有1424C A ;故满足题意总的涂色方法总方法交总数为31442472A C A += 用三种不同的颜色填涂如右图33⨯方格中的9个区域,要求每行、每列的三个区域都不同色,则不同的填涂方法种数共有( D )BCA 、48、B 、24C 、12D 、6“立几”中的计数问题求解策略在近几年的高考试题和各地模拟试题中频繁出现以“立几”中的点、线、面的位置关系为背景的计数问题,这类问题题型新颖、解法灵活、多个知识点交织在一起,综合性强,能力要求高,有一定的难度,它不仅考查相关的基础知识,而且注重对数学思想方法和数学能力的考查。
现结合具体例子谈谈这种问题的求解策略。
1. 直接求解例1:从平面α上取6个点,从平面β上取4个点,这10个点最多可以确定多少个三棱锥?解析: 利用三棱锥的形成将问题分成α平面上有1个点、2个点、3个点三类直接求解共有132231646464194C C C C C C ++=个三棱锥例2: 在四棱锥P-ABCD 中,顶点为P ,从其它的顶点和各棱的中点中取3个,使它们和点P 在同一平面上,不同的取法有 A.40 B. 48 C. 56 D. 62种 解析: 满足题设的取法可以分成三类(1) 在四棱锥的每一个侧面上除P 点外取三点有35440C =种不同取法;(2) 在两个对角面上除点P 外任取3点,共有3428C =种不同取法;(3) 过点P 的每一条棱上的3点和与这条棱异面的棱的中点也共面,共有1248C =种不同取法,故共有40+8+8=56种评注:这类问题应根据立体图形的几何特点,选取恰当的分类标准,做到分类不重复、不遗漏。