最新北京小学奥数排列组合经典例题.doc
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排列组合问题
教学目标:
1.使学生正确理解排列、组合的意义;正确区分排列、组合问题;
2.了解排列、排列数和组合数的意义,能根据具体的问题,写出符合要求的排列或组合;
3.掌握排列组合的计算公式以及组合数与排列数之间的关系;
4.会、分析与数字有关的计数问题,以及与其他专题的综合运用,培养学生的抽象能力和逻辑思维能力;通过本讲的学习,对排列组合的一些计数问题进行归纳总结,重点掌握排列与组合的联系和区别,并掌握一些排列组合技巧,如捆绑法、挡板法等。
5.根据不同题目灵活运用计数方法进行计数。
知识点拨:
一.加法原理:做一件事情,完成它有N类办法,
在第一类办法中有M1中不同的方法,
在第二类办法中有M2中不同的方法,……,
在第N类办法中有M n种不同的方法,
那么完成这件事情共有M1+M2+……+M n种不同的方法。
二.乘法原理:如果完成某项任务,可分为k个步骤,
完成第一步有n1种不同的方法,
完成第二步有n2种不同的方法,……
完成第k步有nk种不同的方法,
那么完成此项任务共有n
1×n
2
×……×n
k
种不同的方法。
三.两个原理的区别
⏹做一件事,完成它若有n类办法,是分类问题,每一类中的方法都是独立的,故用加法
原理。
每一类中的每一种方法都可以独立完成此任务;两类不同办法中的具体方法,互不相同(即分类不重);完成此任务的任何一种方法,都属于某一类(即分类不漏)
⏹做一件事,需要分n个步骤,步与步之间是连续的,只有将分成的若干个互相联系的
步骤,依次相继完成,这件事才算完成,因此用乘法原理.
任何一步的一种方法都不能完成此任务,必须且只须连续完成这n步才能完成此任务;各步计数相互独立;只要有一步中所采取的方法不同,则对应的完成此事的方法也不同
这样完成一件事的分“类”和“步”是有本质区别的,因此也将两个原理区分开来.
四.排列及组合基本公式
1.排列及计算公式
从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同
元素中取出m个元素的一个排列;从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的
个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号 P m
n
表示.
P m
n
=n(n-1)(n-2)……(n-m+1)
=
n!
(n-m)!(规定0!=1).
2.组合及计算公式
从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合;从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m个元素的组合数.用符号C m
n
表示.
C m
n = P m
n
/m!=
n!
(n-m)!×m!
一般当遇到m比较大时(常常是m>0.5n时),可用C m
n = C n-m
n
来简化计算。
规定:C n
n =1, C0
n
=1.
3.n的阶乘(n!)——n个不同元素的全排列
P n
n
=n!=n×(n-1)×(n-2)…3×2×1
例题精讲:
一、排列组合的应用
【例 1】小新、阿呆等七个同学照像,分别求出在下列条件下有多少种站法?
(1)七个人排成一排;
(2)七个人排成一排,小新必须站在中间.
(3)七个人排成一排,小新、阿呆必须有一人站在中间.
(4)七个人排成一排,小新、阿呆必须都站在两边.
(5)七个人排成一排,小新、阿呆都没有站在边上.
(6)七个人战成两排,前排三人,后排四人.
(7)七个人战成两排,前排三人,后排四人. 小新、阿呆不在同一排。
【解析】 (1)775040
P =(种)。 (2)只需排其余6个人站剩下的6个位置.66720P =(种).
(3)先确定中间的位置站谁,冉排剩下的6个位置.2×66P =1440(种).
(4)先排两边,再排剩下的5个位置,其中两边的小新和阿呆还可以互换位置.552240P ⨯= (种).
(5)先排两边,从除小新、阿呆之外的5个人中选2人,再排剩下的5个人,25552400P P ⨯=(种).
(6)七个人排成一排时,7个位置就是各不相同的.现在排成两排,不管前后排各有几个人,7个位置
还是各不相同的,所以本题实质就是7个元素的全排列.775040
P =(种). (7)可以分为两类情况:“小新在前,阿呆在后”和“小新在前,阿呆在后”,两种情况是对等的,所
以只要求出其中一种的排法数,再乘以2即可.4×3×55P ×2=2880(种).排队问题,一般先考虑特殊情
况再去全排列。
【例 2】 用1、2、3、4、5、6可以组成多少个没有重复数字的个位是5的三位数?
【解析】 个位数字已知,问题变成从从5个元素中取2个元素的排列问题,已知5n =,2m =,根据排列数公式,
一共可以组成255420P =⨯=(个)符合题意的三位数。
【巩固】 用1、2、3、4、5这五个数字可组成多少个比20000大且百位数字不是3的无重复数字的五位数?
【解析】 可以分两类来看:
⑴ 把3排在最高位上,其余4个数可以任意放到其余4个数位上,是4个元素全排列的问题,有44432124P =⨯⨯⨯=(种)放法,对应24个不同的五位数;
⑵ 把2,4,5放在最高位上,有3种选择,百位上有除已确定的最高位数字和3之外的3个数字可以选择,有3种选择,其余的3个数字可以任意放到其余3个数位上,有336P =种选择.由乘法原理,可
以组成33654⨯⨯=(个)不同的五位数。
由加法原理,可以组成245478+=(个)不同的五位数。
【巩固】 用0到9十个数字组成没有重复数字的四位数;若将这些四位数按从小到大的顺序排列,则5687是第
几个数?
【解析】 从高位到低位逐层分类:
⑴ 千位上排1,2,3或4时,千位有4种选择,而百、十、个位可以从0~9中除千位已确定的数字之
外的9个数字中选择,因为数字不重复,也就是从9个元素中取3个的排列问题,所以百、十、个位可有39987504P =⨯⨯=(种)排列方式.由乘法原理,有45042016⨯=(个).
⑵ 千位上排5,百位上排0~4时,千位有1种选择,百位有5种选择,十、个位可以从剩下的八个数
字中选择.也就是从8个元素中取2个的排列问题,即288756P =⨯=,由乘法原理,有
1556280⨯⨯=(个).
⑶ 千位上排5,百位上排6,十位上排0,1,2,3,4,7时,个位也从剩下的七个数字中选择,有
116742⨯⨯⨯=(个).
⑷ 千位上排5,百位上排6,十位上排8时,比5687小的数的个位可以选择0,1,2,3,4共5个.