数学:1.2.1《排列》课件(2)(新人教A版选修2-3)
高中数学人教A版选修2-3教案:1.2.1排列第一课时 Word版含解析
1.2排列与组合1.2.1排列整体设计教材分析分类加法计数原理是对完成一件事的所有方法的一个划分,依分类加法计数原理解题,首先明确要做的这件事是什么,其次分类时要根据问题的特点确定分类的标准,最后在确定的标准下进行分类.分类要注意不重复、不遗漏,保证每类办法都能完成这件事.分步乘法计数原理是指完成一件事的任何方法要按照一定的标准分成几个步骤,必须且只需连续完成这几个步骤后才算完成这件事,每步中的任何一种方法都不能完成这件事.分类加法计数原理和分步乘法计数原理的地位是有区别的,分类加法计数原理更具有一般性,解决复杂问题时往往需要先分类,每类中再分成几步.在排列、组合教学的起始阶段,不能嫌啰嗦,教师一定要先做出表率并要求学生严格按原理去分析问题.只有这样才能使学生认识深刻、理解到位、思路清晰,才会做到分类有据、分步有方,为排列、组合的学习奠定坚实的基础.分类加法计数原理和分步乘法计数原理既是推导排列数公式、组合数公式的基础,也是解决排列、组合问题的主要依据,并且还常需要直接运用它们去解决问题.这两个原理贯穿排列、组合学习过程的始终.搞好排列、组合问题的教学从这两个原理入手带有根本性.排列与组合都是研究从一些不同元素中任取元素,或排成一排或并成一组,并求有多少种不同方法的问题.排列与组合的区别在于问题是否与顺序有关.与顺序有关的是排列问题,与顺序无关的是组合问题,顺序对排列、组合问题的求解特别重要.排列与组合的区别,从定义上来说是简单的,但在具体求解过程中学生往往感到困惑,分不清到底与顺序有无关系.课时分配3课时第一课时教学目标知识与技能了解排列数的意义,掌握排列数公式及推导方法,并能运用排列数公式进行计算.过程与方法经历排列数公式的推导过程,从中体会“化归”的数学思想.情感、态度与价值观能运用所学的排列知识,正确地解决实际问题,体会“化归”思想的魅力.重点难点教学重点:排列、排列数的概念.教学难点:排列数公式的推导.教学过程引入新课提出问题1:前面我们学习了分类加法计数原理和分步乘法计数原理,请同学们回顾两个原理的内容,并回顾两个原理的区别与联系.活动设计:教师提问,学生补充.活动成果:1.分类加法计数原理:做一件事情,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有m1种不同的方法,在第二类办法中有m2种不同的方法,……,在第n类办法中有m n种不同的方法.那么完成这件事共有N=m1+m2+…+m n种不同的方法.2.分步乘法计数原理:做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有m1种不同的方法,做第二步有m2种不同的方法,……,做第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事有N=m1×m2×…×m n种不同的方法.3.分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事.应用两种原理解题:①分清要完成的事情是什么;②是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;③有无特殊条件的限制.设计意图:复习两个原理,为新知识的学习奠定基础.提出问题2:研究下面三个问题有什么共同特点?能否对下面的计数问题给出一种简便的计数方法呢?问题一:从5人的数学兴趣小组中选2人分别担任正、副组长,有多少种不同的选法?问题二:用1,2,3,4,5这5个数字组成没有重复数字的两位数,共有多少个?问题三:从a,b,c,d,e这5个字母中,任取两个按顺序排成一列,共有多少种不同的排法?活动设计:先独立思考,后小组交流,请同学发言、补充.活动成果:共同特点:问题三中把字母a,b,c,d,e分别代表人,就是问题一;分别代表数,就是问题二.把上面问题中所取的对象叫做元素,于是问题一、二、三都变成问题:从五个不同的元素中任取两个,然后按顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?我们把这一类问题称为排列问题,这就是我们今天要研究的内容.设计意图:通过三个具体的实例引入新课.探究新知提出问题1:你能把上述三个问题总结一下,概括出排列的定义吗?活动设计:学生举手发言、学生补充,教师总结.活动成果:从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素(这里的被取元素各不相同)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.说明:(1)排列的定义包括两个方面:①取出元素,②按一定的顺序排列;(2)两个排列相同的条件:①元素完全相同,②元素的排列顺序也相同.从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n表示.注意区别排列和排列数的不同:“一个排列”是指: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,不是数;“排列数”是指从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素的所有排列的个数,是一个数.所以符号A m n只表示排列数,而不表示具体的排列.设计意图:引导学生通过具体实例总结概括出排列和排列数的概念,培养学生的抽象概括能力.提出问题2:从甲、乙、丙3名同学中选取2名同学参加某一天的一项活动,其中一名同学参加上午的活动,一名同学参加下午的活动,这是不是个排列问题,排列数怎么求?活动设计:学生独立思考,举手回答.活动成果:这个问题就是从甲、乙、丙3名同学中每次选取2名同学,按照参加上午的活动在前,参加下午的活动在后的顺序排列,一共有多少种不同的排法的问题,是排列问题.解决这一问题可分两个步骤:第1步,确定参加上午活动的同学,从3人中任选1人,有3种方法;第2步,确定参加下午活动的同学,当参加上午活动的同学确定后,参加下午活动的同学只能从余下的2人中去选,于是有2种方法.根据分步乘法计数原理,在3名同学中选出2名,按照参加上午活动在前,参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有3×2=6种,如右图所示.设计意图:分析具体例子,巩固排列的定义,探索求排列数的方法.提出问题3:从1,2,3,4这4个数字中,每次取出3个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数,是不是排列问题,怎样求排列数?活动设计:学生独立思考,举手回答.活动成果:这显然是个排列问题,解决这个问题分三个步骤:第一步先确定百位上的数,在4个数中任取1个,有4种方法;第二步确定十位上的数,从余下的3个数中取,有3种方法;第三步确定个位上的数,从余下的2个数中取,有2种方法.由分步乘法计数原理共有:4×3×2=24种不同的方法,用树形图排出,并写出所有的排列.由此可写出所有的排法.显然,从4个数字中,每次取出3个,按“百”“十”“个”位的顺序排成一列,就得到一个三位数.因此有多少种不同的排列方法就有多少个不同的三位数.可以分三个步骤来解决这个问题:第1步,确定百位上的数字,在1,2,3,4这4个数字中任取1个,有4种方法;第2步,确定十位上的数字,当百位上的数字确定后,十位上的数字只能从余下的3个数字中去取,有3种方法;第3步,确定个位上的数字,当百位、十位上的数字确定后,个位的数字只能从余下的2个数字中去取,有2种方法.根据分步乘法计数原理,从1,2,3,4这4个不同的数字中,每次取出3个数字,按“百”“十”“个”位的顺序排成一列,共有4×3×2=24种不同的排法,因而共可得到24个不同的三位数,如图所示.由此可写出所有的三位数:123,124,132,134,142,143,213,214,231,234,241,243,312,314,321,324,341,342,412,413,421,423,431,432.设计意图:分析具体例子,巩固排列的定义,探索求排列数的方法.提出问题4:由以上两个问题我们发现:A 23=3×2=6,A 34=4×3×2=24,你能否得出A 2n 的意义和A 2n 的值?活动设计:学生举手发言、学生补充,教师总结.活动成果:由A 2n 的意义:假定有排好顺序的2个空位,从n 个元素a 1,a 2,…,a n 中任取2个元素去填空,一个空位填一个元素,每一种填法就得到一个排列;反过来,任一个排列总可以由这样的一种填法得到,因此,所有不同的填法的种数就是排列数A 2n .由分步乘法计数原理知完成上述填空共有n(n -1)种填法,∴A 2n =n(n -1).设计意图:由特殊到一般,引导学生逐步推导出排列数公式.提出问题5:有上述推导方法,你能推导出A 3n ,A m n 吗?活动设计:学生自己推导,学生板演.活动成果:求A 3n 可以按依次填3个空位来考虑,∴A 3n =n(n -1)(n -2),求A m n 可以按依次填m 个空位来考虑:A m n =n(n -1)(n -2)…(n -m +1),由此可以得到排列数公式:A m n=n(n -1)(n -2)…(n -m +1)(m ,n ∈N ,m≤n). 说明:(1)公式特征:第一个因数是n ,后面每一个因数比它前面一个少1,最后一个因数是n -m +1,共有m 个因数;(2)全排列:当n =m 时即n 个不同元素全部取出的一个排列.全排列数:A n n =n(n -1)(n -2)…2·1=n !(叫做n 的阶乘).另外,我们规定0!=1.所以A m n =n(n -1)(n -2)…(n -m +1)=n !(n -m )!=A n n A n -m n -m. 设计意图:引导学生逐步利用分步乘法计数原理推导出排列数公式.理解新知分析下列问题,哪些是求排列数问题?(1)有5本不同的书,从中选3本送给3名同学,每人各一本,共有多少种不同的送法?(2)有5种不同的书,要买3本送给3名同学,每人各一本,共有多少种不同的送法?(3)用0,1,2,3,4这5个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?(4)用1,2,3,4,5这5个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?(5)从1,2,3,4四个数字中,任选两个做加法,其不同结果有多少种?(6)从1,2,3,4四个数字中,任选两个做除法,其不同结果有多少种?活动设计:学生自己完成,没有把握的问题和同桌讨论.教师巡视,找同学说出答案和理由.活动成果:(1)是 (2)不是 (3)是 (4)是 (5)不是 (6)不是(2)不是从5个不同的元素中选出三个不同的元素,而是从多个可以相同的元素中,选出三个元素排成一列,不符合排列中元素不同的规定.(3)是排列问题,但排列数中有一部分0在百位的不是三位数.(5)中选出的两个元素的和与顺序无关,不符合排列的定义.设计意图:加深对排列和排列数的理解.应用新知例1解方程:3A 3x =2A 2x +1+6A 2x .思路分析:利用排列数公式求解即可.解:由排列数公式得:3x(x -1)(x -2)=2(x +1)x +6x(x -1),∵x≥3,∴3(x -1)(x -2)=2(x +1)+6(x -1),即3x 2-17x +10=0,解得x =5或x =23,∵x≥3,且x ∈N ,∴原方程的解为x =5. 点评:解含排列数的方程和不等式时要注意排列数A m n 中,m ,n ∈N 且m≤n 这些限制条件,要注意含排列数的方程和不等式中未知数的取值范围.【巩固练习】1.解不等式:A x 9>6A x -29.2.求证:(1)A n n =A m n ·A n -m n -m (2)(2n )!2n ·n !=1·3·5…(2n -1). 解答或证明:1.解:原不等式即9!(9-x)!>6·9!(11-x)!, 也就是1(9-x)!>6(11-x)·(10-x)·(9-x)!,化简得:x 2-21x +104>0, 解得x<8或x>13,又∵2<x≤7,且x ∈N ,所以,原不等式的解集为{3,4,5,6,7}.2.证明:(1)A m n ·A n -m n -m =n !(n -m)!(n -m)!=n !=A n n ,∴原式成立. (2)2n !2n ·n !=2n·(2n -1)·(2n -2)…4·3·2·12n ·n !=2n n·(n -1)…2·1·(2n -1)(2n -3)…3·12n ·n !=n !·1·3…(2n -3)(2n -1)n !=1·3·5…(2n -1)=右边, ∴原式成立.点评:公式A m n =n(n -1)(n -2)…(n -m +1)常用来求值,特别是m ,n 均为已知时;公式A m n =n !(n -m)!常用来证明或化简.【变练演编】化简:(1)12!+23!+34!+…+n -1n !;(2)1×1!+2×2!+3×3!+…+n×n !. (1)解:原式=1!-12!+12!-13!+13!-14!+…+1n -1!-1n !=1-1n !. (2)提示:由(n +1)!=(n +1)n !=n×n !+n !,得n×n !=(n +1)!-n !, 原式=(n +1)!-1.【达标检测】1.计算:(1)A 310;(2)A 812A 712. 2.若A m n =17×16×15×…×5×4,则n =______,m =______.3.若n ∈N *,且55<n <69,则(55-n)(56-n)…(68-n)(69-n)用排列数符号表示为______.答案:1.(1)720 (2)5 2.17 14 3.A 1569-n课堂小结1.知识收获:排列概念、排列数公式.2.方法收获:化归.3.思维收获:分类讨论、化归思想.补充练习【基础练习】1.若x =n !3!,则x =( ) A .A 3n B .A n -3n C .A n 3 D .A 3n -32.与A 310·A 77不等的是( ) A .A 910B .81A 88C .10A 99D .A 10103.若A 5m =2A 3m ,则m 的值为( )A .5B .3C .6D .74.计算:2A 59+3A 699!-A 610=________;(m -1)!A n -1m -1·(m -n)!=________. 【拓展练习】5.若2<(m +1)!A m -1m -1≤42,则m 的解集是________. 6.(1)已知A m 10=10×9×…×5,那么m =__________; (2)已知9!=362 880,那么A 79=__________;(3)已知A 2n =56,那么n =____________;(4)已知A 2n =7A 2n -4,那么n =____________.答案:1.B 2.B 3.A 4.1 1 5.{2,3,4,5,6}6.(1)6 (2)181 440 (3)8 (4)7设计说明本节课是排列组合的第一课时,本节课的主要内容就是用两个原理推导出排列数公式.本节课的特点是学生自己发现并总结定义,自主探究,自主完成排列数公式的推导.备课资料可重复的排列求幂法:重复排列问题要区分两类元素:一类可以重复,另一类不能重复,把不能重复的元素看作“客”,能重复的元素看作“店”,则通过“住店法”可顺利解题.在这类问题使用住店处理的策略中,关键是正确判断哪个是底数,哪个是指数.例1 (1)将6个不同的小球放到3个不同的盒子中,有多少种不同的方法?(2)6个人争夺3个项目的冠军,有多少种不同的方法?解析:(1)36;(2)63.例2由1,2,3,4,5,6这6个数字共可以组成多少个不同的7位数?解析:完成此事共分7步,第一步:从6个数字中任取一个数字放在首位,有6种不同的办法,第二步:从6个数字中任取一个数字放在十万位,有6种不同的办法,依次类推,由分步乘法计数原理知共可以组成67个不同的7位数.(设计者:殷贺)。
高中数学 第一章1.2 排列与组合 1.2.2 第1课时 组合与组合数公式学案 新人教A版选修2-3 (2)
第1课时组合与组合数公式学习目标 1.理解组合的定义,正确认识组合与排列的区别与联系.2.理解排列数与组合数之间的联系,掌握组合数公式,能运用组合数公式进行计算.3.会解决一些简单的组合问题.知识点一组合的定义思考①从3,5,7,11中任取两个数相除;②从3,5,7,11中任取两个数相乘.以上两个问题中哪个是排列?①与②有何不同特点?答案①是排列,①中选取的两个数是有序的,②中选取的两个数无需排列.梳理一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素合成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.知识点二组合数与组合数公式组合数及组合数公式组合数定义及表示从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,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.组合数公式乘积形式C m n=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)m!阶乘形式C m n=n!m!(n-m)!性质C m n=C n-mnC m n+1=C m n+C m-1n备注规定C0n=11.从a1,a2,a3三个不同元素中任取两个元素组成一个组合是C23.( ×) 2.从1,3,5,7中任取两个数相乘可得C24个积.( √)3.C 35=5×4×3=60.( × ) 4.C 2 0162 017=C 12 017=2 017.( √ )类型一 组合概念的理解 例1 给出下列问题:(1)a ,b ,c ,d 四支足球队之间进行单循环比赛,共需比赛多少场? (2)a ,b ,c ,d 四支足球队争夺冠、亚军,有多少种不同的结果?(3)从全班40人中选出3人分别担任班长、副班长、学习委员三个职务,有多少种不同的选法?(4)从全班40人中选出3人参加某项活动,有多少种不同的选法? 在上述问题中,哪些是组合问题,哪些是排列问题? 考点 组合的概念 题点 组合的判断解 (1)单循环比赛要求两支球队之间只打一场比赛,没有顺序,是组合问题. (2)冠、亚军是有顺序的,是排列问题.(3)3人分别担任三个不同职务,有顺序,是排列问题. (4)3人参加某项相同活动,没有顺序,是组合问题.反思与感悟 区分排列与组合的办法是首先弄清楚事件是什么,区分的标志是有无顺序,而区分有无顺序的方法是:把问题的一个选择结果写出来,然后交换这个结果中任意两个元素的位置,看是否产生新的变化,若有新变化,即说明有顺序,是排列问题;若无新变化,即说明无顺序,是组合问题.跟踪训练1 判断下列问题是排列问题还是组合问题,并求出相应的结果. (1)集合{0,1,2,3,4}的含三个元素的子集的个数是多少?(2)某小组有9位同学,从中选出正、副班长各一个,有多少种不同的选法?若从中选出2名代表参加一个会议,有多少种不同的选法? 考点 组合的概念 题点 组合的判断解 (1)由于集合中的元素是不讲次序的,一个含三个元素的集合就是一个从0,1,2,3,4中取出3个数组成的集合.这是一个组合问题,组合的个数是C 35=10.(2)选正、副班长时要考虑次序,所以是排列问题,排列数是A 29=9×8=72,所以选正、副班长共有72种选法;选代表参加会议是不用考虑次序的,所以是组合问题,所以不同的选法有C 29=36(种).类型二 组合数公式及性质的应用 命题角度1 有关组合数的计算与证明 例2 (1)计算C 410-C 37·A 33; 考点 组合数公式题点 利用组合数公式进行计算(1)解 原式=C 410-A 37=10×9×8×74×3×2×1-7×6×5=210-210=0.(2)求证:C mn =m +1n +1C m +1n +1. 考点 组合数公式 题点 组合数公式的应用 (2)证明 因为右边=m +1n +1C m +1n +1=m +1n +1·(n +1)!(m +1)!(n -m )!=n !m !(n -m )!=C mn , 左边=C mn ,所以左边=右边,所以原式成立.反思与感悟 (1)涉及具体数字的可以直接用公式C m n=A mn A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !计算.(2)涉及字母的可以用阶乘式C mn =n !m !(n -m )!计算.(3)计算时应注意利用组合数的两个性质: ①C m n =C n -m n ;②C m n +1=C m n +C m -1n .跟踪训练2 (1)计算C 34+C 35+C 36+…+C 32 017的值为( ) A .C 42 017 B .C 52 017 C .C 42 018-1D .C 52 017-1(2)计算C 98100+C 199200=________. 考点 组合数性质 题点 的性质计算与证明 答案 (1)C (2)5 150 解析 (1)C 34+C 35+C 36+…+C 32 017 =C 44+C 34+C 35+C 36+…+C 32 017-C 44 =C 45+C 35+…+C 32 017-1=… =C 42 017+C 32 017-1=C 42 018-1. (2)C 98100+C 199200=C 2100+C 1200=100×992+200=5 150.命题角度2 含组合数的方程或不等式 例3 (1)已知1C m 5-1C m 6=710C m 7,求C m 8+C 5-m8;(2)解不等式C 4n >C 6n . 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 解 (1)∵1C m 5-1C m 6=710C m 7,∴m !(5-m )!5!-m !(6-m )!6!=7×(7-m )!m !10×7!,即m !(5-m )!5!-m !(6-m )(5-m )!6×5!=7×m !(7-m )(6-m )(5-m )!10×7×6×5!.∴1-6-m 6=(7-m )(6-m )60,即m 2-23m +42=0,解得m =2或21. ∵0≤m ≤5,∴m =2, ∴C m8+C 5-m8=C 28+C 38=C 39=84.(2)由C 4n >C 6n ,得⎩⎪⎨⎪⎧n !4!(n -4)!>n !6!(n -6)!,n ≥6即⎩⎪⎨⎪⎧n 2-9n -10<0,n ≥6,解得⎩⎪⎨⎪⎧-1<n <10,n ≥6,又n ∈N *,∴该不等式的解集为{6,7,8,9}.反思与感悟 (1)解题过程中应避免忽略根的检验而产生增根的错误,注意不要忽略n ∈N *. (2)与排列组合有关的方程或不等式问题要用到排列数、组合数公式,以及组合数的性质,求解时,要注意由C m n 中的m ∈N *,n ∈N *,且n ≥m 确定m ,n 的范围,因此求解后要验证所得结果是否适合题意.跟踪训练3 解方程3C x -7x -3=5A 2x -4. 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 解 原式可变形为3C 4x -3=5A 2x -4, 即3(x -3)(x -4)(x -5)(x -6)4×3×2×1=5(x -4)(x -5),所以(x-3)(x-6)=5×4×2=8×5.所以x=11或x=-2(舍去).经检验符合题意,所以方程的解为x=11.类型三简单的组合问题例4 有10名教师,其中6名男教师,4名女教师.(1)现要从中选2名去参加会议,有________种不同的选法;(2)选出2名男教师或2名女教师参加会议,有________种不同的选法;(3)现要从中选出男、女教师各2名去参加会议,有________种不同的选法.考点组合的应用题点无限制条件的组合问题答案(1)45 (2)21 (3)90解析(1)从10名教师中选2名去参加会议的选法种数,就是从10个不同元素中取出2个元素的组合数,即C210=10×92×1=45(种).(2)可把问题分两类情况:第1类,选出的2名是男教师有C26种方法;第2类,选出的2名是女教师有C24种方法.根据分类加法计算原理,共有C26+C24=15+6=21(种)不同选法.(3)从6名男教师中选2名的选法有C26种,从4名女教师中选2名的选法有C24种,根据分步乘法计数原理,共有不同的选法C26×C24=6×52×1×4×32×1=90(种).反思与感悟(1)解简单的组合应用题时,首先要判断它是不是组合问题,组合问题与排列问题的根本区别在于排列问题与取出元素之间的顺序有关,而组合问题与取出元素的顺序无关.(2)要注意两个基本原理的运用,即分类与分步的灵活运用.在分类和分步时,一定注意有无重复或遗漏.跟踪训练4 一个口袋内装有大小相同的7个白球和1个黑球.(1)从口袋内取出的3个小球,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?考点组合的应用题点有限制条件的组合问题解(1)从口袋内的8个球中取出3个球,取法种数是C38=8×7×63×2×1=56.(2)从口袋内取出3个球有1个是黑球,于是还要从7个白球中再取出2个,取法种数是C27=7×62×1=21.(3)由于所取出的3个球中不含黑球,也就是要从7个白球中取出3个球,取法种数是C37=7×6×53×2×1=35.1.给出下列问题:①从甲、乙、丙3名同学中选出2名分别去参加2个乡镇的社会调查,有多少种不同的选法?②有4张电影票,要在7人中选出4人去观看,有多少种不同的选法?③某人射击8枪,击中4枪,且命中的4枪均为2枪连中,则不同的结果有多少种?其中组合问题的个数是( )A.3 B.2 C.1 D.0考点组合的概念题点组合的判断答案 B解析①与顺序有关,是排列问题,②③均与顺序无关,是组合问题,故选B.2.集合M={x|x=C n4,n≥0且n∈N},集合Q={1,2,3,4},则下列结论正确的是 ( ) A.M∪Q={0,1,2,3,4} B.Q⊆MC.M⊆Q D.M∩Q={1,4}考点组合数公式题点利用组合数公式进行计算答案 D解析由C n4知n=0,1,2,3,4,因为C04=1,C14=4,C24=4×32=6,C34=C14=4,C44=1,所以M={1,4,6}.故M∩Q={1,4}.3.若C n12=C2n-312,则n等于( )A.3 B.5 C.3或5 D.15考点组合数性质题点含有组合数的方程或不等式的问题答案 C解析由组合数的性质得n=2n-3或n+2n-3=12,解得n=3或n=5,故选C.4.某校开设A类选修课3门,B类选修课5门,一位同学要从中选3门,若要求两类课程中至少各选1门,则不同的选法共有( )A .15种B .30种C .45种D .90种 考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题 答案 C解析 分两类,A 类选修课选1门,B 类选修课选2门,或者A 类选修课选2门,B 类选修课选1门,因此,共有C 13·C 25+C 23·C 15=45(种)选法.5.五个点中任何三点都不共线,则这五个点可以连成________条线段;如果是有向线段,共有________条. 考点 组合的概念 题点 组合的判断 答案 10 20解析 从五个点中任取两个点恰好连成一条线段,这两个点没有顺序,所以是组合问题,连成的线段共有C 25=10(条) .再考虑有向线段的问题,这时两个点的先后排列次序不同则对应不同的有向线段,所以是排列问题,排列数是A 25=20.所以有向线段共有20条.1.排列与组合的联系与区别(1)联系:二者都是从n 个不同的元素中取m (m ≤n )个元素. (2)区别:排列问题中元素有序,组合问题中元素无序. 2.关于组合数的计算(1)涉及具体数字的可以直接用公式C m n=A mn A m m =n (n -1)(n -2)…(n -m +1)m !计算;(2)涉及字母的可以用阶乘式C mn =n !m !(n -m )!计算.(3)组合数的两个性质: 性质1:C mn =C n -mn ; 性质2:C mn +1=C mn +C m -1n .一、选择题1.以下四个问题,属于组合问题的是( ) A .从3个不同的小球中,取出2个排成一列 B .老师在排座次时将甲、乙两位同学安排为同桌C .在电视节目中,主持人从100位幸运观众中选出2名幸运之星D .从13位司机中任选出两位开同一辆车往返甲、乙两地考点 组合的概念 题点 组合的判断 答案 C解析 只有从100位幸运观众中选出2名幸运之星,与顺序无关,是组合问题. 2.A 3101C 2100+C 97100等于( ) A.16 B .101 C.1107D .6考点 组合数公式题点 利用组合数公式进行计算 答案 D解析 A 3101C 2100+C 97100=A 3101C 2100+C 3100=A 3101C 3101=A 33=6.3.下列等式不正确的是( ) A .C mn =n !m !(n -m )!B .C m n =C n -mn C .C m n +1=C mn +C m -1n D .C mn =C m +1n +1考点 组合数公式 题点 组合数公式的应用 答案 D解析 A 是组合数公式;B ,C 是组合数性质;C mn =n !m !(n -m )!,C m +1n +1=(n +1)!(m +1)!(n -m )!,两者不相等,故D 错误.4.若A 3n =6C 4n ,则n 的值为( ) A .6 B .7 C .8 D .9 考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题 答案 B解析 由题意知n (n -1)(n -2)=6·n (n -1)(n -2)(n -3)4×3×2×1,化简得n -34=1,所以n =7.5.把三张游园票分给10个人中的3人,则分法有( ) A .A 310种B .C 310种C.C310A310种D.30种考点组合的应用题点无限制条件的组合问题答案 B解析三张票没区别,从10人中选3人即可,即C310.6.将2名女教师,4名男教师分成2个小组,分别安排到甲、乙两所学校轮岗支教,每个小组由1名女教师和2名男教师组成,则不同的安排方案共有( )A.24种B.10种C.12种D.9种考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 C解析第一步,为甲地选1名女教师,有C12=2(种)选法;第二步,为甲地选2名男教师,有C24=6(种)选法;第三步,剩下的3名教师到乙地,故不同的安排方案共有2×6×1=12(种),故选C.7.现有6个白球,4个黑球,任取4个,则至少有两个黑球的取法种数是( )A.115 B.90 C.210 D.385考点组合的应用题点有限制条件的组合问题答案 A解析依题意根据取法可分为三类:两个黑球,有C24C26=90(种);三个黑球,有C34C16=24(种);四个黑球,有C44=1(种).根据分类加法计数原理可得,至少有两个黑球的取法种数是90+24+1=115,故选A.8.对于所有满足1≤m≤n≤5的自然数m,n,方程x2+C m n y2=1所表示的不同椭圆的个数为( )A.15 B.7 C.6 D.0考点组合数性质题点利用组合数的性质进行计算与证明答案 C解析因为1≤m≤n≤5,且方程表示椭圆,所以C m n可能为C12,C13,C23,C14,C24,C34,C15,C25, C35,C45,其中C13=C23,C14=C34,C15=C45,C25=C35,所以x2+C m n y2=1能表示的不同椭圆有6个.二、填空题9.从2,3,5,7四个数中任取两个不同的数相乘,有m个不同的积;任取两个不同的数相除,有n个不同的商,则m∶n=________.考点 组合的概念题点 组合的判断答案 1∶2解析 ∵m =C 24,n =A 24,∴m ∶n =1∶2.10.从进入决赛的6名选手中决出1名一等奖、2名二等奖、3名三等奖,则可能的决赛结果共有________种.考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题答案 60解析 根据题意,所有可能的决赛结果有C 16C 25C 33=6×5×42×1=60(种). 11.不等式C 2n -n <5的解集为________.考点 组合数性质题点 含有组合数的方程或不等式的问题答案 {2,3,4}解析 由C 2n -n <5,得n (n -1)2-n <5,即n 2-3n -10<0,解得-2<n <5.由题意知n ≥2,且n ∈N *,则n =2,3,4,故原不等式的解集为{2,3,4}.三、解答题12.已知C 4n ,C 5n ,C 6n 成等差数列,求C 12n 的值.考点 组合数公式题点 组合数公式的应用解 由已知得2C 5n =C 4n +C 6n , 所以2×n !5!(n -5)!=n !4!(n -4)!+n !6!(n -6)!, 整理得n 2-21n +98=0,解得n =7或n =14,要求C 12n 的值,故n ≥12,所以n =14,于是C 1214=C 214=14×132×1=91. 13.在一次数学竞赛中,某学校有12人通过了初试,学校要从中选出5人参加市级培训.在下列条件下,有多少种不同的选法?(1)任意选5人;(2)甲、乙、丙三人必须参加;(3)甲、乙、丙三人不能参加.考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题解 (1)从中任取5人是组合问题,共有C 512=792(种)不同的选法.(2)甲、乙、丙三人必须参加,则只需要从另外9人中选2人,是组合问题,共有C 29=36(种)不同的选法.(3)甲、乙、丙三人不能参加,则只需从另外的9人中选5人,共有C 59=126(种)不同的选法.四、探究与拓展14.以下三个式子:①C mn =A m n m !;②A m n =n A m -1n -1;③C m n ÷C m +1n =m +1n -m .其中正确的个数是____. 考点 组合数公式题点 组合数公式的应用答案 3解析 ①式显然成立;②式中A m n =n (n -1)(n -2)…(n -m +1),A m -1n -1=(n -1)(n -2)…(n -m +1),所以A m n =n A m -1n -1,故②式成立;对于③式C mn ÷C m +1n =C m n C m +1n =A mn ·(m +1)!m !·A m +1n =m +1n -m ,故③式成立. 15.某届世界杯举办期间,共32支球队参加比赛,它们先分成8个小组进行循环赛,决出16强(每队均与本组其他队赛1场,各组第一、二名晋级16强),这16支球队按确定的程序进行淘汰赛,即八分之一淘汰赛,四分之一淘汰赛,半决赛,决赛,最后决出冠、亚军,此外还要决出第三、四名,问这届世界杯总共将进行多少场比赛?考点 组合的应用题点 有限制条件的组合问题解 可分为如下几类比赛:(1)小组循环赛,每组有C 24=6(场),8个小组共有48场;(2)八分之一淘汰赛,8个小组的第一、二名组成16强,根据赛制规则,每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出8强,共有8场;(3)四分之一淘汰赛,根据赛制规则,8强中每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出4强,共有4场;(4)半决赛,根据赛制规则,4强每2支球队一组,每组比赛1场,可以决出2强,共有2场;(5)决赛,2强比赛1场确定冠、亚军,4强中的另2支球队比赛1场决出第三、四名,共有2场.综上,由分类加法计数原理知,总共将进行48+8+4+2+2=64(场)比赛.。
高中数学 1.2 1(加法原理、乘法原理)以及排列、组合的概念教案 新人教A版选修选修2-3
教学目标1.正确理解排列、组合的意义.2.掌握写出所有排列、所有组合的方法,加深对分类讨论方法的理解.3.发展学生的抽象能力和逻辑思维能力.教学重点与难点重点:正确理解两个原理(加法原理、乘法原理)以及排列、组合的概念.难点:区别排列与组合.教学过程设计师:上节课我们学习了两个基本原理,请大家完成以下两题的练习:(用投影仪出示)1.书架上层放着50本不同的社会科学书,下层放着40本不同的自然科学的书.(1)从中任取1本,有多少种取法?(2)从中任取社会科学书与自然科学书各1本,有多少种不同的取法?2.某农场为了考察三个外地优良品种A,B,C,计划在甲、乙、丙、丁、戊共五种类型的上地上分别进行引种试验,问共需安排多少个试验小区?(全体同学参加笔试练习.)4分钟后,找一同学谈解答和怎样思考的?生:第1(1)小题从书架上任取1本书,有两类办法,第一类办法是从上层取社会科学书,可以从50本中任取1本,有50种方法;第二类办法是从下层取自然科学书,可以从40本中任取1本,有40种方法.根据加法原理,得到不同的取法种数是50+40=90.第(2)小题从书架上取社会科学、自然科学书各1本(共取出2本),可以分两个步骤完成:第一步取一本社会科学书,第二步取一本自然科学书,根据乘法原理,得到不同的取法种数是:50×40=2 000.第2题说,共有A,B,C三种优良品种,而每个品种在甲类型土地上实验有三个小区,在乙类型的土地上有三个小区……所以共需3×5=15个实验小区.师:学习了两个基本原理之后,继续学习排列和组合,什么是排列?什么是组合?这两个问题有什么区别和联系?这是我们讨论的重点.先从实例入手:1.北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线,需要准备多少种不同飞机票?希望同学们设计好方案,踊跃发言.生甲:首先确定起点站,如果北京是起点站,终点站是上海或广州,需要制2种飞机票,若起点站是上海,终点站是北京或广州,又需制2种飞机票;若起点站是广州,终点站是北京或上海,又需要2种飞机票,共需要2+2+2=6种飞机票.师:生甲用加法原理解决了准备多少种飞机票问题.能不能用乘法原理来设计方案呢? 生乙:首先确定起点站,在三个站中,任选一个站为起点站,有3种方法.即北京、上海、广泛任意一个城市为起点站,当选定起点站后,再确定终点站,由于已经选了起点站,终点站只能在其余两个站去选.那么,根据乘法原理,在三个民航站中,每次取两个,按起点站在前、终点站在后的顺序排列不同方法共有3×2=6种.师:根据生乙的分析写出所有种飞机票.生丙:(板演)在航海中,船舰常以“旗语”相互联系,即利用不同颜色的旗子发送出各种不同的信号.如有红、黄、绿三面不同颜色的旗子,按一定顺序同时升起表示一定的信号,问这样总共可以表示出多少种不同的信号?请同学们谈谈自己的想法.生丁:事实上,红、黄、绿三面旗子按一定顺序的一个排法表示一种信号,所以不同颜色的同时升起可以表示出来的信号种数,也就是红、黄、红这三面旗子的所有不同顺序的排法总数.首先,先确定最高位置的旗子,在红、黄、绿这三面旗子中任取一个,有3种方法;其次,确定中间位置的旗子,当最高位置确定之后,中间位置的旗子只能从余下的两面旗中去取,有2种方法.乘下那面旗子,放在最低位置.根据乘法原理,用红、黄、绿这三面旗子同时升起表示出所有信号种数是:3×2×1=6(种).师:根据生丁同学的分析,写出三面旗子同时升起表示信号的所有情况.(包括每个位置情况)生戊:(板演)师:第三个实例,请全体同学都参加设计,把所有情况(包括每个位置情况)写出来.由数字1,2,3,4可以组成多少个没有重复数字的三位数?写出这些所有的三位数.(教师在教室巡视,过3分钟找一个同学板演)根据乘法原理,从四个不同的数字中,每次取出三个排成三位数的方法共有4×3×2=24(个).师:请板演同学谈谈怎样想的?生:第一步,先确定百位上的数字.在1,2,3,4这四个数字中任取一个,有4种取法.第二步,确定十位上的数字.当百位上的数字确定以后,十位上的数字只能从余下的三个数字去取,有3种方法.第三步,确定个位上的数字.当百位、十位上的数字都确定以后,个位上的数字只能从余下的两个数字中去取,有2种方法.根据乘法原理,所以共有4×3×2=24种.师:以上我们讨论了三个实例,这三个问题有什么共同的地方?生:都是从一些研究的对象之中取出某些研究的对象.师:取出的这些研究对象又做些什么?生:实质上按着顺序排成一排,交换不同的位置就是不同的情况.师:请大家看书,第×页、第×行.我们把被取的对象叫做双元素,如上面问题中的民航站、旗子、数字都是元素.上面第一个问题就是从3个不同的元素中,任取2个,然后按一定顺序排成一列,求一共有多少种不同的排法,后来又写出所有排法.第二个问题,就是从3个不同元素中,取出3个,然后按一定顺序排成一列,求一共有多少排法和写出所有排法.第三个问题呢?生:从4个不同的元素中,任取3个,然后按一定的顺序排成一列,求一共有多少种不同的排法,并写出所有的排法.师:请看课本,第×页,第×行,一般地说,从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素(本章只研究被取出的元素各不相同的情况),按着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.按着这个定义,结合上面的问题,请同学们谈谈什么是相同的排列?什么是不同的排列? 生:从排列的定义知道,如果两个排列相同,不仅这两上排列的元素必须完全相同,而且排列的顺序(即元素所在的位置)也必须相同.两个条件中,只要有一个条件不符合,就是不同的排列.如第一个问题中,北京—广州,上海—广州是两上排列,第三个问题中,213与423也是两个排列.再如第一个问题中,北京—广州,广州—北京;第二个问题中,红黄绿与红绿黄;第三个问题中231和213虽然元素完全相同,但排列顺序不同,也是两个排列.师:还需要搞清楚一个问题,“一个排列”是不是一个数?生:“一个排列”不应当是一个数,而应当指一件具体的事.如飞机票“北京—广州”是一个排列,“红黄绿”是一种信号,也是一个排列.如果问飞机票有多少种?能表示出多少种信号.只问种数,不用把所有情况罗列出来,才是一个数.前面提到的第三个问题,实质上也是这样的.师:下面我们进一步讨论:1.在北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线,有多少种不同的飞机票价与准备多少种不同的飞机票,有什么区别?2.某班某小组五名同学在暑假互相都通信一次,打电话一次,通信的封数与打电话的次数是否一致?3.有四个质数2,3,5,7两两分别作加法、减法、乘法、除法,所得到的和、差、积、商是否相同?生A:我回答第1个问题.前边已经讨论过有要准备6种飞机票,但票价只有三种,北京—上海与上海—北京,北京—广州与广州—北京,上海—广州与广州—上海票价是一样的,共有3种票价.生B:我回答第2个问题.举个例子,张玉同学给李刚同学写信,李刚同学给张玉同学写信,这样两封信才算彼此通一次信.而两人通一次电话,无论是张玉打给李刚的,还是李刚打给张玉的,两个人都同时参与了,彼此通了一次电话.师:那么通了多少封信?打了多少次电话?生C:五个人都要给其他四位同学写信,5×4=20封.关于打电话次数,我现在数一数:设五名同学的代号是a,b,c,d,e.则a—b,a—c,a—d,a—e,b—e,b—d,b—e,c—d ,c—e,d—e.共十次.生D:我回答第3个问题.减法与除法所得的差和商个数是同一个数,因为被减数与减数,被除数与除数交换位置所得的差与商是不同的.加法与乘法所得的和与积个数是同一个数,根据加法、乘法交换律,被加数与加数,被乘数与乘数交换位置,和与积不受影响.师:有多少个差与商?有多少个和与积?生E:2,3,5,7都可以做被减数和被除数,对于每一个被减数(或被除数)都对应着有3个数作减数(或除数),共有4×3=12个差或商.把交换位置的情况除去,就是和或积的数字,即12÷2=6.师:以上三个问题六件事,有什么共同点?再按类分,类与类之间有什么区别?区别在哪里? 生:都是从一些元素中,任取某些元素的问题.可以分两类.一类属于前边学过的排列问题,即取出的元素要“按照一定的顺序排成一列”,只要交换位置,就是不同的排列.前边三个问题中的飞机票、通信封数、减法与除法运算的结果都属于这一类.另一类是取出的元素,不必管顺序,只有取不同元素时,才是不同的情况,如飞机票价,打电话次数、加法与乘法运算的结果都属于这一类.师:分析得很好,我们说后一类问题是从n个元素中任取m(m≤n)个元素,不管怎样的顺序并成一组,求一共有多少种不同的组.如以上三个问题中飞机票价题是3组,打电话次数题是10组,和与积的个数题都是6组.请同学们看课本,第×页第×行开始到第×页第×行结束.(用5分钟时间学生读课本,教师巡视,回答学生提出的问题)师:组合这一节讲的主要内容是什么?生:组合定义;什么是相同的组合,什么是不同的组合;排列与组合的区别;怎样写出某个组合问题的所有组合.师:现在请同学们回答这四个问题.每位同学只说一个问题.生F:组合定义是从n个不同的元素中,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.生G: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;只有当组合中的元素不完全相同时,才是不同的组合.生H:排列与元素的顺序有关,组合与顺序无关.如231与213是两个排列,2+3+1的和与2+1+3的和是一个组合.生I:我举个例子.前边生C同学提到的a,b,c,d,e这五个元素,写出每次取出2个元素的所有组合.先把a从左到右依次与b,c,d,e组合,写出ab,ac,ad,ae.再把B依次与c,d,e组合,写出bc,bd,be.再把c依次与d,e组合,写出cd,ce.最后d与e组合,写出de.前面生C面学已经写得很好.师:一定要认真体会排列与组合的区别在于顺序是否有关,在以后的各种实际应用题中要区别清楚才能寻找正确解题途径.和排列一样,还需要区分清楚“一个组合”和“组合种数”这两个概念.一个组合不是一个数,而是具体的一件事,刚才生I同学回答的每一种如ab,又如ac,…都叫一个组合,共10种,而10就是组合数.怎样写出所有的排列和所有的组合是本节的技能方面要求,现在请同学们写出由1,2,3,4 中取出3个数所有组合.(教师请生M到黑板板演)板演:123,124,134,234.师:最后希望大家思考,下面的问题是排列问题,还是组合问题?怎样解?1.今欲从1,2,3,8,9,10,12诸数中选取两数,使其和为偶数,问共有几种选法?2.有四张卡片,每张分别写着数码1,2,3,4.有四个空箱,分别写着号码1,2,3,4.把卡片放到空箱内,每箱必须并且只能放一张,而且卡片数码与箱子号码必须不一致,问有多少种放法?(两道题用投影仪示出)同学们独立思考几分钟,然后全班进行讨论,请思考成熟的同学发言.生n:我谈第1题.要求出用两个数码所组成的其和为偶数的数的个数,这时按两奇数的和为偶数与两偶数的和为偶数这一标准,进行分类.选出的两数不考虑顺序,因为交换位置其和不变,是组合问题.解法是:在1,3,9中任选两段:1,3;1,9;3,9有3个组合.在2,8,10,12中任选两数:2,8;2,10;2,12;8,10;8,12;10,12.有6个组合.根据加法原理,3+6=9.所以共有9种选法.生P:我谈第2题.这是从四张卡片中取出4张,分别放在四个位置上,只要交换卡片位置,就是不同的放法,是个附有条件的排列问题.解法是:第一步是把数码卡片四张中2,3,4三张任选一个放在第1空箱.第二步从余下的三张卡片中任选符合条件的一张放在第2空箱.第三步从余下的两张卡片中任选符合条件的一张放在第3空箱.第四步把最后符合条件的一张放在第四空箱.具体排法,我用下面图表表示:所以,共有9种放法.师:参加讨论的同学对于什么是排列,什么是组合?一个排列与排列种数,一个组合与组合种数区别是什么?怎样排列,怎样组合都比较清楚了.由于排列组合问题遇到的情况不是唯一的,经常使用分类讨论的方法.作业课本:P232练习,1,7;P243练习1,2,3,4,6.补充作业1.空间有五个点,其中任何四点不共面,以每四个点为顶点作一个四面体,一共可作多少个四面体?(5个)2.用0,2,3,5可以组成多少个数字不重复且被5整除的三位数?(10个)3.同室四人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有多少种?(9种)课堂教学设计说明1.温故才能知新,为了培养学生良好的学习习惯,学习新课前进行了复习练习.2.为了更深刻地理解排列组合概念,设计教案时采取了两项有效措施.(1)先给出排列、组合的感性认识,再抽象出排列、组合定义,利于学生抽象能力的培养,并能激发学生的学习兴趣,积极参加学习过程中来.(2)改变了教材的安排,把排列与组合的概念放在同一节课,既节约了课时又通过对比,更深刻理解排列与组合概念本质,掌握它们的共同点与不同点.3.教案设计中注意了学生主体参与,通过学生实践,掌握概念的形成过程和应用,从而培养能力,并注意训练学生的自学能力.。
高二数学(选修2-3人教A版)-排列
高二年级 数学
复习回顾
上一节课我们已经学过分类加法计 数原理和分步乘法计数原理,请同学们 回忆一下,什么是分类加法计数原理? 什么是分步乘法计数原理?
分类加法计数原理 完成一件事情,有 n 类办法,在第 1
类办法中有 m1 种不同的方法,在第 2 类办 法中有 m2 种不同的方法……在第 n 类办法 中有 mn 种不同的方法.那么完成这件事共 有 N m1 m2 mn 种不同的方法.
百位 1~9
规律方法 判断一个具体问题是否为排列问题的思路 变换元素的位置
有序
有
结果 有无变化
无
无序
排列 问题
非排列 问题
【问题1】从甲、乙、丙3名同学中选出2 名参加一项活动,其中1名同学参加上午 的活动,另1名同学参加下午的活动,有
多少种不同的选法? 3ⅹ2=6
【问题2】从1,2,3,4这4个数字中,每次 取出三个排成一个三位数,一共可得到多少个
不同的三位数? 4ⅹ3ⅹ2=24
从 n 个不同的元素中取出 m ( m n ) 个元素的所有不同排列的个数叫做从 n 个
不同元素中取出 m 个元素的排列数,用 Anm
(A 是英文 Arrangement(排列)的第一个字 母)表示.
【问题1】从甲、乙、丙3名同学中选出2 名参加一项活动,其中1名同学参加上午 的活动,另1名同学参加下午的活动,有
练习2 从甲地到乙地有2种走法,从乙地到丙地有4种 走法,从甲地不经过乙地到丙地有3种走法,则从甲 地到丙地有多少种不同的走法?
甲
乙
丙
练习2 从甲地到乙地有2种走法,从乙地到丙地有4种 走法,从甲地不经过乙地到丙地有3种走法,则从甲 地到丙地有多少种不同的走法?
1.2.2排列与组合(组合)(新人教A版选修2-3)
3 100
100 99 98 种 161700 3 2
(2)抽出的3件中恰好有1件是次品的抽法有多少种? 从2件次品中抽出1件次品的抽法有 C
1 2
2 从98件合格品中抽出2件的抽法有 C 98
1 2 C2 C98 9506
例题4. 在100件产品中,有98件合格品,2件次品.从这100 件产品中任意抽出3件 (3)抽出的3件中至少有1件是次品的抽法有多少种? 法1 含1件次品或含2件次品
2 某些特殊元素有特殊归类问题: 例1.有划船运动员10人,其中3人会划右舷,2人 会划左舷,其余5人都会划,现要从中选出6人,平均 分配在船的两舷,有多少种选法? 解:按左舷分三类:
:
(1)只会划左舷2人都被选 (2)只会划有左舷1人被选: (3)只会划左舷2人都不选:
2 1 3 C2 C5 C7
95 96 97 93 96 97 93 C98 C98 C99 C96 C99 C99 C96 97 93 3 3 C100 C96 C100 C96 18820
例4 解方程(1) C
x2 x 27
C
5 x 5 27
解 (1)原方程化为:x 2 x 5 x 5, 或x 2 x 27 (5 x 5)
6 6 5 5 或, 原式 C9 (C9 C9 ) C9 0
93 94 95 96 97 93 94 95 96 97 93 C C C C C C C C C C C (5)原式 96 96 97 98 99 96 97 97 98 99 96
x 2 6 x 5 0, 或x 2 4 x 32 0, x1 1, x2 5, x3 4, x4 8,
数学:1.2.2《组合》PPT课件(新人教A版-选修2-3)
小结:至多至少问题常用分类的或排除法. 小结:至多至少问题常用分类的或排除法.
从数字1,2,5,7中任选两个 例2 从数字 中任选两个 (1) 可以得到多少个不同的和 6个 可以得到多少个不同的和? (2)可以得到多少个不同的差 12个 可以得到多少个不同的差? 可以得到多少个不同的差 有不同的英文书5本 不同的中文书 不同的中文书7本 练习 有不同的英文书 本,不同的中文书 本, 从中选出两本书. 从中选出两本书 (1)若其中一本为中文书 一本为英文书 若其中一本为中文书,一本为英文书 若其中一本为中文书 一本为英文书. 问共有多少种选法? 问共有多少种选法 35种 (2)若不限条件 问共有多少种选法 若不限条件,问共有多少种选法 若不限条件 问共有多少种选法? 66种
练一练
1.写出从 写出从a,b,c,d 四个元素中任取三个元素的所有 写出从 组合
c a b b c c d d d
abc , abd , acd ,bcd .
组合 abc abd acd bcd abc acb abd adb
排列 bac bca bad bda cad cda cbd cdb cab cba dab dba dac dca dbc dcb
3 4 3
4
3
43 34 33
3
概念讲解
组合数公式
排列与组合是有区别的,但它们又有联系. 排列与组合是有区别的,但它们又有联系. 一般地,求从n个不同元素中取出 个不同元素中取出m个元素的 一般地,求从 个不同元素中取出 个元素的 排列数,可以分为以下2步 排列数,可以分为以下 步: 先求出从这n个不同元素中取出 个不同元素中取出m个 第1步,先求出从这 个不同元素中取出 个 m 元素的组合数 C. n 2步 求每一个组合中m个元素的全排列数 第2步,求每一个组合中m个元素的全排列数 An . m m m An = Cn ⋅ Am 根据分步计数原理,得到: 根据分步计数原理,得到:
高中数学 1.2 2排列与组合教案 新人教A版选修选修2-3
2013年高中数学 1.2 2排列与组合教案新人教A版选修选修2-3
教学内容背景材料:
义务教育课程标准实验教科书(人教版)二年级上册第八单元的排列与组合
教学目标:
1、通过观察、猜测、操作等活动,找出最简单的事物的排列数和组合数。
2、经历探索简单事物排列与组合规律的过程。
3、培养学生有顺序地全面地思考问题的意识。
4、感受数学与生活的紧密联系,激发学生学好数学的信心。
教学重点:经历探索简单事物排列与组合规律的过程
教学难点:初步理解简单事物排列与组合的不同
教具准备:教学课件
学具准备:每生准备3张数字卡片,学具袋
教学过程:
能写出几个两位数?问题刚说完小
个,小狗说
学生活动教师巡视。
同学写出的个数不同,怎样
力、情感。
2
小熊、小猪一共握几次手?怎样握?
的同与不同,师:刚才我们帮森林学校的小动物们
直夸同学们聪明呢!通过解决这两个
?
计一下共有多少种穿法。
如果需要的。
高二数学人教A版选修2-1课件:1.2.1 充分条件与必要条件(共20张ppt)
一看就懂 一 做就错
看得懂,但不 会做
总是 比别人学得差 不会举一反三
什么是学习力含义
管理知识的能力 (利用现有知识 解决问题)
学习知识的能力 (学习新知识 速度、质量等)
长久坚持的能力 (自律性等)
什么是学习力-常见错误学 习方式
案例式
学习
顺序式 学习
冲刺式 学习
什么是学习力-高效学习必
备习惯
积极
以终
主动
为始
分清 主次
不断 更新
高效学习模型
高效学习模型-学习的完
整过程
方向
资料
筛选
认知
高效学习模型-学习的完
整过程
消化
固化
模式
拓展
小思 考
TIP1:听懂看到≈认知获取;
TIP2:什么叫认知获取:知道一些概念、过程、信息、现象、方法,知道它们 大 概可以用来解决什么问题,而这些东西过去你都不知道;
例如:
x a2 b2 x 2ab
x a 2 b 2是 x 2ab的 充 分 条 件 x 2ab是 x a 2 b 2的 必 要 条 件
例1 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题 中的p是q的充分条件? (1)若x=1,则x2-4x+3=0; (2)若f(x)=x,则f(x)在(-∞,+∞)上为增函数; (3)若x为无理数,则x2为无理数 .
p :两 个 角 是 相 似 三 角 形 的 对 应 角 q : 这 两 个 角 相 等
(3)若 x 2 y 2 ,则 x y ; 假
(4)若 x a 2 b 2,则 x 2 a b ; 真
1.设集合M={x|0<x≤3},N={x|0<x≤2},那么 “a∈M ”是“a∈N ”的__必__要____条件.
数学人教A版选修2-3教材梳理:1.2排列与组合 含解析 精品
庖丁巧解牛知识·巧学一、排列、排列数公式1.排列一般地,从n个不同的元素中任取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.(1)“一定的顺序”说明如果两个排列相同,那么不但所有元素相同,而且排列的顺序也要相同.如三个数的排列123与132虽然元素完全相同,但元素的排列顺序不同,它们也是不同的排列.(2)“n个不同的元素”,所给的n个元素不同,所取出的元素也就各不相同,也就是说如果某个元素被取出,就不能再取了,即无重复的排列.深化升华 判断一个具体问题是不是排列问题,就看从n个不同元素中取出m个元素后,再安排这m个元素时是有序还是无序,有序就是排列,无序就不是排列.也就是说,排列问题与元素的顺序有关,与顺序无关的不是排列.如取出两个数做乘法就与顺序无关,就不是排列,做除法就与顺序有关,就是排列.2.排列数从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A m n 表示.排列数概念可以从集合的角度进行解释.例如:从a、b、c这三个不同的元素中任取两个元素的排列数的问题,就是集合A={ab,bc,ca,ba,cb,ac}的元素个数问题,显然card(A)=6.这里,由排列的定义知,集合A 中的元素ab与ba应视为不同的元素.辨析比较 “排列”与“排列数”是两个不同的概念,排列是一个具体的排法,不是数;排列数是所有排列的个数.它是一个数.在写具体排列时,要按一定规律写,以免造成重复或遗漏.3.排列数公式(1)排列数公式:①连乘表示式:m n A =n(n-1)(n-2)…(n -m+1).其中,n ,m ∈N *,且m≤n;②阶乘表示式:)!(!m n n A m n -=,其中n,m ∈N *,且m≤n. (2)全排列:n个不同元素全部取出的一个排列,叫做n个不同元素的一个全排列.(3)阶乘:n个不同元素全部取出的排列数,等于正整数1到n的连乘积,叫做n的阶乘,用n!表示,即n n A =n!.规定0!=1.(4)排列数性质:①m n A =n 11--m n A ;②m n A =m n m n A A 111---+.记忆要诀 排列数的连乘表示式的右边是m个数的连乘积,其特点是:第一个因数是n,后面的每一个因数都比它前面的因数少1;最后一个因数是n-m+1,一共有m个连续自然数的连乘积.方法归纳 对于排列数的两个形式的公式,连乘表示式常用于计算具体的含有数字的排列数的值;阶乘表示式则常用于含字母的排列数的变形和证明有关等式.二、组合、组合数公式1.组合一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素合成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.组合定义中包含了两点:一是“取出元素”,二是“并成一组”.即与元素的顺序无关.如果两个组合中的元素完全相同,不管它们的顺序如何都是相同的组合.当两个组合中的元素不完全相同,即使只有一个元素不相同,就不是相同的组合.疑点突破 组合与排列的共同点是都要“从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素”.不同点是前者是“不管顺序并成一组”,而后者要“按照一定顺序排成一列”.区分某一个问题是排列问题还是组合问题,关键看选出的元素与顺序是否有关,若交换某两个元素的位置对结果产生影响,则是排列问题;若交换任意两个元素的位置对结果没有影响,则是组合问题,也就是说排列问题与选取元素的顺序有关,组合问题与选取元素的顺序无关.在写出某个排列问题的所有排列时,采用“树形图”的写法较好;在写出某个组合问题的所有组合时,设计好程序,一般采用递进式的写法比较好,在书写时,要做到不重不漏.2.组合数从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m 个元素的组合数,用符号m n C 表示.“组合”与“组合数”是两个不同的概念,组合是一个具体的事件,不是一个数;而“组合数”是符合条件的所有组合的个数,它是一个数.方法归纳 处理排列组合应用题常用的方法有:①相邻元素归并法(捆绑法);②相离元素插空法;③定位元素优先安排法;④有序分配依次分组法;⑤多元素不相容情况分类法;⑥交叉问题集合法;⑦混合问题先组合后排列法;⑧“至少”“至多”问题间接排除法.3.组合数公式(1)组合数的连乘表示式:由于m mm n m n A C A ∙=,因此, !)1()2)(1(m m n n n n A A C m m m n m n+---== ,这里,n,m ∈N *,并且m≤n. (2)组合数的阶乘表示式:)!(!!m n m n C m n -=,这里,n,m ∈N *,并且m≤n.可得1=n n C ,10=n C . (3)组合数的两个性质:①m n n m n C C -=;②11-+=m nm n m n C C C 深化升华 利用排列数公式和组合数公式进行计算、证明时,要正确地选用公式,同时注意m nm n C A ,中m≤n这个隐含条件.在利用组合数公式计算、化简时,要灵活运用组合数的性质,一般地,计算m n C 时,若m比较大,可利用性质①,不计算m n C 而改为计算m n n C -,在计算组合数之和时,常利用性质②.问题·探究问题1 某年中国足球超级联赛共有12个队参加,每队都要与其他各队在主客场分别比赛一次,共进行多少场比赛?思路:将参加比赛的12个队看作12个元素,每一场比赛即为从12个不同元素中任取2个元素的一个排列,其中设排在前面的队为主场比赛.总共比赛的场次,就是从12个不同元素中任取2个元素的排列数,则212A =12×11=132场.探究:在解排列、组合应用问题时,要注意三点:①仔细审题,判断是排列问题还是组合问题,或者是二者的混合;要按元素的性质分类,按事件发生的过程分步;②深入分析,严密周详,注意分清是乘还是加,不重不漏,要多角度分析,分类考虑;③对于有限制条件的比较复杂的排列组合问题,要通过分析设计出合理的方案,把复杂问题分解成若干简单问题后运用分类加法或分步乘法计数原理来解决.问题2A 、B 、C 三地之间都有直达的汽车,某客运公司独家经营三地之间的客运直达业务,三地之间距离各不相同,而车票价格取决与路程的远近,并且任意两地之间的来回票价相同,问客运公司需要准备多少种票价的车票?需要准备多少种车票?思路:汽车票的种数与起点站、终点站有关,从A 地到B 地和从B 地到A 地是不同的,所以车票也不相同,也就是票的种数与顺序有关.而无论从哪儿到哪儿,票价不变,如从A 地到B 地和从B 地到A 地的票价相同,也就是票价与顺序无关.所以多少票价的车票,是从三个不同的元素A 、B 、C 中任取两个,不管怎样的顺序并成一组,是一个组合问题,种数为22323⨯=C =3种.而车票的种数相当于从三个元素中任取两个,然后按一定顺序排列,即23A =3×2=6种.探究:对于有附加条件的排列组合问题应遵循两个原则:一是按元素的性质分类,二是按事件发生的过程进行分步.解决此类的实际应用题,通常从三个途径考虑:一是以元素为主考虑,即先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素.二是以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置.三是先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不合要求的排列或组合数.典题·热题例1(2005辽宁高考)用1、2、3、4、5、6、7、8组成没有重复数字的八位数,要求1与2相邻,3与4相邻,5与6相邻,而7与8不相邻,这样的八位数共有________个(用数字作答)思路分析:组成这样的八位数可以分成三步:第一步是把1与2、3与4、5与6捆绑看作三个整体排成一列,共有33A 种排法;第二步是把7与8插入第一步中的三个整体之间,共有24A 种排法;第三步是第一步当中的1与2、3与4、5与6之间的位置可以交换,共有222222A A A ∙∙种排法.所以组成这样的八位数共有2222222433A A A A A ∙∙∙∙=576个. 答案:576方法归纳 元素相邻问题,一般用“捆绑法”,先把相邻的若干个元素“捆绑”为一个大元素与其余元素全排列,然后再松绑,将这若干个元素内部全排列,而元素不相邻问题,一般用“插空法”,先将不相邻元素以外的元素的普通元素全排列,然后在普通元素之间及两端插入不相邻元素.上述方法可归纳为:元素要相邻,看成一整体;元素不相邻,见缝插进去.例2(2005浙江高考)从集合{P ,Q ,R ,S}与{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}中各任限2个元素排成一排(字母和数字均不能重复).每排中字母Q 和数字0至多只能出现一个的不同排法种数是_________________.(用数字作答)思路分析:本题若直接求解,则“每排中字母Q 和数字0至多只能出现一个”要分“每排中字母Q 和数字0都不出现、只出现字母Q 、只出现数字0”三类考虑;若间接求解,则只须将总数4421024A C C ∙∙减去字母Q 和数字0都出现的排法种数441913A C C ,即不同的排法种数是4419134421024A C C A C C -∙∙=5 832答案:5 832拓展延伸 (2005福建高考)从6人中选4人分别到巴黎、伦敦、悉尼、莫斯科四个城市游览,要求每个城市有一人游览,每人只游览一个城市,且这6人中甲、乙两人不去巴黎游览,则不同的选择方案共有( )A.300种B.240种C.144种D.96种思路分析:若直接求解,则“6人中甲、乙两人不去巴黎游览”要分为“甲、乙没有被选中;被选中一人但是去其他三个城市游览;被选中2人但是去其他三个城市游览”三类来考虑,显然较为复杂.若间接求解,则只须将总数46A 中减去甲、乙中有1人去巴黎游览的方案种数352A ,即不同的选择方案共有46A -235A =240种. 答案:B方法归纳 对排列问题或组合问题,当正面考虑较繁或难以下手时,不妨从反面入手,即用间接法.用间接法求解的常见题型有:至少型、至多型、否定型、重复型等.例3判断下列各事件是排列问题,还是组合问题,并求出相应的排列数或组合数.(1)10个人相互各写一封信,共写多少封信?(2)10个人规定相互通一次电话,共通了多少次电话?(3)10支球队以单循环进行比赛(每两队比赛一次),这次比赛需要进行多少场次?(4)从10个人里选3个代表去开会,有多少种选法?(5)从10个人里选出3个不同学科的科代表,有多少种选法?思路分析:根据排列与组合的定义进行判断,问题的关键是看这一事件有没有顺序.解:(1)是排列问题.因为发信人与收信人是有区别的.排列数为210A =90种.(2)是组合问题.因为甲与乙通了一次电话,也就是乙与甲通了一次电话,没有顺序的区别.组合数为210C =45种.(3)是组合问题.因为每两个队比赛一次,并不需要考虑谁先谁后,没有顺序的区别.组合数为210C =45种.(4)是组合问题.因为三个代表之间没有顺序的区别.组合数为310C =120种.(5)是排列问题.因为三个人中,担任哪一科的课代表是有顺序区别的.排列数为310A =720种.方法归纳 区别排列与组合问题,先确定完成的是什么事件,然后看问题是否与顺序有关,与顺序有关的是排列,与顺序无关的是组合.例4用0,1,2,3,4,5这六个数字:(1)能组成多少个无重复数字的四位偶数?(2)能组成多少个无重复数字且为5的倍数的五位数?(3)能组成多少个比1 325大的四位数?思路分析:该例中的每一个小题都是有限制条件的排列问题,除了应注意题目中要求的明显条件外,还应注意隐含条件“0不能排在首位”.我们采取先特殊后一般的原则,将问题分解为几个易求解的简单问题.解:(1)符合条件的四位偶数可以分为三类:第一类:0在个位时有35A 个;第二类:2在个位时,首位从1,3,4,5中选定1个,有14A 种.十位和百位从余下的数字中选,有24A 种,于是共有14A ·24A 个.第三类:4在个位时,与第二类同理,也有14A ·24A 个.由分类加法计数原理知,共有四位偶数的个数为35A +14A ·24A +14A ·24A =156个.(2)五位数中5的倍数可分为两类:个位数上的数字是0的五位数有54A 个;个位数上的数字是5的五位数有3414A A ∙个.故满足条件的五位数的个数共有54A +3414A A ∙=216个. (3)比1 325大的四位数可分为三类:第一类:形如2□□□,3□□□,4□□□,5□□□,共3514A A ∙个; 第二类:形如14□□,15□□,共有2412A A ∙个;第三类:形如134□,135□,共有2312A A ∙个.由分类加法计数原理知,比1 325大的四位数共有:3514A A ∙+2412A A ∙+2312A A ∙=270个. 深化升华 不同数字的无重复排列是排列问题中的一类典型问题,其常见的附加条件有:奇偶数、位数关系、大小关系等,也可以有相邻问题、插空问题,也可以与数列等知识相联系等.解决这类问题的关键是搞清事件是什么,元素是什么,位置是什么,给出了什么样的附加条件;然后按特殊元素(位置)的性质分类(每一类的各种方法都能保证事件的完成),按事件发生的连续过程合理分步来解决.例5有4名男生、5名女生,全体排成一行,问下列情形各有多少种不同的排法?(1)甲不在中间也不在两端;(2)甲、乙两人必须排在两端;(3)男、女生分别排在一起;(4)男女相间;(5)甲、乙、丙三人从左到右顺序保持一定.思路分析:本例集排列组合多种类型于一题,应充分利用元素分析法(优先考虑特殊元素)、位置分析法(优先考虑特殊位置)、直接法、间接法、捆绑法、插空法、等机会法等常见的解题思路.解:(1)方法一:元素分析法先排甲有6种,其余有88A 种.故共有6×88A =241 920种排法.方法二:位置分析法中间和两端有38A 种排法,包括甲在内的其余6人有66A 种排法,故共有38A ·66A =336×720=241 920种排法.方法三:等机会法9个人的全排列有99A 种,甲排在每一个位置的机会都是均等的,依题意,甲不在中间及两端的排法总数是99A ×96=241 920种.方法四:间接法99A -3×88A =688A =241 920种.(2)先排甲、乙,再排其余7人,共有7722A A ∙=10 080种排法. (3)捆绑法:554422A A A ∙∙=5 760种. (4)插空法:先排4名男生有44A 种方法,再将5名女生插空,有55A 种方法,故共有44A ·55A =5 760种.(5)方法一:9人共有99A 种排法,其中甲、乙、丙三人有33A 种排法,因而在99A 种排法中每33A 种对应一种符合条件的排法,故共有3399A A =60 480种排法. 方法二:6639A C ∙=60 480种. 深化升华 解决排列、组合综合问题要遵循两个原则:(1)按事情发生的过程进行分步;(2)按元素的性质进行分类,具体地说,解排列组合的应用题,通常有以下途径: ①以元素为主体,即先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素;②以位置为主体,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置;③先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不符合要求的排列或组合数.例6求证:!111321443322n A n A A A n n-=-++++ 思路分析:等式左边是n-1项的和,右边是两项的差,联想数列求和,与数列求和类似,考虑把它的一般项)!1(+m m 进行拆项,使中间的很多项相消,以求得它们的和. 解:!1!43!32!211321443322n n A n A A A n n-++++=-++++ ∵)!1(1!1)!1(1)1()!1(+-=+-+=+m m m m m m .所以左边=!11]!1)!1(1[)!41!31()!31!21()!211(n n n -=--++-+-+- 方法归纳 关于排列数的恒等式证明,一般都要选用排列数的阶乘表示式n n A =n!和)!(!m n n A m n -=.。
人教版A版高中数学选修2-3:排列与组合_课件1
(2)方法 1:先把甲、乙作为一个“整体”,看作一个人, 有 A55种站法,再把甲、乙进行全排列,有 A22种站法,根椐分 步计数原理,共有 A55·A22=240 种站法.
方法 2:先把甲、乙以外的 4 个人作全排列,有 A44种站法, 再在 5 个空档中选出一个供甲、乙放入,有 A15种站法,最后 让甲、乙全排列,有 A22种方法,共有 A44·A15·A22=240 种.
三 几何型排列组合问题
【例 3】已知平面 a∥β 在 a 内有 4 个点,在 β 内有 6 个点. (1)过这 10 个点中的 3 点作一平面,最多可作多少个
不同平面? (2)以这些点为顶点,最多可作多少个三棱锥? (3)上述三棱锥中最多可以有多少个不同的体积?
【解析】 (1)所作出的平面有三类: ①α 内 1 点,β 内 2 点确定的平面,有 C14·C26个; ②α 内 2 点,β 内 1 点确定平面,有 C24·C16个; ③α,β 本身,共 2 个. 所以所作的平面最多有 C14·C26+C24·C16+2=98(个).
(2)要使六位数为奇数,其个位数字必须是 1 或 3 或 5,所 以所求六位奇数的个数是 A13A14A44=288.
(3)要使六位数能被 5 整除,个位数字必须是 0 或 5,当个 位数字是 0 时,有 A55个;当个位数字是 5 时,有 4A44个,因 此,能被 5 整除的六位数的个数是 A55+4A44=216.
相邻问题捆绑法;
不相邻问题插空法;
多排问题单排法; 定序问题倍缩法; 定位问题优先法; 有序分配问题分步法; 多元问题分类法; 交叉问题集合法; 至少(或至多)问题间接法; 选排问题先取后排法; 局部与整体问题排除法; 复杂问题转化法.
3.解答组合应用题的总体思路 (1)⑥ 整体分类 .从集合的意义讲,分类要 做到各类的并集等于全集,以保证分类的不 遗漏,任何两类的交集等于空集,以保证分 类的不重复,计算结果是使用分类计数原理. (2)⑦ 局部分步 .整体分类以后,对每一类 进行局部分步,分步要做到步骤连续,以保证 分步的不遗漏.同时步骤要独立,以保证分步 的不重复.计算结果时用分步计数原理.
