解排列组合问题的常用技巧

更新时间:2023-05-29 14:16:23 阅读: 评论:0

解排列组合问题的常用技巧
排列组合是高中数学的重点和难点之一,也是进一步学习概率的基础,事实上,许多概率问题也归结为排列组合问题,这一类问题不仅内容抽象,解法灵活,而且解题过程极易出现“重复”和“遗漏”的错误,这些错误甚至不容易检查出来,所以解题时要注意不断积累经验,总结解题规律,掌握若干技巧。
解答排列组合的问题,首先必须认真审题,明确是属于排列问题还是组合问题,或者属于排列与组合的混合问题。其次,要抓住问题的本质特征,灵活运用基本原理和公式进行分析解答,同时,还要注意讲究一些基本策略和方法和技巧,使一些看似复杂的问题迎刃而解,下面介绍几种常用的解题技巧。
一、 特殊元素“优先安排法”
对于带有特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑元素,在考虑其他元素。
例⒈ 用0,2,3,4,5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有(  )
A.24个      B.30个   C.40个   D.60个
分析:由于该三位数为偶数,故末尾数字必为偶数,又因为0不能排在首位,故0就是其中的特殊元素,应优先安排.按0排在末尾和0不排在末尾分为两类:①0排在末尾时,有个,②0不排在末尾时,则有个,由分类计数原理,共有偶数个,选B.
二、 总体淘汰法
对于含有否定字眼的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去,此时,应注意既不能多减也不能少减。
例⒉ 100件产品中有3件是次品,从中任取三件,其中不全是正品的选法有多少种
分析:从100件产品中选3件产品的选法有种,选好后发现3件产品都是正品的选法不符合题意,因此把这种排法除去,故有种。
三、 合理分类与准确分布法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素的性质进行分类,按事件发生的连续过程分步,做到分类标准明确,分步层次清晰,不重不漏。
例⒊ 将5列火车停放在5条不同的轨道上,其中a列车不停在第一轨道上,b不停在第二条轨道上,那么不同的停放方法有多少种
分析:由题意,可先安排a列车,并按其进行分类讨论:⑴若a列车在第二轨道上,则剩下4辆列车可自由停放,有种方法,⑵若a列车停第三或第四或第五轨道上,则根据分布计数原理有种停法,再用分类计数原理,不同的停放方法共有种。
例⒋ 某帆船上有10名水手,他们分别在船左、右两侧,每侧4人,其中有2名水手只会划左侧浆,1名只会划右侧浆,问这些水手不同的安排方法共有的种数为多少
分析:根据题意,可根据选的水手中含有这三名特殊水手的情况分类:⑴若被选出的4名水手中仅有1名只会右手侧的水手,有种选法;⑵若被选出的4名水手中有只会右手侧的水手和只会左手侧的水手各1名,有种选法;⑶若被选出的4名水手中有只会右手侧的水手1名和只会左手侧的水手2名,有种选法;⑷若被选出的4名水手中仅有只会左手侧的水手1名,有种选法;⑸若被选出的4名水手中有只会左手侧的水手2名,有种选法,根据分类计数原理,不同的选法有种。
四、 相邻问题“捆绑法”
对于某几个元素要求相邻的排列问题,可以先将相邻的元素“捆绑”起来,看作一个大的元素与其他的元素排列,然后再对相邻的元素内部之间在进行排列。
例⒌ 7人站成一排照相,要求甲,乙,丙三人相邻,分别有多少种不同的排法
分析:把甲,乙,丙三人“捆绑”起来看成一个元素,与其他的4人共5个元素作全排列,有种排法,而甲,乙,丙三人之间又有种排法,根据分步计数原理,共有=7200种排法。
五、 不相邻问题“插空法”
对某几个元素不相邻的排列问题,可先将其它元素排好,然后再将不相邻的元素已排好的元素之间及两端的空隙中插入即可。
例⒍ 7人站成一排照相,要求甲,乙,丙三人不相邻,分别有多少种不同的排法
分析:先让其余4人站好有种排法,再在这4人之间及两端的5个“间隙”中选3个位置让甲,乙,丙插入,则有种方法,这样共有种不同的排法。
六、 等价转化法
一些常见类型方法为自己熟知之后,对于一些生疏问题或直接求解较为复杂或较为困难的问题,后者有些问题从正面入手情况较多,不易解决,这是可考虑能否进行等价转化,从反面入手,或构造模型,将其转化为一个较简单的问题来处理。
例⒎ 马路上有12只路灯,为节约用电又不影响正常的照明,可把其中的三只路灯关掉,但不能同时关掉相邻的两只或三只,也不能关掉两端的路灯,那么满足条件的关灯方法共有多少种
分析:关第一只灯的方法有10种,关第二只、第三只灯时要分类讨论,情况较复杂。若换一个角度,从反面入手考虑,因每一种关灯的方法对应着一种满足题设条件亮灯与暗灯的排列,于是问题就转化为等价的“在9只亮灯产生的8个空档中插入3只暗灯”问题,故所求方法种数为
    例⒏ 四面体顶点和各棱中点共10个点,在其中取4个不共面的点,不同的取法共有多少种
    分析:从10个点中任取4个点取法有种,其中4点共面的情况如下图
           
    图(1)                          图(2)                图(3)
4点共面的取法共有3+6+6=15个,把这些不符合条件的情况除去,所以,取4个不共面的点的取法共有种。
七、 顺序固定问题用“除法”
对于某几个元素顺序一定的排列问题,可以先把这几个元素与其它元素一同进行排列,然后又总排列数除以这几个元素的全排列数。
例⒐ 由数字0,1,2,3,4,5组成的没有重复数字的六位数,其中个位数小于十位数的共有多少个
分析:若不考虑附加条件,组成的六位数字共有个,而其中个位数与十位数的种排法中只有一种符合条件,故符合条件的六位数共有个。
八、 混合应用问题“先选后排法”
        对于排列与组合的混合问题,可采用先选出元素,然后再进行排列的方法。
        例⒑ 4个不同的小球放入编号为1,2,3,4的四个盒子,恰好有一个空盒的放法有多少种
        分析:因有一个空盒,故必有一个盒子放2个球,第一步先选:从4个小球中选出2个小球的方法有种,从4个盒子中选3个盒子的方法有种,第二步排列,把选出的2个小球看成一个元素与其余的2个小球共3个元素,对选出的3个盒子作全排列有种排法,故所求的放法共有
九、 “小团体”问题“先整体后局部法”
对于“小团体”排列问题,与“相邻问题”相似,可先将小团体看作一个元素与其它元素排列,最后再进行小团体内部的排列。
例⒒ 7个人站成一排照相,要求甲、乙之间恰好相隔2人的站法有多少种
分析: 甲、乙及间隔的2人组成一个“小团体”,这2人可从其余5人中任选出来,有种不同选法,这个小团体与其余3人共4个元素全排列有种方法,它的内部甲、乙2人有种不同排法,中间的2人也有种不同排法,因而符合要求的不同站法共有种。
一十、 构造“隔板”模型法
对较复杂的排列问题,可通过设计另外一情景,构造一个“隔板”模型来帮助解决问题。
例⒓ 方程a+b+c+d=12有多少组正整数解
分析:建立“隔板”模型法:将12个完全相同的球排成一列,在它们之间形成的11个间隙中任意插入3块隔板,把球分成4堆,而每一种分法所得4堆球的各堆球的数目,即为的一组正整数解,故原方程的正整数的组数共有组。
十一、分排问题“直排法”
例⒔ 7个人坐两排座位,第一排坐3个人,第二排坐4个人,则不同的坐法有多少种
分析:7个人可以在前后两排任意就坐,再无其他条件,故可看成7个人在7个位置上的全排列问题,所以,不同的坐法有种。

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