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排列组合问题的解法第三计
2013-07-24 | 阅:  转:  |  分享 
  
每周一计第三计——排列组合问题的解法

解决排列组合问题要讲究策略,用顺口溜概括为:审明题意,排(组)分清;合理分类,用准加乘;周密思考,防漏防重;直接间接,思路可循;元素位置,特殊先行;一题多解,检验真伪。在操作时,针对实际问题,有时“元素优先”,有时“位置优先”。

例1?0、2、3、4、5这五个数字,组成没有重复数字的三位数,其中偶数共有几个?

解法一:(元素优先)分两类:第一类,含00在个位有种,0在十位有种;第二类,不含0有种。故共有+)+=30种。注:在考虑每一类时,又要优先考虑个位。

解法二:(位置优先)分两类:第一类,0在个位有种;第二类,0不在个位,先从两个偶数中选一个放个位,再选一个放百位,最后考虑十位,有种。???故共有练习:甲、乙、丙、丁、戊、己六位同学选四人组队参加4100m接力赛,其中甲、乙不跑最后一棒,共有多少种不同的安排方法?(此题可有元素优先和位置优先两个角度两种解法,但位置优先则更简单)

(二).排除法对于含有否定词语的问题,还可以从总体中把不符合要求的除去.

例2=78种.

(三).相邻问题“捆绑法”

对于某些元素要求相邻排列的问题,可先将相邻元素捆绑成整体并看作一个元素再与其它元素进行排列,同时对相邻元素自排。例3?5个男生3个女生排成一列,要求女生排一起,共有几种排法?解:先把3个女生捆绑为一个整体再与其他5个男生全排列。同时,3个女生自身也应全排列。由乘法原理共有种。例4?5个男生3个女生排成一列,要求女生不相邻且不可排两头,共有几种排法?解:先排无限制条件的男生,女生插在5个男生间的4个空隙,由乘法原理共有种。

注意:①分清“谁插入谁”的问题。要先排的元素,再插入的元素;②数清可插的位置数;③插入时是以组合形式插入还是以排列形式插入要把握准。

例5?马路上有编号为1、2、3、…、9的9盏路灯,现要关掉其中的三盏,但不能同时关掉相邻的两盏或三盏,也不能关两端的路灯,则满足要求的关灯方法有几种?

解:由于问题中有6盏亮3盏暗,又两端不可暗,故可在6盏亮的5个间隙中插入3个暗的即可,有种。

选位不排先在总位置中选出序元素的位置而不参加排列,然后对其它元素进行排列。

例6?5人参加百米跑,若无同时到达终点的情况,则甲比乙先到有几种情况?

解:先在5个位置中选2个位置放定序元素(甲、乙)有种,再排列其它3人有,由乘法原理得共有=60种。

“小团体”排列,先“团体”后整体

对于某些排列问题中的某些元素要求组成“小团体”时,可先按制约条件“组团”并视为一个元素再与其它元素排列。

四名男歌手与两名女歌手联合举行一场演唱会,演出的出场顺序要求两名女歌手之间有两名男歌手,则出场方案有几种?

解:先从四名男歌手中选2人排入两女歌手之间进行“组团”有种,把这个“女男男女”小团体视为1人再与其余2男进行排列有种,由乘法原理,共有例8:7个人坐两排座位,第一排坐3人,第二排坐4人,则有种排法.

解:可以在前后两排随意就座,故两排可以看成一排来处理,所以不同的坐法有.

(八)列举法

如果题中附加条件增多,直接解决困难,用列举法寻找规律有时也是行之有效的方法.

例9:从1到100的自然数中,每次取出不同的两个数,使他们的和大于100,则不同的取法有种。

解:此题的数字较多,情况也不一样,需要分析摸索其规律。为方便,两个加数中较小的为被加数,1+100=101>100,1为被加数的有1种;同理,2为被加数的有2种;3为被加数的有3种;……;49为被加数的有49种;50为被加数的有50种;但51为被加数的只有49种;52为被加数的只有48种;……;99为被加数的只有1种,故不同的区法有:(1+2+……50)+(49+48+……+1)=2500种。

(九)元素可重复的排列求幂法。

解决“允许重复排列”的问题要注意区分两类元素:一类元素可重复,另一类元素不能重复。把不能重复的元素看成“客”,能重复的元素看成“店”,再利用分步计数原理直接求解的方法称为“住店法”。

例10:7名学生争夺五项冠军,获得冠军的可能种数是种。

解:应同一学生可同时夺得n项冠军,故学生可重复排列,将7名学生看成7家“店”,五项冠军看成5名“客”,每个客有7种住宿方法,由分步计数原理得N=75种。

(十)特征分析法有约束条件的排数问题,必须紧扣题中所提供的数字和结构特征,进行推理,分析求解。

例11:由1、2、3、4、5、6六个数可组成多少个无重复且是6的倍数的五位数?

解:分析数字的特征:6的倍数的数既是2的倍数,又是3的倍数。其中3的倍数又满足“各个数位上的数字之和是3的倍数”的特征。而且1+2+……+6=21是3的倍数,从6个数字中取5个,使之和还是3的倍数,则所去掉的数字只能是3或6。因而可以分两类讨论:第一类,所排的五位数不含3,即由1、2、4、5、6作数码;首先从2、4、6三个中任选一个作个位数字有种,然后其余4个数字在其他数位上的全排列有,所以

;第二类,所排的五位数不含6,即由1、2、3、4、5作数码,依上法有

,故种。

(十一)名额分配问题用隔板

例1?10张参观公园的门票分给5个班,每班至少1张,有几种选法?解:这里只是票数而已,与顺序无关,故可把10张票看成10个相同的小球放入5个不同的盒内,每盒至少1球,可先把10球排成一列,再在其中9个间隔中选4个位置插入4块“档板”分成5格(构成5个盒子)有种方法。

注:档板分隔模型专门用来解答同种元素的分配问题。个数不少于盒子编号数,先填满再分隔例13?15个相同的球放入编号为1、2、3的盒子内,盒内球数不少于编号数,有几种不同的放法?

解:先用6个球按编号数“填满”各盒(符合起码要求),再把9个球放入3个盒内即可,可用2块档板与9个球一起排列(即为两类元素的排列问题),有种。不同元素进盒,先分堆再排列

对于不同的元素放入几个不同的盒内,当有的盒内有不小于2个元素时,不可分批进入,必须先分堆再排入。

例?5个老师分配到3个班搞活动,每班至少一个,有几种不同的分法??解:先把5位老师分3堆,有两类:3、1、1分布有种和1、2、2分布有种,再排列到3个班里有种,故共有。

注意:不同的老师不可分批进入同一个班,须一次到位(否则有重复计数)。即“同一盒内的元素必须一次进入”。

两类元素的排列,用组合选位法例15?10级楼梯,要求7步走完,每步可跨一级,也可跨两级,问有几种不同的跨法?

解:由题意知,有4步跨单级,3步跨两级,所以只要在7步中任意选3步跨两级即可。故有种跨法。

注意:两类元素的排列问题涉及面很广,应予重视。

例16?沿图中的网格线从顶点A到顶点B,最短的路线有几条?解:每一种最短走法,都要走三段“|”线和四段“—”线,这是两类元素不分顺序的排列问题。故有或种走法。例17?从5个班中选10人组成校篮球队(无任何要求),有几种选法?

解:这个问题与例12有区别,虽仍可看成4块“档板”将10个球分成5格(构成5个盒子),是球与档板两类元素不分顺序的排列问题。但某些盒子中可能没有球,故4块“档板”与10个球一样也要参与排成一列而占位置,故有种选法。注意:怎样把问题等价转化为“两类元素的排列”问题是解题的关键。



例19:如图,∠AOB的两边分别有异于O的4个点A1、A2、A3、A4i=1,2,3,4,j=1,2,3,4,5∠AOB内?

分析:在∠AOB内相交的两条线段对应一个四边形的两对角线,所以求交点个数问题转化为求四边形个数问题。解:=60

(十六)取鞋问题先双后支

例20:从五双鞋中任取四支,恰有一双的取法有多少种?

解:先从五双中取一双,有种,再从余下4双中选两

双,从每双的两只中选择1支,有。共有种。

(十七)涂色问题抓住关键分类讨论

例21:如图,一环形花坛分成A,B,C,D四块,现有4种不同的花供选择,要求在每块里种一种花,且相邻的2块种不同的花,则不同的种法总数为种。

分析:A、C种花是否相同将会影响B、D的可选择种数,因此按照

C种花是否相同进行分类。

解:若A、C种花同,则B、D各自可从余下三种花中选择一种,有

种;若A、C种花不同,则B、D只能从余下两种花中选择,

有。共有+=84种。



























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A



B



A1



A2



A3



A4



B1



B2



B3



B4



B5



























A



B



C



D











































A



B



















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