5. 4名男生5名女生,一共9名實習生分配到高一的四個班級擔任見習班主任,每班至少有男、女實習生各1名的不同分配方案共有多少種?
4.一個五棱柱的任意兩個側(cè)面都不平行,且底面內(nèi)的任意一條對角線與另一底面的邊也不平行,以它的頂點為頂點的四面體有多少個?
3.有5雙不同型號的皮鞋,從中任取4只有多少種不同的取法?所取的4只中沒有2只是同型號的取法有多少種?所取的4只中有一雙是同型號的取法有多少種?
2. 在7名運動員中選出4人組成接力隊,參加4×100米接力賽,那么甲、乙兩人都不跑中間兩棒的安排方法有多少種?
1.某一天的課程表要排入語文、數(shù)學、英語、物理、體育、音樂6節(jié)課,如果第一節(jié)不排體育,最后一節(jié)不排數(shù)學,一共有多少種不同的排法?
[例1] 10個人走進只有6把不同椅子的屋子,若每把椅子必須且只能坐一人,共有多少種不同的坐法?
錯解:10個人坐6把不同的椅子,相當于10個元素到6個元素的映射,故有
種不同的坐法.
錯因: 沒弄清題意,題中要求每把椅子必須并且只能坐一人,已不符合映射模型了.本題事實上是一個排列問題.
正解: 坐在椅子上的6個人是走進屋子的10個人中的任意6個人,若把人抽象地看成元素,將6把不同的椅子當成不同的位置,則原問題抽象為從10個元素中作取6個元素占據(jù)6個不同的位置.顯然是從10個元素中任取6個元素的排列問題.從而,共有
=151200種坐法.
[例2]從-3,-2,-1,0,1,2,3,4八個數(shù)字中任取3個不同的數(shù)字作為二次函數(shù)
的系數(shù)
,b,c的取值,問共能組成多少個不同的二次函數(shù)?
錯解:從八個數(shù)字中任取3個不同的數(shù)字作為二次函數(shù)
的系數(shù)
,b,c的取值,交換
,b,c的具體取值,得到的二次函數(shù)就不同,因而本題是個排列問題,故能組成
個不同的二次函數(shù).
錯因: 忽視了二次函數(shù)
的二次項系數(shù)
不能為零.
正解:
,b,c中不含0時,有
個;
,b,c中含有0時,有2
個.
故共有
+2
=294個不同的二次函數(shù).
注:本題也可用間接解法.共可構(gòu)成
個函數(shù),其中
=0時有
個均不符合要求,從而共有
-
=294個不同的二次函數(shù).
[例3]以三棱柱的頂點為頂點共可組成多少個不同的三棱錐?
錯解:按照上底面取出點的個數(shù)分三類:第一類,上底面恰取一點,這時下底面取三點,有
=3個;第二類,上底面恰取2點,下底面也取兩點,有
=9個;上底面取3點時,下底面取一點,有
=3個.綜上知,共可組成3+9+3=15個不同的三棱錐.
錯因: 在上述解法中,第二類情形時,所取四點有可能共面.這時,務必注意在上底面取2點,與之對應的下底面的2點只有2種取法.
正解:在三棱柱的六個頂點中任取4個頂點有
=15取法,其中側(cè)面上的四點不能構(gòu)成三棱錐,故有15-3=12個不同的三棱錐.
[例4] 4名男生和3名女生并坐一排,分別回答下列問題:
(1)男生必須排在一起的坐法有多少種?
(2)女生互不相鄰的坐法有多少種?
(3)男生相鄰、女生也相鄰的坐法有多少種?
(4)男女生相間的坐法有多少種?
(5)女生順序已定的坐法有多少種?
解:⑴從整體出發(fā),視四名男生為一整體,看成一個“大元素”,與三名女生共四個元素進行排列,有
種坐法;而大元素內(nèi)部的小元素間又有
種坐法.故共有![]()
=576種坐法.
⑵因為女生 互不相鄰,故先將4名男生排好,有
種排法;然后在男生之間及其首尾的5個空檔中插入3名女生,有
種排法.故共有![]()
=1440種排法.
⑶類似(1)可得:
=288種
⑷男生排好后,要保證男生互不相鄰、女生也互不相鄰,3名女生只能排在男生之間的3個空檔中,有
種排法.故共有![]()
=144種排法.
⑸7個元素的全排列有
種,因為女生定序,而她們的順序不固定時有
排法,可知
中重復了
次,故共有
÷
=
=840種排法.
本題還可這樣考慮:讓男生先占7個位置中的4個,共有
種排法;余下的位置排女生,因為女生定序,故她們只有1排法,從而共有
=840種排法.
[例5] 某運輸公司有7個車隊,每個車隊的車均多于4輛,現(xiàn)從這個車隊中抽調(diào)出10輛車,并且每個車隊至少抽調(diào)一輛,那么共有多少種不同的抽調(diào)方法?
解:在每個車隊抽調(diào)一輛車的基礎上,還須抽調(diào)的3輛車可分成三類:從一個車隊中抽調(diào),有
=7種;從兩個車隊中抽調(diào),一個車隊抽1輛,另一個車隊抽兩輛,有
=42種;從三個車隊中抽調(diào),每個車隊抽調(diào)一輛,有
=35輛.由分類計數(shù)原理知,共有7+42+35=84種抽調(diào)方法.
本題可用檔板法來解決:由于每個車隊的車均多于4輛,只需將10個份額分成7份.具體來講,相當于將10個相同的小球,放在7個不同的盒子中,且每個盒子均不空.可將10個小球排成一排,在相互之間的九個空檔中插入6個檔板,即可將小球分成7份,因而有
=84種抽調(diào)方法.
[例6]用0,1,2,…,9這十個數(shù)字組成無重復數(shù)字的四位數(shù),若千位數(shù)字與個位數(shù)字之差的絕對值是2,則這樣的四位數(shù)共有多少個?
解:若千位數(shù)字與個位數(shù)字中有一個為0 ,則另一個為2,且0只能在個位,2在千位,這樣有四位數(shù)有
個.若千位與個位都不含有0,則應為1與3、2與4,3與5、4與6,5與7、6與8,7與9,這樣的四位數(shù)有7×
×
個.
∴共有
+7
×
=840個符合條件的四位數(shù)
6.解排列與組合應用題時,首先應抓住是排列問題還是組合問題.界定排列與組合問題是排列還是組合,唯一的標準是“順序”,有序是排列問題,無序是組合問題.當排列與組合問題綜合到一起時,一般采用先考慮組合后考慮排列的方法解答.其次要搞清需要分類,還是需要分步.分類計數(shù)原理與分步計數(shù)原理是關于計數(shù)的兩個基本原理,它們不僅是推導排列數(shù)公式和組合數(shù)公式的基礎,而且其應用貫穿于排列與組合的始終.學好兩個計數(shù)原理是解決排列與組合應用題的基礎.切記:排組分清(有序排列、無序組合),加乘明確(分類為加、分步為乘).
5.排列與組合的區(qū)別與聯(lián)系:
①根據(jù)排列與組合的定義,前者是從n個不同元素中取出m個不同元素后,還要按照一定的順序排成一列,而后者只要從n個不同元素中取出m個不同元素并成一組,所以區(qū)分某一問題是排列還是組合問題,關鍵看選出的元素與順序是否有關,若交換某兩個元素的位置對結(jié)果產(chǎn)生影響,則是排列問題,而交換任意兩個元素的位置對結(jié)果沒有影響,則是組合問題.也就是說排列與選取元素的順序有關,組合與選取元素的順序無關.
②排列與組合的共同點,就是都要“從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素”,而不同點在于元素取出以后,是“排成一排”,還是“組成一組”,其實質(zhì)就是取出的元素是否存在順序上的差異.因此,區(qū)分排列問題和組合問題的主要標志是:是否與元素的排列順序有關,有順序的是排列問題,無順序的組合問題.例如123和321,132是不同的排列,但它們都是相同的組合.再如兩人互寄一次信是排列問題,互握一次手則是組合問題.
③排列數(shù)與組合數(shù)的聯(lián)系.求從n個不同元素中取出m個元素的排列數(shù)
,可以分為以下兩步:第一步,先求出從這n個不同元素中取出m個元素的組合數(shù)
;第二步,求每一個組合中m個元素的全排列數(shù)
.根據(jù)分步計數(shù)原理,得到
=![]()
.從這一過程中可得出排列與組合的另一重要聯(lián)系.從而,在解決排列問題時,先取后排是一個常見的解題策略.
4.對組合的理解:如果兩個組合中的元素完全相同,那么不管它們順序如何都是相同的組合.當兩個組合中的元素不完全相同時(即使只有一個元素不同),就是不同的組合.
3.排列應用題一般分為兩類,即無限制條件的排列問題和有限制條件的排列問題.常見題型有:排隊問題、數(shù)字問題、與幾何有關的問題.
解排列應用題時應注意以下幾點:
①認真審題,根據(jù)題意分析它屬于什么數(shù)學問題,題目中的事件是什么,有無限制條件,通過怎樣的程序完成這個事件,用什么計算方法.
②弄清問題的限制條件,注意研究問題,確定特殊元素和特殊的位置.考慮問題的原則是特殊元素、特殊位置優(yōu)先,必要時可通過試驗、畫圖、小數(shù)字簡化等手段幫助思考.
③恰當分類,合理分步.
④在分析題意,畫框圖來處理,比較直觀.在解應用時,應充分運用.
解排列應用題的基本思路:
①基本思路:
直接法:即從條件出發(fā),直接考慮符合條件的排列數(shù);
間接法:即先不考慮限制條件,求出所有排列數(shù),然后再從中減去不符合條件的排列數(shù).
②常用方法:特殊元素、特殊位置分析法,排除法(也稱去雜法),對稱分析法,捆綁法,插空檔法,構(gòu)造法等.
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