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1、超全的排列组合解法上海市特级教师：张杰排列组合问题联系实际生动有趣，但题型多样，思路灵活，因此解决排列组合问题，首先要认真 审题，弄清楚是排列问题、组合问题还是排列与组合综合问题；其次要抓住问题的本质特征，采用合 理恰当的方法来处理。教学目标1. 进一步理解和应用分步计数原理和分类计数原理。2. 掌握解决排列组合问题的常用策略;能运用解题策略解决简单的综合应用题。提高学生解决问题分 析问题的能力3. 学会应用数学思想和方法解决排列组合问题.复习巩固1分类计数原理（加法原理）完成一件事，有n类办法，在第1类办法中有m种不同的方法，在第2类办法中有m种不同的方 1 2法，在第n类办法中有m种不同的
2、方法，那么完成这件事共有：n!N = m + m Hb m12n 种不同的方法.2分步计数原理（乘法原理）完成一件事，需要分成n个步骤，做第1步有m种不同的方法，做第2步有m种不同的方法，, 1 2做第n步有m种不同的方法，那么完成这件事共有：n|N = m x m x x m 12n 种不同的方法.3.分类计数原理分步计数原理区别分类计数原理方法相互独立，任何一种方法都可以独立地完成这件事。 分步计数原理各步相互依存，每步中的方法完成事件的一个阶段，不能完成整个事件.解决排列组合综合性问题的一般过程如下：1认真审题弄清要做什么事2. 怎样做才能完成所要做的事，即采取分步还是分类，或是分步与分
3、类同时进行，确定分多少步及多少 类。3. 确定每一步或每一类是排列问题（有序）还是组合（无序）问题，兀素总数是多少及取出多少个兀素. 4解决排列组合综合性问题，往往类与步交叉，因此必须掌握一些常用的解题策略一. 特殊元素和特殊位置优先策略例1.由0,1,2,3,4,5可以组成多少个没有重复数字五位奇数.解：由于末位和首位有特殊要求,应该优先安排，以免不合要求的元素占了这两个位置.先排末位共有C13然后排首位共有C14最后排其它位置共有A34由分步计数原理得C1C1A3 - 288434C1A3C1位置分析法和元素分析法是解决排列组合问题最常用也是最基本的方法，若以元素分析为主,需 先安排特殊元
4、素,再处理其它元素.若以位置分析为主，需先满足特殊位置的要求,再处理其它位 置。若有多个约束条件，往往是考虑一个约束条件的同时还要兼顾其它条件练习题：7种不同的花种在排成一列的花盆里，若两种葵花不种在中间，也不种在两端的花盆里，问有 多少不同的种法？二. 相邻元素捆绑策略例2. 7人站成一排，其中甲乙相邻且丙丁相邻，共有多少种不同的排法.解：可先将甲乙两元素捆绑成整体并看成一个复合元素，同时丙丁也看成一个复合元素，再与其它元 素进行排列，同时对相邻元素内部进行自排。由分步计数原理可得共有A5 A2 A2480种不同的522排法要求某几个元素必须排在一起的问题，可以用捆绑法来解决问题.即将需要相
5、邻的元素合并 为一个元素，再与其它元素一起作排列，同时要注意合并元素内部也必须排列.练习题:某人射击8枪，命中4枪，4枪命中恰好有3枪连在一起的情形的不同种数为20三. 不相邻问题插空策略例3. 一个晚会的节目有4个舞蹈,2个相声,3个独唱，舞蹈节目不能连续出场，则节目的出场顺序有多 少种？解:分两步进行第一步排2个相声和3个独唱共有A5种，第二步将4舞蹈插入第一步排好的6个元素 5中间包含首尾两个空位共有种 A4不同的方法，由分步计数原理，节目的不同顺序共有A5A46 56种元素相离问题可先把没有位置要求的元素进行排队再把不相邻元素插入中间和两练习题：某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单
6、，开演前又增加了两个新节目如果将这两个 新节目插入原节目单中，且两个新节目不相邻，那么不同插法的种数为四. 定序问题倍缩空位插入策略例4.7人排队，其中甲乙丙3人顺序一定共有多少不同的排法解：（倍缩法）对于某几个元素顺序一定的排列问题，可先把这几个元素与其他元素一起进行排列，然后用总排列数除以这几个元素之间的全排列数则共有不同排法种数是：A7/A37 3（空位法）设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有A4种方法，其余的三个位置甲乙丙共有71种坐法，则共有A4种方法。7思考:可以先让甲乙丙就坐吗？.方法（插入法）先排甲乙丙三个人，共有1种排法，再把其余4四人依次插入共有定序问题可以用倍缩法，
7、还可转化为占位插练习题：10人身高各不相等，排成前后排，每排5人,要求从左至右身高逐渐增加，共有多少排法？C 510五. 重排问题求幂策略例5.把6名实习生分配到7个车间实习，共有多少种不同的分法解:完成此事共分六步：把第一名实习生分配到车间有Z种分法把第二名实习生分配到车间也有7 种分依此类推，由分步计数原理共有76种不同的排法允许重复的排列问题的特点是以元素为研究对象，元素不受位置的约束，可以逐一安排各个元素 的位置，一般地n不同的元素没有限制地安排在m个位置上的排列数为mn种练习题：1 某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单，开演前又增加了两个新节目.如果将这两个节目插 入原节目单中，
8、那么不同插法的种数为_42_2.某8层大楼一楼电梯上来8名乘客人,他们到各自的一层下电梯,下电梯的方法上六. 环排问题线排策略 例6. 8人围桌而坐，共有多少种坐法？I三 |三1人A 4并从此位置把圆4解：围桌而坐与坐成一排的不同点在于，坐成圆形没有首尾之分，所以固定形展成直线其余7人共有（8-1）!种排法即7 ！CE J:：AG亠 oooooooooABCDEFGHA一般地,n个不同元素作圆形排列，共有（n-1）!种排法.如果从n个不同元素中取出m个元素作圆 形排列共有-Amn n练习题：6颗颜色不同的钻石，可穿成几种钻石圈120七. 多排问题直排策略例7.8人排成前后两排，每排4人，其中甲
9、乙在前排，丙在后排,共有多少排法解：8人排前后两排，相当于8人坐8把椅子，可以把椅子排成一排.个特殊元素有A2种,再排后4 4个位置上的特殊元素丙有A-种,其余的5人在5个位置上任意排列有A 5种,则共有A 2 A - A 5_54 4 5 种 前排 后排 一般地，元素分成多排的排列问题，可归结为一排考虑,再分段研练习题：有两排座位，前排11个座位，后排12个座位，现安排2人就座。规定前排中间的3个座位 不能坐，并且这2人不左右相邻，那么不同排法的种数是八. 排列组合混合问题先选后排策略例&有5个不同的小球，装入4个不同的盒内，每盒至少装一个球，共有多少不同的装法.解:第一步从5个球中选出2个
10、组成复合元共有C2种方法.再把4个元素（包含一个复合元素）装 5入4个不同的盒内有A4种方法，根据分步计数原理装球的方法共有C2A44 54解决排列组合混合问题，先选后排是最基本的指导思想此法与相邻元素捆绑策略相似吗?练习题：一个班有6名战士，其中正副班长各1人现从中选4人完成四种不同的任务，每人完成一种任 务,且正副班长有且只有1人参加，则不同的选法有192种九. 小集团问题先整体后局部策略例9.用1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数其中恰有两个偶数夹1, 5在两个奇数之间，这样的五位 数有多少个？解：把1,5,2, 4当作一个小集团与3排队共有A 2种排法，再排小集团内部共有A 2
11、A 2种排法,_22 2由分步计数原理共有A 2 A 2A 2种排法.小集团排列问题中，先整体后局部，再结合其它策略进行处理。练习题：10幅不同的画幅水彩画,4幅油画,5幅国画,3页共7页排成一行陈列，要求同一1.计划展出品种的必须连在一起，并且水彩画不在两端，那么共有陈列方式的种数为A 2 A 5 A 42 542. 5男生和5女生站成一排照像，男生相邻,女生也相邻的排法有A2A5A5种255十.元素相同问题隔板策略例10.有10个运动员名额，分给7个班，每班至少一个,有多少种分配方案？解：因为10个名额没有差别，把它们排成一排。相邻名额之间形成9个空隙。在9个空档中选6 个位置插个隔板，可
12、把名额分成7份，对应地分给7个班级，每一种插板方法对应一种分法 共有C6种分法。将n个相同的元素分成m份(n, m为正整数)，每份至少一个元素，可以用m-1块隔板，插入n个元素排成一排的n-1个空隙中，所有分法数为Cm-1n 1练习题：1. 10个相同的球装5个盒中，每盒至少一有多少装法？C492 . x + y + z + w = 100求这个方程组的自然数解的组数C3103十一.正难则反总体淘汰策略例11.从0,1,2,3,4,5,6,7, 8,9这十个数字中取出三个数，使其和为不小于10的偶数，不同的取法有多少种？解：这问题中如果直接求不小于10的偶数很困难，可用总体淘汰法。这十个数字中
13、有5个偶数5 个奇数，所取的三个数含有3个偶数的取法有巳,只含有1个偶数的取法有CC ,和为偶数的取 法共有C1C2 + C3。再淘汰和小于10的偶数共9种，符合条件的取法共有C1C2 + C3 -95 55555有些排列组合问题，正面直接考虑比较复杂，而它的反面往往比较简捷，可以先求出 它的反面，再从整体中淘汰.练习题：我们班里有43位同学，从中任抽5人，正、副班长、团支部书记至少有一人在内的 抽法有多少种？十二.平均分组问题除法策略例12. 6本不同的书平均分成3堆，每堆2本共有多少分法？解：分三步取书得C2C2C2种方法，但这里出现重复计数的现象,不妨记6本书为ABCDEF，若第一642
14、步取AB,第二步取CD,第三步取EF该分法记为(AB,CD,EF),则C2C2C2中还有6 42(AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB)(EF,CD,AB),(EF,AB,CD)共有 A3 种取法,而这些分法仅3 是(AB,CD,EF) 一种分法,故共有C2C2C2 /A3种分法。6423平均分成的组，不管它们的顺序如何,都是一种情况，所以分组后要一定要除以An (n为均分的 n 组数)避免重复计数。练习题：1将13个球队分成3组，一组5个队，其它两组4个队，有多少分法？ ( C5 C4C4 /A2)138422.10名学生分成3组，其中一组4人，另两组3人但正副班长不
15、能分在同一组，有多少种不同的I三 |三1分组方法（1540）3某校高二年级共有六个班级，现从外地转 入4名学生，要安排到该年级的两个班级且每班安排2名，则不同的安排方案种数为（ C2C2A2/ A2二90）4 262十三.合理分类与分步策略例13.在一次演唱会上共10名演员，其中8人能能唱歌,5人会跳舞,现要演出一个2人唱歌2人伴舞 的节目，有多少选派方法解：10演员中有5人只会唱歌，2人只会跳舞3人为全能演员。选上唱歌人员为标准进行研究只会唱的5人中没有人选上唱歌人员共有C2C2种，只会唱的5人中只有1人选上唱歌人员33CiCiC2种,只会唱的5人中只有2人选上唱歌人员有C2C2种，由分类计数原理共有5 3455C 2C2 + C1C1C2 + C 2C2 种。3353455解含有约束条件的排列
