高中排列组合方法大全(破解所有高考竞赛题) 下载本文

A、60种 B、48种 C、36种 D、24种

4解析:把A,B视为一人,且B固定在A的右边,则本题相当于4人的全排列,A4?24种,答案:D.

2.相离问题插空排:元素相离(即不相邻)问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的相离的几个元素插入上述几个元素的空位和两端.

例2.七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是( ) A、1440种 B、3600种 C、4820种 D、4800种

52解析:除甲乙外,其余5个排列数为A5种,再用甲乙去插6个空位有A6种,不同的排法种数是A5A6?360052种,选B.

3.定序问题缩倍法:在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用缩小倍数的方法.

例3.A,B,C,D,E五人并排站成一排,如果B必须站在A的右边(A,B可以不相邻)那么不同的排法有( ) A、24种 B、60种 C、90种 D、120种

解析:B在A的右边与B在A的左边排法数相同,所以题设的排法只是5个元素全排列数的一半,即

15A5?60种,选B. 211.定位问题优先法:某个或几个元素要排在指定位置,可先排这个或几个元素;再排其它的元素。 例11.现有1名老师和4名获奖同学排成一排照相留念,若老师不站两端则有不同的排法有多少种?

4141解析:老师在中间三个位置上选一个有A3种,4名同学在其余4个位置上有A4种方法;所以共有A3A4?72种。

12.多排问题单排法:把元素排成几排的问题可归结为一排考虑,再分段处理。

例12.(1)6个不同的元素排成前后两排,每排3个元素,那么不同的排法种数是( ) A、36种 B、120种 C、720种 D、1440种

(2)8个不同的元素排成前后两排,每排4个元素,其中某2个元素要排在前排,某1个元素排在后排,有多少种不同排法?

6解析:(1)前后两排可看成一排的两段,因此本题可看成6个不同的元素排成一排,共A6选C. ?720种,

(2)解析:看成一排,某2个元素在前半段四个位置中选排2个,有A4种,某1个元素排在后半

125段的四个位置中选一个有A4种,其余5个元素任排5个位置上有A5种,故共有A4A4A5?5760种排法.

15216.圆排问题单排法:把n个不同元素放在圆周n个无编号位置上的排列,顺序(例如按顺时钟)不同的排法才算不同的排列,而顺序相同(即旋转一下就可以重合)的排法认为是相同的,它与普通排列的区别在于只计顺序而无首位、末位之分,下列n个普通排列:

因为旋转后可以重合,故认为相同,na1,a2,a3,an;a2,a3,a4,,an,;an,a1,,an?1在圆排列中只算一种,

个元素的圆排列数有n!种.因此可将某个元素固定展成单排,其它的n?1元素全排列.

n例16.有5对姐妹站成一圈,要求每对姐妹相邻,有多少种不同站法?

4解析:首先可让5位姐姐站成一圈,属圆排列有A4种,然后在让插入其间,每位均可插入其姐姐的左边

和右边,有2种方式,故不同的安排方式24?2?768种不同站法.说明:从n个不同元素中取出m个元素作圆形排列共有1Anm种不同排法.

m517.可重复的排列求幂法:允许重复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,可逐一安排元素的位置,一般地n个不同元素排在m个不同位置的排列数有m种方法. 例17.把6名实习生分配到7个车间实习共有多少种不同方法?

解析:完成此事共分6步,第一步;将第一名实习生分配到车间有7种不同方案,第二步:将第二名实习生分配到车间也有7种不同方案,依次类推,由分步计数原理知共有7种不同方案. 14.选排问题先取后排:从几类元素中取出符合题意的几个元素,再安排到一定的位置上,可用先取后排法. 例14.(1)四个不同球放入编号为1,2,3,4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法有多少种?

(2)9名乒乓球运动员,其中男5名,女4名,现在要进行混合双打训练,有多少种不同的分组方法?

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6n解析:先取四个球中二个为一组,另二组各一个球的方法有C4种,再排:在四个盒中每次排3个有A423种,故共有C4A4?144种.

23222222解析:先取男女运动员各2名,有C5这四名运动员混和双打练习有A2种排法,故共有C5C4种,C4A2?120种.

4.标号排位问题分步法:把元素排到指定位置上,可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依次即可完成.

例4.将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方格里,每格填一个数,则每个方格的标号与所填数字均不相同的填法有( ) A、6种 B、9种 C、11种 D、23种

解析:先把1填入方格中,符合条件的有3种方法,第二步把被填入方格的对应数字填入其它三个方格,又有三种方法;第三步填余下的两个数字,只有一种填法,共有3×3×1=9种填法,选B. 22.全错位排列问题公式法:全错位排列问题(贺卡问题,信封问题)记住公式即可

瑞士数学家欧拉按一般情况给出了一个递推公式: 用A、B、C……表示写着n位友人名字的信封,a、b、c……表示n份相应的写好的信纸。把错装的总数为记作f(n)。假设把a错装进B里了,包含着这个错误的一切错装法分两类:

(1)b装入A里,这时每种错装的其余部分都与A、B、a、b无关,应有f(n-2)种错装法。 (2)b装入A、B之外的一个信封,这时的装信工作实际是把(除a之外的) 份信纸b、c……装入(除B以外的)n-1个信封A、C……,显然这时装错的方法有f(n-1)种。

总之在a装入B的错误之下,共有错装法f(n-2)+f(n-1)种。a装入C,装入D……的n-2种错误之下,同样都有f(n-2)+f(n-1)种错装法,因此:

得到一个递推公式: f(n)=(n-1) {f(n-1)+f(n-2)},分别代入n=2、3、4等可推得结果。 也可用迭代法推导出一般公式: f(n)?n!(1?1111??????????(?1)n) 1!2!3!n!例.五位同学坐在一排,现让五位同学重新坐,至多有两位同学坐自己原来的位置,则不同的坐法有

种.

解析:可以分类解决:

第一类,所有同学都不坐自己原来的位置; 第二类,恰有一位同学坐自己原来的位置; 第三类,恰有两位同学坐自己原来的位置.

对于第一类,就是上面讲的全错位排列问题;对于第二、第三类有部分元素还占有原来的位置,其余元素可以归结为全错位排列问题,我们称这种排列问题为部分错位排列问题.

设n个元素全错位排列的排列数为Tn,则对于例3,第一类排列数为T5,第二类先确定一个排原来位置的同学有5种可能,其余四个同学全错位排列,所以第二类的排列数为5T4,第三类先确定两个排原

2位的同学,有C5=10种,所以第三类的排列数为10T3,因此例3的答案为:T5+5T4+10T3.

(二)分组分配问题

24.平均分堆问题去除重复法

例2. 从7个参加义务劳动的人中,选出6个人,分成两组,每组都是3人,有多少种不同的分法? 分析:记7个人为a、b、c、d、e、f、g写出一些组来考察。表1

选3人 a b c d e f

再选3人 d e f a b c 14

分组方法种数 这两种只能 算一种分法 a b c d e g ?? d e g a b c ?? 这两种只能 算一种分法 ?? 种,而这

只能算一种分组方法。

种分法只能算一种,

由表1可见,把abc,def看作2个元素顺序不同的排列有解:选3人为一组有所以不同的分法有也可以先选再分组为

种,再选3人为另一组有

(种)。 =70(种)

种,依分步计数原理,又每

例6 6本不同的书平均分成三堆,有多少种不同的方法? 分析:分出三堆书(a1,a2),(a3,a4),(a5,a6)由顺序不同可以有

=6种,而这6种分法只算一种分

堆方式,故6本不同的书平均分成三堆方式有=15种

练习:1.6本书分三份,2份1本,1份4本,则有不同分法?

2.某年级6个班的数学课,分配给甲乙丙三名数学教师任教,每人教两个班,则分派方法的种数。

5.有序分配问题逐分法:有序分配问题指把元素分成若干组,可用逐步下量分组法.

例5.(1)有甲乙丙三项任务,甲需2人承担,乙丙各需一人承担,从10人中选出4人承担这三项任务,不同的选法种数是( ) A、1260种 B、2025种 C、2520种 D、5040种 (2)12名同学分别到三个不同的路口进行流量的调查,若每个路口4人,则不同的分配方案有( )

44C12C84C44444444433CCC3CCCCCAA1284128412833A、种 B、种 C、种 D、种

解析:(1)先从10人中选出2人承担甲项任务,再从剩下的8人中选1人承担乙项任务,第三步从另外

211的7人中选1人承担丙项任务,不同的选法共有C10C8C7?2520种,选C. (2)答案:A. 6.全员分配问题分组法:

例6.(1)4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种? (2)5本不同的书,全部分给4个学生,每个学生至少一本,不同的分法种数为( ) A、480种 B、240种 C、120种 D、96种

答案:(1)36.(2)B.

7.名额分配问题隔板法(无差别物品分配问题隔板法):

例7:10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?

解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的分配方案为C9?84种.

8.限制条件的分配问题分类法:

例8.某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案?

解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:

①若甲乙都不参加,则有派遣方案A8种;②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有A8方法,所以共有3A8;③若乙参加而甲不参加同理也有3A8种;④若甲乙都参加,则先安排甲

22乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另外两个城市有A8种,共有7A8方法.所以共有不同的派遣方法

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总数为 4332A8?3A8?3A8?7A8?4088种.

(三)排列组合问题中的技巧 10.交叉问题集合法(容斥原理):某些排列组合问题几部分之间有交集,可用集合中求元素个数公式n(A?B)?n(A)?n(B)?n(A?B)

例10.从6名运动员中选出4人参加4×100米接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少种不同的参赛方案?

解析:设全集={6人中任取4人参赛的排列},A={甲跑第一棒的排列},B={乙跑第四棒的排列},根据求集合元素个数的公式得参赛方法共有:

n(I)?n(A)?n(B)?n(A?B)?A64?A53?A53?A42?252种.

13.“至少”“至多”问题用间接排除法或分类法:

例13.从4台甲型和5台乙型电视机中任取3台,其中至少要甲型和乙 型电视机各一台,则不同的取法共有 ( ) A、140种 B、80种 C、70种 D、35种

解析1:逆向思考,至少各一台的反面就是分别只取一种型号,不取另一种型号的电视机,故不同的取法

333共有C9?C4?C5?70种,选.C

解析2:至少要甲型和乙 型电视机各一台可分两种情况:甲型1台乙型2台;甲型2台乙型1台;故不同

2112的取法有C5C4?C5C4?70台,选C.

23.构造数列递推法

例 一楼梯共10级,如果规定每次只能跨上一级或两级,要走上这10级楼梯,共有多少种不同的走法? 分析:设上n级楼梯的走法为an种,易知a1=1,a2=2,当n≥2时,上n级楼梯的走法可分两类:第一类:是最后一步跨一级,有an-1种走法,第二类是最后一步跨两级,有an-2种走法,由加法原理知:an=an-1+ an-2,据此,a3=a1+a2=3,a4=a#+a2=5,a5=a4+a3=8,a6=13,a7=21,a8=34,a9=55,a10=89.故走上10级楼梯共有89种不同的方法。

15.部分合条件问题排除法:在选取的总数中,只有一部分合条件,可以从总数中减去不符合条件数,即为所求.

例15.(1)以正方体的顶点为顶点的四面体共有( ) A、70种 B、64种 C、58种 D、52种

(2)四面体的顶点和各棱中点共10点,在其中取4个不共面的点,不同的取法共有( ) A、150种 B、147种 C、144种 D、141种

4解析:(1)正方体8个顶点从中每次取四点,理论上可构成C8四面体,但6个表面和6个对角面的四个4顶点共面都不能构成四面体,所以四面体实际共有C8?12?58个.

(2)解析:10个点中任取4个点共有C10种,其中四点共面的有三种情况:①在四面体的四个面上,每面内四点共面的情况为C6,四个面共有4C6个;②过空间四边形各边中点的平行四边形共3个;③过棱上三点与对棱中点的三角形共6个.所以四点不共面的情况的种数是C10?4C6?3?6?141种. 18.复杂排列组合问题构造模型法:

例18.马路上有编号为1,2,3?,9九只路灯,现要关掉其中的三盏,但不能关掉相邻的二盏或三盏,也不能关掉两端的两盏,求满足条件的关灯方案有多少种?

解析:把此问题当作一个排队模型,在6盏亮灯的5个空隙中插入3盏不亮的灯C5种方法,所以满足条件的关灯方案有10种.

说明:一些不易理解的排列组合题,如果能转化为熟悉的模型如填空模型,排队模型,装盒模型可使问题

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