排列組合的應用題,排列組合的應用題

時間 2021-05-05 03:13:09

1樓:匿名使用者

解排列組合應用題的21種策略

排列組合問題是高考的必考題,它聯絡實際生動有趣,但題型多樣,思路靈活,不易掌握,實踐證明,掌握題型和解題方法,識別模式,熟練運用,是解決排列組合應用題的有效途徑;下面就談一談排列組合應用題的解題策略.

1.相鄰問題**法:題目中規定相鄰的幾個元素**成一個組,當作一個大元素參與排列.

例1. 五人並排站成一排,如果 必須相鄰且 在 的右邊,那麼不同的排法種數有( )

a、60種 b、48種 c、36種 d、24種

解析:把 視為一人,且 固定在 的右邊,則本題相當於4人的全排列, 種,選 .

2.相離問題插空排:元素相離(即不相鄰)問題,可先把無位置要求的幾個元素全排列,再把規定的相離的幾個元素插入上述幾個元素的空位和兩端.

例2.七人並排站成一行,如果甲乙兩個必須不相鄰,那麼不同的排法種數是( )

a、1440種 b、3600種 c、4820種 d、4800種

解析:除甲乙外,其餘5個排列數為 種,再用甲乙去插6個空位有 種,不同的排法種數是 種,選 .

3.定序問題縮倍法:在排列問題中限制某幾個元素必須保持一定的順序,可用縮小倍數的方法.

例3. 五人並排站成一排,如果 必須站在 的右邊( 可以不相鄰)那麼不同的排法種數是( )

a、24種 b、60種 c、90種 d、120種

解析: 在 的右邊與 在 的左邊排法數相同,所以題設的排法只是5個元素全排列數的一半,即 種,選 .

4.標號排位問題分步法:把元素排到指定位置上,可先把某個元素按規定排入,第二步再排另一個元素,如此繼續下去,依次即可完成.

例4.將數字1,2,3,4填入標號為1,2,3,4的四個方格里,每格填一個數,則每個方格的標號與所填數字均不相同的填法有( )

a、6種 b、9種 c、11種 d、23種

解析:先把1填入方格中,符合條件的有3種方法,第二步把被填入方格的對應數字填入其它三個方格,又有三種方法;第三步填餘下的兩個數字,只有一種填法,共有3×3×1=9種填法,選 .

5.有序分配問題逐分法:有序分配問題指把元素分成若干組,可用逐步下量分組法.

例5.(1)有甲乙丙三項任務,甲需2人承擔,乙丙各需一人承擔,從10人中選出4人承擔這三項任務,不同的選法種數是( )

a、1260種 b、2025種 c、2520種 d、5040種

解析:先從10人中選出2人承擔甲項任務,再從剩下的8人中選1人承擔乙項任務,第三步從另外的7人中選1人承擔丙項任務,不同的選法共有 種,選 .

(2)12名同學分別到三個不同的路口進行流量的調查,若每個路口4人,則不同的分配方案有( )

a、 種 b、 種 c、 種 d、 種

答案: .

6.全員分配問題分組法:

例6.(1)4名優秀學生全部保送到3所學校去,每所學校至少去一名,則不同的保送方案有多少種?

解析:把四名學生分成3組有 種方法,再把三組學生分配到三所學校有 種,故共有 種方法.

說明:分配的元素多於物件且每一物件都有元素分配時常用先分組再分配.

(2)5本不同的書,全部分給4個學生,每個學生至少一本,不同的分法種數為( )

a、480種 b、240種 c、120種 d、96種

答案: .

7.名額分配問題隔板法:

例7:10個三好學生名額分到7個班級,每個班級至少一個名額,有多少種不同分配方案?

解析:10個名額分到7個班級,就是把10個名額看成10個相同的小球分成7堆,每堆至少一個,可以在10個小球的9個空位中插入6塊木板,每一種插法對應著一種分配方案,故共有不同的分配方案為 種.

8.限制條件的分配問題分類法:

例8.某高校從某系的10名優秀畢業生中選4人分別到西部四城市參加中國西部經濟開發建設,其中甲同學不到銀川,乙不到西寧,共有多少種不同派遣方案?

解析:因為甲乙有限制條件,所以按照是否含有甲乙來分類,有以下四種情況:

①若甲乙都不參加,則有派遣方案 種;②若甲參加而乙不參加,先安排甲有3種方法,然後安排其餘學生有 方法,所以共有 ;③若乙參加而甲不參加同理也有 種;④若甲乙都參加,則先安排甲乙,有7種方法,然後再安排其餘8人到另外兩個城市有 種,共有 方法.所以共有不同的派遣方法總數為 種.

9.多元問題分類法:元素多,取出的情況也多種,可按結果要求分成不相容的幾類情況分別計數,最後總計.

例9(1)由數字0,1,2,3,4,5組成沒有重複數字的六位數,其中個位數字小於十位數字的共有( )

a、210種 b、300種 c、464種 d、600種

解析:按題意,個位數字只可能是0,1,2,3,4共5種情況,分別有 個,

個,合併總計300個,選 .

(2)從1,2,3…,100這100個數中,任取兩個數,使它們的乘積能被7整除,這兩個數的取法(不計順序)共有多少種?

解析:被取的兩個數中至少有一個能被7整除時,他們的乘積就能被7整除,將這100個陣列成的集合視為全集i,能被7整除的數的集合記做 共有14個元素,不能被7整除的陣列成的集合記做 共有86個元素;由此可知,從 中任取2個元素的取法有 ,從 中任取一個,又從 中任取一個共有 ,兩種情形共符合要求的取法有 種.

(3)從1,2,3,…,100這100個數中任取兩個數,使其和能被4整除的取法(不計順序)有多少種?

解析:將 分成四個不相交的子集,能被4整除的數集 ;能被4除餘1的數集 ,能被4除餘2的數集 ,能被4除餘3的數集 ,易見這四個集合中每一個有25個元素;從 中任取兩個數符合要;從 中各取一個數也符合要求;從 中任取兩個數也符合要求;此外其它取法都不符合要求;所以符合要求的取法共有 種.

10.交叉問題集合法:某些排列組合問題幾部分之間有交集,可用集合中求元素個數公式 .

例10.從6名運動員中選出4人蔘加4×100米接力賽,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少種不同的參賽方案?

解析:設全集={6人中任取4人蔘賽的排列},a={甲跑第一棒的排列},b={乙跑第四棒的排列},根據求集合元素個數的公式得參賽方法共有:

種.11.定位問題優先法:某個或幾個元素要排在指定位置,可先排這個或幾個元素;再排其它的元素。

例11.1名老師和4名獲獎同學排成一排照相留念,若老師不站兩端則有不同的排法有多少種?

解析:老師在中間三個位置上選一個有 種,4名同學在其餘4個位置上有 種方法;所以共有 種。.

12.多排問題單排法:把元素排成幾排的問題可歸結為一排考慮,再分段處理。

例12.(1)6個不同的元素排成前後兩排,每排3個元素,那麼不同的排法種數是( )

a、36種 b、120種 c、720種 d、1440種

解析:前後兩排可看成一排的兩段,因此本題可看成6個不同的元素排成一排,共 種,選 .

(2)8個不同的元素排成前後兩排,每排4個元素,其中某2個元素要排在前排,某1個元素排在後排,有多少種不同排法?

解析:看成一排,某2個元素在前半段四個位置中選排2個,有 種,某1個元素排在後半段的四個位置中選一個有 種,其餘5個元素任排5個位置上有 種,故共有 種排法.

13.「至少」「至多」問題用間接排除法或分類法:

例13.從4臺甲型和5臺乙型電視機中任取3臺,其中至少要甲型和乙 型電視機各一臺,則不同的取法共有 ( )

a、140種 b、80種 c、70種 d、35種

解析1:逆向思考,至少各一臺的反面就是分別只取一種型號,不取另一種型號的電視機,故不同的取法共有 種,選.

解析2:至少要甲型和乙 型電視機各一臺可分兩種情況:甲型1臺乙型2臺;甲型2臺乙型1臺;故不同的取法有 臺,選 .

14.選排問題先取後排:從幾類元素中取出符合題意的幾個元素,再安排到一定的位置上,可用先取後排法.

例14.(1)四個不同球放入編號為1,2,3,4的四個盒中,則恰有一個空盒的放法有多少種?

解析:先取四個球中二個為一組,另二組各一個球的方法有 種,再排:在四個盒中每次排3個有 種,故共有 種.

(2)9名乒乓球運動員,其中男5名,女4名,現在要進行混合雙打訓練,有多少種不同的分組方法?

解析:先取男女運動員各2名,有 種,這四名運動員混和雙打練習有 中排法,故共有 種.

15.部分合條件問題排除法:在選取的總數中,只有一部分合條件,可以從總數中減去不符合條件數,即為所求.

例15.(1)以正方體的頂點為頂點的四面體共有( )

a、70種 b、64種 c、58種 d、52種

解析:正方體8個頂點從中每次取四點,理論上可構成 四面體,但6個表面和6個對角面的四個頂點共面都不能構成四面體,所以四面體實際共有 個.

(2)四面體的頂點和各稜中點共10點,在其中取4個不共面的點,不同的取法共有( )

a、150種 b、147種 c、144種 d、141種

解析:10個點中任取4個點共有 種,其中四點共面的有三種情況:①在四面體的四個面上,每面內四點共面的情況為 ,四個面共有 個;②過空間四邊形各邊中點的平行四邊形共3個;③過稜上三點與對稜中點的三角形共6個.

所以四點不共面的情況的種數是 種.

16.圓排問題單排法:把 個不同元素放在圓周 個無編號位置上的排列,順序(例如按順時鐘)不同的排法才算不同的排列,而順序相同(即旋轉一下就可以重合)的排法認為是相同的,它與普通排列的區別在於只計順序而首位、末位之分,下列 個普通排列:

在圓排列中只算一種,因為旋轉後可以重合,故認為相同, 個元素的圓排列數有 種.因此可將某個元素固定展成單排,其它的 元素全排列.

例16.5對姐妹站成一圈,要求每對姐妹相鄰,有多少種不同站法?

解析:首先可讓5位姐姐站成一圈,屬圓排列有 種,然後在讓插入其間,每位均可插入其姐姐的左邊和右邊,有2種方式,故不同的安排方式 種不同站法.

說明:從 個不同元素中取出 個元素作圓形排列共有 種不同排法.

17.可重複的排列求冪法:允許重複排列問題的特點是以元素為研究物件,元素不受位置的約束,可逐一安排元素的位置,一般地 個不同元素排在 個不同位置的排列數有 種方法.

例17.把6名實習生分配到7個車間實習共有多少種不同方法?

解析:完成此事共分6步,第一步;將第一名實習生分配到車間有7種不同方案,第二步:將第二名實習生分配到車間也有7種不同方案,依次類推,由分步計數原理知共有 種不同方案.

18.複雜排列組合問題構造模型法:

例18.馬路上有編號為1,2,3…,9九隻路燈,現要關掉其中的三盞,但不能關掉相鄰的二盞或三盞,也不能關掉兩端的兩盞,求滿足條件的關燈方案有多少種?

解析:把此問題當作一個排對模型,在6盞亮燈的5個空隙中插入3盞不亮的燈 種方法,所以滿足條件的關燈方案有10種.

說明:一些不易理解的排列組合題,如果能轉化為熟悉的模型如填空模型,排隊模型,裝盒模型可使問題容易解決.

19.元素個數較少的排列組合問題可以考慮列舉法:

例19.設有編號為1,2,3,4,5的五個球和編號為1,2,3,4,5的盒子現將這5個球投入5個盒子要求每個盒子放一個球,並且恰好有兩個球的號碼與盒子號碼相同,問有多少種不同的方法?

解析:從5個球中取出2個與盒子對號有 種,還剩下3個球與3個盒子序號不能對應,利用列舉法分析,如果剩下3,4,5號球與3,4,5號盒子時,3號球不能裝入3號盒子,當3號球裝入4號盒子時,4,5號球只有1種裝法,3號球裝入5號盒子時,4,5號球也只有1種裝法,所以剩下三球只有2種裝法,因此總共裝法數為 種.

20.複雜的排列組合問題也可用分解與合成法:

例20.(1)30030能被多少個不同偶數整除?

解析:先把30030分解成質因數的形式:30030=2×3×5×7×11×13;依題意偶因數2必取,3,5,7,11,13這5個因數中任取若干個組成成積,所有的偶因數為

個.(2)正方體8個頂點可連成多少隊異面直線?

解析:因為四面體中僅有3對異面直線,可將問題分解成正方體的8個頂點可構成多少個不同的四面體,從正方體8個頂點中任取四個頂點構成的四面體有 個,所以8個頂點可連成的異面直線有3×58=174對.

21.利用對應思想轉化法:對應思想是教材中滲透的一種重要的解題方法,它可以將複雜的問題轉化為簡單問題處理.

例21.(1)圓周上有10點,以這些點為端點的弦相交於圓內的交點有多少個?

解析:因為圓的一個內接四邊形的兩條對角線相交於圓內一點,一個圓的內接四邊形就對應著兩條弦相交於圓內的一個交點,於是問題就轉化為圓周上的10個點可以確定多少個不同的四邊形,顯然有 個,所以圓周上有10點,以這些點為端點的弦相交於圓內的交點有 個.

(2)某城市的街區有12個全等的矩形組成,其中實線表示馬路,從 到 的最短路徑有多少種?

解析:可將圖中矩形的一邊叫一小段,從 到 最短路線必須走7小段,其中:向東4段,向北3段;而且前一段的尾接後一段的首,所以只要確定向東走過4段的走法,便能確定路徑,因此不同走法有 種.

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