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高考数学复习系列,排列组合专题,共两篇文章: 一、排列组合中“重复”的产生与纠正 二、排列组合应用问题的九种求解策略
一、排列组合中“重复”的产生与纠正
有些类型的排列、组合应用题是较容易出现错误解法的,其中产生错误原因之一是由于重复造成的。在解题时,应做到既不出现重复,又能判断出解题的正误,并加以剖析、纠正,这样对于提高解排列、组合应用题及分析解决问题能力均有很大益处。重复出现在下面几种情况中:
1、分步违反“无关”而产生重复
例1:假设在200件产品中,有3件次品,现在从中任意抽出5件,其中至少有2件次品的抽法有多少种?
分析:“至少有件次品”是指“恰有2件次品或恰有3件次品”,因此可分成两类求解。
解法1:(直接法)第一类,2件次品3件合格品,有 种;第二类,3件次品2件合格品,有 种。由分类计数原理得抽法为 + =3783976(种)。
解法2:(间接法)不论次品,合格品抽法共有 ,恰有1件次品的抽法种数有 ,没有次品的抽法种数为 ,至少有2件次品的抽法种数为 - - =3783976(种)。
评注:“至少”或“至多”问题是组合问题中的常见类型,可分成几类用直接法,也可用间接法。当所分的类较多时,用间接法会更简捷。
2、均分组问题易重复
例2:将8个不同的小球分成四堆,每堆2个,共有多少种不同的分堆方法? 解法1:分四步完成。首先,从8个不同的小球中任意取出2个作为一堆有 种取法;然后从其余的6个小球中任取2个有 种取法;再从剩下的4个小球中任取2个有 种取法;最后留下的2个小球作为一堆有 种取法,根据分步计数原理,共有不同的分堆方法种数为 =2520种。
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解法2:首先从8个不同的小球中任意取出2个作为一堆有 种取法;然后从其余的6个小球中任取2个有 种取法;再从剩下的4个小球中任取2个有 种取法;最后留下的2个小球作为一堆有 种取法,根据分步计数原理,共有 种取法,再除以均分堆的重复 次,所以共有不同的分堆方法有=105种。
评注:解法1是错误的,比如将8个不同的小球编号,对应号码分别为1,2,…,8。第一种取法:第一次取出1,2号球,第二次取出3,4号球,第三次取出5,6号球,第四次取出7,8号球,分成了四组。第二种取法:第一次取出7,8号球,第二次取出1,2号球,第三次取出3,4号球,第四次取出5,6号球,分成了四组,不难看出这两种取法是同一种分组方法,因此解法1出现重复,导致错误。
3、多个位置要求兼顾的排列问题易重复
例3:6人排成一排照相,甲不排在左端,乙不排在右端,共有多少种不同的排法?
解法1:6个人任意排成一排排法总数为 种,其中不合题意的排法分两类。①甲排在左端,其余5人排在剩下的5个位置上,有 种;②乙排在右端,其余5人排在剩下的位置上,有 种。所以适合题意的排法有 -2 =480(种)。
解法2:6人全排列为 种,减去不符合题意的两种:甲在左端有 种;乙在右端有 种,再补上多减去的甲在左端且乙在右端的一类排法 种,所以适合题意的排法有 -2 + =504(种)。
评注:解法1错误,解法2正确。
原因:解法1第一类中,甲在左端乙在右端有 种;第二类中,乙在右端甲在左端有 种;
故在“全部减去不符”中,甲在左端乙在右端的情况重复被减去,因而导致错误。
二、排列组合应用问题的九种求解策略
解排列组合问题的基本策略有:特殊元素优先安排的策略;合理分类与准确分步的策略;正难则反,等价转化的策略;相邻问题捆绑处理,不相邻问题插空处理的策略;元素定序,先排后除的策略等.
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一、分类法
例1:某外语组有9人,每人至少会英语和日语中的一门,其中7人会英语,3人会日语,从中选出会英语和日语各1人,有多少种不同的选法?
解析::“完成一件事”指从9人中选出会英语与日语各1人,由题意可知,9人中仅会英语的有6人,既会英语又会日语的有1人,仅会日语的有2人.因此可根据此人是否当选将所有选法分为三类:(1)此人不当选有6×2种;(2)此人按日语当选有6×1种;(3)此人按英语当选有2×1种。根据加法原理,共有6×2+6×1+2×1=20种不同的选法。
二、分步法
例2:有4位同学参加3项不同的比赛,每位学生必须参加一项竞赛,有多少种不同结果?
解析:“完成一件事”是指每位学生都必须参加一项竞赛,可分四步完成,每位学生选择好竞赛项目为一步。学生可以选择竞赛项目,而竞赛项目对于学生无条件限制,所以每位学生均有3项不同的机会。根据乘法原理,共有3×3×3×3种。
三、排除法
例3:用1、2、3、4、5、6这六个数字可组成多少个无重复数字且不能被5整除的五位数?
解析:由所有1~6这6个数组成的五位数有A 个,去掉1~6这6个数组成可被5整除的五位数A 个。因此,所求的五位数共有A -A =720-120=600个。
四、插空法
例4:3个男生和4个女生站成一排,男生不能相邻,有多少种不同的排法? 解析:采用插空法,把4个女生的位子拉开,在两端和她们之间放进5张椅子,如___女___女___女___女____,再将3个男生放到这5个位子中的3个位子上,就保证任何两个男生都不会相邻了,这样,男生有A 种排法,女生有A 种排法,所以共有A ·A 种排法。
五、定序排列法
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高考数学复习系列-排列组合专题
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