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排列与组合.版块四.排列数组合数的计算与证明.学生版


排列数公式:
A
m n
n(n
1)(n
2)(n
m
1)
, m,n N
,并且 m ≤ n

全排列:一般地, n 个不同元素全部取出的一个排列,叫做 n 个不同元素的一个全排
列. n 的阶乘:正整数由1到 n 的连乘积,叫作 n 的阶乘,用 n!表示.规定: 0! 1 .
⑵组合:一般地,从 n 个不同元素中,任意取出 m (m ≤ n) 个元素并成一组,叫做从 n 个
m≤n

组合数的两个性质:性质
1:
Cmn
Cnm n
;性质
2:
Cm n 1
Cmn
Cm1 n
.(规定
C0n
1)
⑶排列组合综合问题
解排列组合问题,首先要用好两个计数原理和排列组合的定义,即首先弄清是分类还是
分步,是排列还是组合,同时要掌握一些常见类型的排列组合问题的解法:
1.特殊元素、特殊位置优先法
元素优先法:先考虑有限制条件的元素的要求,再考虑其他元素;
【例12】解方程:11C3x 24C2x1
【例13】解不等式:
Cm1 8
3C8m

【例14】设
[
x]
表示不超过
x
的最大整数(如
[2]
2

5 4
1
),对于给定的
n
N
,定义
Cnx
n(n x(x
1) (n 1) ( x
x 1) x 1)

x 1,
,则当
x
3 2
,3
时,函数
C8x
的值域是(

A.
16 3
,
28
C.
4
,
28 3
28
,
56
B.
16 3
,
56
D.
4
,
16 3
28 3
,
28
【例15】组合数 Crn n r ≥1,n 、r Z 恒等于(
A.
r n
1 1
Cr 1 n 1
B.
n
1
r
1
Cr 1 n 1
) C. nrCrn11
D.
n r
Cr 1 n 1
【例16】已知 Cmn2
nA
m 1 n 1
,②
Amn
mA
m n
1
Am n 1
(其中
m
,
n 是正整
数).是否都能推广到
A
m x

x
R

m
是正整数)的情形?若能推广,写出推广的
形式并给予证明;若不能,则说明理由.
2. 排列与组合
⑴排列:一般地,从 n 个不同的元素中任取 m(m ≤ n) 个元素,按照一定的顺序排成一列,
叫做从 n 个不同元素中取出 m 个元素的一个排列.(其中被取的对象叫做元素)
排列数:从 n 个不同的元素中取出 m(m ≤ n) 个元素的所有排列的个数,叫做从 n 个不同
元素中取出 m 个元素的排列数,用符号 Amn 表示.
【例6】
计算
A37

A140

C37

C48 50
, C129
C139

【例7】 已知Α42n1 140Α3n ,求 n 的值. 【例8】 解不等式 A8x 6 A8x2
【例9】 证明: A99 9A88 8A77 A88 .
【例10】解方程
A32 x
100A
2 x

【例11】解不等式 A8x 6A8x2 .
素进行排列,然后再给那“一捆元素”内部排列.
5.插空法:某些元素不相邻的排列,可以先排其它元素,再让不相邻的元素插空.
6.插板法: n 个相同元素,分成 m(m ≤ n) 组,每组至少一个的分组问题——把 n 个元
素排成一排,从
n
1
个空中选
m1个空,各插一个隔板有C m1 n 1.
7.分组、分配法:分组问题(分成几堆,无序).有等分、不等分、部分等分之别.一
转化为 2 个、3 个、4 个元素的错位排列的问题.
1.排列与组合应用题,主要考查有附加条件的应用问题,解决此类问题通常有三种途
径: ①元素分析法:以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素; ②位置分析法:以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置; ③间接法:先不考虑附加条件,计算出排列或组合数,再减去不符合要求的排列数或组 合数. 求解时应注意先把具体问题转化或归结为排列或组合问题;再通过分析确定运用分类计 数原理还是分步计数原理;然后分析题目条件,避免“选取”时重复和遗漏;最后列出式 子计算作答. 2.具体的解题策略有: ①对特殊元素进行优先安排; ②理解题意后进行合理和准确分类,分类后要验证是否不重不漏; ③对于抽出部分元素进行排列的问题一般是先选后排,以防出现重复; ④对于元素相邻的条件,采取捆绑法;对于元素间隔排列的问题,采取插空法或隔板法; ⑤顺序固定的问题用除法处理;分几排的问题可以转化为直排问题处理; ⑥对于正面考虑太复杂的问题,可以考虑反面. ⑦对于一些排列数与组合数的问题,需要构造模型.
【例21】证明:
n i0
i
1
1
Cin
1n n 1 i0
Ci 1 n 1

【例22】求证:
A m 1 n
A m 1 n 1
(m
1)A
m2 n 1

n
【例23】证明: kCnk n 2n1 . k 0
【例24】证明: Cn1
2Cn2
3Cn3
nCnn
n 2
(Cn0
Cn1
Cnn ) .
:
Cm1 n2
:
Cm2 n2
3 : 5 : 5 ,求 m
、 n 的值.
排列数组合数公式的应用
【例17】
已知
Cn3 20
Cn2 20
C221
C2n2
Cn1 21
,求 C2n1 的值.
【例18】若
C2n6 20
Cn 20
2
,
(n
N)
,则
n
_______
【例19】若 Cmn 1∶Cmn∶Cmn 1 3∶4∶5 ,则 n m 【例20】证明: nCkn (k 1)Ckn1 kCkn
元素中任取 m 个元素的一个组合.
组合数:从 n 个不同元素中,任意取出 m (m ≤ n) 个元素的所有组合的个数,叫做从 n 个
不同元素中,任意取出 m 个元素的组合数,用符号 Cmn 表示.
组合数公式: Cmn
n(n
1)(n
2)(n m!
m
1)
n! m!(n
m)! , m, n N
,并且
解方程
C
x x
5
C x 1 x3
Cx2 x3
3 4
Α2x
3
【例29】
确定函数
A
3 x
的单调区间.
【例30】规定
A
m x
x(x
1) ( x
m
1)
,其中
xR

m
为正整数,且
A0x
1,这是排列数
A
m n
(n,
m 是正整数,且 m ≤ n
)的一种推广.
⑴求
A3 15
的值;
⑵排列数的两个性质:①
A
m n
【例25】求证: Cnn
Cn n 1
Cn n2
Cn nm
C ; n1 n m 1
【例26】计算: C929 C399 , C04 C15 C62 C193
【例27】证明: C0mCkn
C1m
Ck 1 n
C2m Ckn 2
Ckm C0n
Ck nm
.(其中 k
≤ min{m ,n} )
【例28】
典例分析
排列数组合数的简单计算
【例1】 对于满足 n ≥13 的正整数 n , n 5n 6...n 12 ( )
A.
A
7 n 12
B.
A7 n5
C.
A8 n5
D.
A12 n5
【例2】 计算Α37 ______.
【例3】
计算
A130

A
6 6

【例4】 计算 C72 ______, C57 _______. 【例5】 计算 C130 , C86 ;
排列数组合数的计算与证明
知识内容
1.基本计数原理
⑴加法原理 分类计数原理:做一件事,完成它有 n 类办法,在第一类办法中有 m1 种不同的方法,在第 二类办法中有 m2 种方法,……,在第 n 类办法中有 mn 种不同的方法.那么完成这件事共有 N m1 m2 mn 种不同的方法.又称加法原理.
位置优先法:先考虑有限制条件的位置的要求,再考虑其他位置;
2.分类分步法:对于较复杂的排列组合问题,常需要分类讨论或分步计算,一定要做
到分类明确,层次清楚,不重不漏.
3.排除法,从总体中排除不符合条件的方法数,这是一种间接解题的方法.
4.捆绑法:某些元素必相邻的排列,可以先将相邻的元素“捆成一个”元素,与其它元
⑵乘法原理 分步计数原理:做一件事,完成它需要分成 n 个子步骤,做第一个步骤有 m1 种不同的方法, 做第二个步骤有 m2 种不同方法,……,做第 n 个步骤有 mn 种不同的方法.那么完成这件事 共有 N m1 m2 mn 种不同的方法.又称乘法原理.
⑶加法原理与乘法原理的综合运用
如果完成一件事的各种方法是相互独立的,那么计算完成这件事的方法数时,使用分类 计数原理.如果完成一件事的各个步骤是相互联系的,即各个步骤都必须完成,这件事 才告完成,那么计算完成这件事的方法数时,使用分步计数原理. 分类计数原理、分步计数原理是推导排列数、组合数公式的理论基础,也是求解排列、 组合问题的基本思想方法,这两个原理十分重要必须认真学好,并正确地灵活加以应 用.
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