乘法原理:如果完成一件事需要n个步骤,其中,完成第一步有m1 种不同的方法,完成第二步有m2 种不同的方法,…… 完成第n步有m n种不同的方法,那么完成这件事情共有m1 ×m2 ×……×m n种不同的方法。
例1 上海到天津每天有 2 班飞机,4 趟火车,6 班汽车,从天津到北京有 2 班汽车。
假期小茗有一次长途旅游,他从上海出发先到天津,然后到北京,共有多少种走法?例2 “IMO”是国际奥林匹克的缩写,把这 3 个字母用红、黄、蓝三种颜色的笔来写,共有多少种写法?【巩固】在日常生活中,人们用来装饭、菜的有餐碗和餐盘,用来吃饭的有餐勺、餐叉和餐筷。
如果一种装饭菜的和一种吃饭的餐具配作一套,那么以上这些可以组成不重复的餐具多少套?例3 小红、小明准备在5×5的方格中放黑、白棋子各一枚,要求两枚不同的棋子不在同一行也不在同一列,共有多少种方法?【巩固】右图中共有 16 个方格,要把 A、B、C、D 四个不同的棋子放在方格里,并使每行每列只能出现一个棋子.问:共有多少种不同的放法?例4 用数字0,1,2,3,4,组成三位数,符合下列条件的三位数各多少个?①各个位上的数字允许重复;②各个位上的数字不允许重复;【巩固】由数字 0、1、2、3 组成三位数,问:①可组成多少个不同的三位数?②可组成多少个没有重复数字的三位数?【拓展】由数字 1、2、3、4、5、6 共可组成多少个没有重复数字的四位奇数?例5 把1~100 这100 个自然数分别写在100 张卡片上,从中任意选出两张,使他们的差为奇数的方法有多少种?小结:应用乘法原理解决问题时要注意:①做一件事要分成几个彼此互不影响的独立的步骤来完成;②要一步接一步的完成所有步骤;③每个步骤各有若干种不同的方法。
加法原理:一般地,如果完成一件事有 k 类方法,第一类方法中有 m1 种不同做法,第二类方法中有 m2 种不同做法,…,第 k 类方法中有 mk 种不同的做法,则完成这件事共有:N=m1+m2+…+mk种不同的方法.例6 学校组织读书活动,要求每个同学读一本书.小明到图书馆借书时,图书馆有不同的外语书150 本,不同的科技书200 本,不同的小说100 本.那么,小明借一本书可以有多少种不同的选法?例7 一个口袋内装有3 个小球,另一个口袋内装有8 个小球,所有这些小球颜色各不相同.问:①从两个口袋内任取一个小球,有多少种不同的取法?②从两个口袋内各取一个小球,有多少种不同的取法?例8 如图,从甲地到乙地有4 条路可走,从乙地到丙地有2 条路可走,从甲地到丙地有3 条路可走.那么,从甲地到丙地共有多少种走法?例9 有两个相同的正方体,每个正方体的六个面上分别标有数字1、2、3、4、5、6.将两个正方体放到桌面上,向上的一面数字之和为偶数的有多少种情形?例10 从1 到500 的所有自然数中,不含有数字4 的自然数有多少个?例11 如图,一只小甲虫要从 A 点出发沿着线段爬到 B 点,要求任何点和线段不可重复经过.问:这只甲虫有多少种不同的走法?例 12 如图,要从 A 点沿线段走到 B,要求每一步都是向右、向上或者向斜上方.问有多少种不同的走法?家庭作业:1.由数字 1、2、3、4、5、6、7、8 可组成多少个:①三位数?②三位偶数?③没有重复数字的三位偶数?④百位为8 的没有重复数字的三位数?⑤百位为 8 的没有重复数字的三位偶数?2.某市的电话号码是六位数的,首位不能是 0,其余各位数上可以是 0~9 中的任何一个,并且不同位上的数字可以重复.那么,这个城市最多可容纳多少部电话机?3.图中有 7 个点和十条线段,一只甲虫要从 A 点沿着线段爬到 B 点,要求任何线段和点不得重复经过.问:这只甲虫最多有几种不同的走法?4.现有一角的人民币 4 张,贰角的人民币 2 张,壹元的人民币 3 张,如果从中至少取一张,至多取 9 张,那么,共可以配成多少种不同的钱数?5.将10 颗相同的珠子分成三份,共有多少种不同的分法?分给三个人有多少种分法?6.有红、白、黄、蓝四种颜色的彩旗各 1 面,不同的旗可以表示不同的信号,不同的颜色排列也可以表示不同的信号,这 4 面旗可以发出多少种信号?7.从最小的五个质数中,每次取出两个数,分别作为一个分数的分子和分母,一共可以组成多少个真分数?8.用1,2,3,4 这四种数码组成五位数,数字可以重复,至少有连续三位是 1 的五位数有多少?9.从1 到500 的所有自然数中,不含数字 2 的自然数有多少个?n Ⅰ 排列在实际生活中把一些事物进行有序的排列,计算共有多少种排法,这就是数学上的排列问题。
在排的过程中不仅与参加排列的事物的多少有关,而且与排列的先后顺序有关,那么所有排列的个数叫做排列数。
一般的从 n 个不同的元素中任取 m 个( m ≤ n )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。
记作: A m= n (n - 1)(n - 2) ⨯ ⨯ (n - m + 1) 。
例1 计算 (1) A3(2) A 4-2 A2588【巩固】计算:(1) A2 (2) A 3- A2(3) 3 A 3- A4(4)(6× A 6)÷ A761414541212例2 有五面颜色不同的小旗,任意取出三面排成一行表示一种信号,问:共可以表示多少种不同的信号?【巩 1】有红、黄、蓝三种信号旗,把任意两面上、下挂在旗杆上都可以表示一种信号,问共可以组成多少种不同的信号?【巩 2】某铁路线共有 14 个车站,这条铁路线共需要多少种不同的车票.例3 用 1、2、3、4、5、6、7、8 可组成多少个没有重复数字的五位数?【巩固】由数字 1、2、3、4、5、6 可以组成多少没有重复数字的①三位数?②个位是 5 的三位数?③百位是 1 的五位数?④六位数?例4 幼儿园里的6 名小朋友去坐3 把不同的椅子,有多少种坐法?【对比】幼儿园里 3 名小朋友去坐 6 把不同的椅子(每人只能坐一把),有多少种不同的坐法?例5 有4 个同学一起去郊游,照相时,必须有一名同学给其他 3 人拍照,共可能有多少种拍照情况?(照相时 3 人站成一排)例6 4 名同学到照相馆照相.他们要排成一排,问:共有多少种不同的排法?【巩固】9 名同学站成两排照相,前排 4 人,后排 5 人,共有多少种站法?【拓展】5 个人并排站成一排,其中甲必须站在中间有多少种不同的站法?Ⅱ 组合在生活中还经常有许多“分组”问题,即从一些事物中选出几个不同的事物分成一组,计算共有多少种分组方法, 这就是数学中的组合问题。
nnA n组合是指从 m 个不同元素中选出 n 个元素组合在一起。
组合数用符号“ c m ”表示, c m例 7 计算:① c 3 ; ② c1998;③ c 3 × c 2 ; ④ A 2 - c 6.m 。
n n1520004888例8 分别写有 1、2、3、4、5、6、7、8 的八张卡片中任取两张作成一道两个一位数的加法题.问: ①有多少种不同的和?②有多少个不同的加法算式?例9 在圆周上有 12 个点.①过每两个点可以画一条直线,一共可以画出多少条直线?②过每三个点可以画一个三角形,一共可以画出多少个三角形?【拓展】以下图 8 个点中的 3 个为顶点,共可画出多少个不同的三角形?例 10 7 名运动员中选出两名参加决赛,有多少种不同的选法?A【对比】有 7 名同学参加游泳比赛,获得冠军与亚军的名单中有几种不同的情形?例 11 球队有 10 名男生、8 名女生,现在要选 8 人参加区里比赛,某两名女生最多入选一人,某两名男生至少选一人,共有多少种选法?【拓展】学校乒乓球队有 10 名男生、8 名女生,现在要选 8 人参加区里的比赛,(1)至少两名女生入选,有多少种不同的选法?(2)A、B 两名女生,C、D 两名男生这四人不能同时入选,有多少种不同的选法?(3)A、B 两名女生,C、D 两名男生这四人最多入选 2 人,有多少种不同的选法?例12 一次射击练习中,有 9 个气球排成 3 列(如图),要求每一次射击都要击打某一列中的最低一个,那么击碎全部 9 个气球有多少种不同的次序?小结:排列组合问题其实是乘法原理与加法原理应用的延伸,很多排列问题都能用乘法原理来解决。
其实在解决组合计数问题时,最重要的是理解题意,想清楚解决问题的关键是什么,以及各种情况,然后具体情况具体分析。
排列与组合的区别主要在于:排列的结果是元素相同顺序不同算作不同的结果,而组合的结果是元素相同顺序不同算作同一种结果。
家庭作业:1、①用 1、2、3、4、5、6、7 可以组成多少个不同的三位数?(数字允许重复)②用 1、2、3、4、5、6、7 可以组成多少个没有重复数字的三位数?③用 1、2、3、4、5、6、7 可以组成多少个没有重复数字的七位数?④从 1、2、3、4、5、6、7 中选出三个不同数字,有多少种不同的选法?2、圆周上有 7 个点,以这些点为顶点连四边形,一共能画出多少个不同的四边形?3、6 本不同的书借给 10 个小朋友,每人至多借一本,且 6 本书全部借出,一共有多少种不同的借书方法?4、张华、李明等七个同学照像,分别求出下列条件下有多少种站法?①七个人排成一排,张华、李明都没有站在边上;②七个人排成两排,前排三人,后排四人;③七个人排成两排,前排三人,后排四人,张华、李明不在同一排。
5、把7 本不同的书分给甲、乙两人,甲至少要分到2 本,乙至少要分到1 本,两人的本数不能相差1,则不同的分法共有()种。
6、六五班有 8 名同学参加《科技与环保》的宣传活动。
他们在街头站成一排,向行人宣传环保知识,其中正副两名组长不排在一起,一共有多少种排法?7、A、B、C、D、E、F、G、7 人排成一列,要求A 在B 前,B 在C 前,G 在D 前。
共有多少种不同排队方法?8、从 15 名同学中选 5 名参加数学竞赛,求分别满足下列条件的选法各有多少种。
(1)甲、乙二人必须入选;(2)甲、乙二人中至少有一人入选;(3)甲、乙、丙三人中恰有一人入选;9、张华、李明等七个同学照像,分别求出符合下列条件的排法各有多少种。
(1)七个人排成一排,张华必须站在中间;(2)七个人排成一排,张华李明至少有一人站在两边;= 前面我们已讨论了加法原理、乘法原理、排列、组合等问题.事实上,这些问题是相互联系、不可分割的.例如有时候,做某件事情有几类方法,而每一类方法又要分几个步骤完成.在计算做这件事的方法时,既要用到乘法原理,又要用到加法原理.又如,在照相时,如果对坐的位置有些规定,那么就不再是简单的排列问题了.类似的问题有很多, 要正确地解决这些问题,就一定要熟练地掌握两个原理和排列、组合的内容,并熟悉它们所解决问题的类型特点.加法原理:完成一件事情,可以有n 类方法;在第一类方法中有m 1 种不同的方法,在第一类方法中有m 1 种不同的方法,在第二类方法中有m 2 种不同的方法,……在第n 类方法中有m n 种不 同的方法;那么完成这件事共有:N=m 1 +m 2 +m 3 +… +m n 种不同的方法。