解决排列问题的常用方法
(八)实验 题中附加条件增多,直接解决困难时,用实验逐步寻求 规律有时也是行之有效的方法。 [例7]将数字1,2,3,4填入标号为1,2,3,4的四个方 格内,每个方格填1个,则每个方格的标号与所填的数字 均不相同的填法种数有( ) A.6 B.9 C.11 D.23 分析:此题考查排列的定义,由于附加条件较多,解法较为困难, 可用实验法逐步解决。 第一方格内可填2或3或4。如填2,则第二方格中内可填1或3或4。 若第二方格内填1,则第三方格只能填4,第四方格应填3。 若第二方格内填3,则第三方格只能填4,第四方格应填1。 同理,若第二方格内填4,则第三方格只能填1,第四方格应 填3。因而,第一格填2有3种方法。 不难得到,当第一格填3或4时也各有3种,所以共有9种。
解决排列问题的常 用方法
复习引入: 复习引入:
什么叫做从 个不同元素中取出m个元素的一个排列? ①什么叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列? 个不同元素中取出m( 从n个不同元素中取出 (m≤n)个元素,按照一定的 个不同元素中取出 )个元素, 顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出 个元素的 顺序排成一列,叫做从 个不同元素中取出m个元素的 个不同元素中取出 一个排列. 一个排列. 什么叫做从 个不同元素中取出m个元素的排列数? ②什么叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数? 从n个不同的元素中取出 (m≤n)个元素的所有排列的个 个不同的元素中取出m( 个不同的元素中取出 个元素的所有排列的个 叫做从n个不同元素中取出 个元素的排列数 个不同元素中取出m个元素的排列数. 数,叫做从 个不同元素中取出 个元素的排列数 m 用符号 A n 表示 排列数的两个公式是什么? ③排列数的两个公式是什么?
解:将问题分步 将问题分步 第一步:甲乙站两端有 2 第一步 甲乙站两端有 A2种 第二步:其余 名同学全排列有 A5 种 第二步 其余5名同学全排列有 其余
5
∴ 共有A A =2400种
2 2 5 5
种不同的排列方法。 答:共有2400种不同的排列方法。 共有 种不同的排列方法
单三步
(5) 7位同学站成一排,甲、乙不能站在排 位同学站成一排, 位同学站成一排 头和排尾的排法共有多少种? 头和排尾的排法共有多少种?
单三步
5 3 法共有: A 5 A 3 = 7 2 0 (种)。
变式1:七个家庭一起外出旅游, 变式 :七个家庭一起外出旅游,若其中四家是 一个男孩,三家是一个女孩, 一个男孩,三家是一个女孩,现将这七个小孩 站成一排照相留念。 站成一排照相留念。 若三个女孩要站在一起, 若三个女孩要站在一起,四个男孩也要站在一 有多少种不同的排法? 起,有多少种不同的排法?
[例5]五人排队,甲在乙前面的排法有几种?
分析:若不考虑限制条件,则有A 5种排法,而甲,乙之间 5 2 排法有A 2种,故甲在乙前面的排法只有一种符合条件,故 A5 5 符合条件的排法有 2种. A2
(七)分排问题用“直排法” 分排问题用“直排法” 把n个元素排成若干排的问题,若没有其他的特殊要求,可 采用统一排成一排的方法来处理. [例6]七人坐两排座位,第一排坐3人,第二排坐4人,则 有多少种不同的坐法? 分析:7个人,可以在前后排随意就坐,再无其他限 7 制条件,故两排可看作一排处理,所以不同的坐法有A 7 种.
5 5 种;
种不同的排列方法。 答:共有2400种不同的排列方法。 共有 种不同的排列方法
单三步
(5) 7位同学站成一排,甲、乙不能站在排 位同学站成一排, 位同学站成一排 头和排尾的排法共有多少种? 头和排尾的排法共有多少种?
解法二:(特殊元素法 解法二 特殊元素法) 特殊元素法 第一步:将甲乙安排在除排头和排尾的 个 第一步 将甲乙安排在除排头和排尾的5个 将甲乙安排在除排头和排尾的 位置中的两个位置上,有 2 位置中的两个位置上 有 A5种; 第二步:其余同学全排列 有 5 第二步 其余同学全排列,有 A5 种; 其余同学全排列
变式2:七个家庭一起外出旅游, 变式 :七个家庭一起外出旅游,若其中四家是 一个男孩,三家是一个女孩, 一个男孩,三家是一个女孩,现将这七个小孩 站成一排照相留念。 站成一排照相留念。 若三个女孩互不相邻,有多少种不同的排法? 若三个女孩互不相邻,有多少种不同的排法?
插空法
种排法, 解:先把四个男孩排成一排有A 44 种排法,在每一排 列中有五个空档(包括两端),再把三个女孩插入 列中有五个空档(包括两端),再把三个女孩插入 ), 空档中有A 53种方法,所以共有: A44 A53 = 1440 (种) 种方法,所以共有: 排法。 排法。
7 7
甲或乙站排尾的有 2A6 种,甲乙分别站在排头和7 − 4 A6 + A2 A5=2400种
6
2 2
5 5
种不同的排列方法。 答:共有2400种不同的排列方法。 共有 种不同的排列方法
单三步
(二)总体淘汰法 对于含有否定词语的问题,还可以从总体中把不符 合要求的除去,此时应注意即不能多减又不能少减, 例如在例1中,也可以用此方法解答。五个数组成三位 3 数的全排列有 A 5 个,排好后发现0不能排在首位,而且 3,1不能排在末尾,这两种不合条件的排法要除去, 故有30个偶数。
分析:由于该三位数是偶数,所以末尾数字必须是偶数, 又因为0不能排首位,故0就是其中的“特殊”元素,应优 先安排。按0排在末尾和不排在末尾分为两类; 1) 0排在末尾时,有A2 个 4 2) 0不排在末尾时,有A1 A1 A1个 2 3 3 由分类计数原理,共有偶数30个.
:(1) 位同学站成一排 位同学站成一排, 例2:( )7位同学站成一排,共有多少种 :( 不同的排法? 不同的排法?
An = n(n −1)(n − 2)L(n − m +1)
m
n! A = (n,m∈N*,m≤n) , ∈ , ) (n − m)!
m n
(一)特殊元素的“优先安排 一 特殊元素的“ 特殊元素的 法” 对于特殊元素的排列组合问题,一般应先考虑特殊元 素,再考虑其他元素。 [例1]用0,1,2,3,4这五个数,组成没有重复数字 的三位数,其中偶数共有( A.24 B.30 C.40 ) D.60
(三)合理分类和准确分步 解含有约束条件的排列组合问题,应按元素的性质进 行分类,事情的发生的连续过程分步,做到分类标准明 确,分步层次清楚,不重不漏。 例2.五人从左到右站成一排,其中甲不站排头,乙不站 第二个位置,那么不同的站法有( ) A.120 B.96 C.78 D.72 分析:由题意,可先安排甲,并按其进行分类讨论: 1) 若甲在第二个位置上,则剩下的四人可自由安排, 有A 4种方法. 4 2) 若甲在第三或第四个位置上,则根据分布计数原理,不同 的站法有A1 A1 A 3种站法。 3 3 3 再根据分类计数原理,不同的站法共有
4 + 1 1 3 = 78种 A 4 A 3A 3A 3
(四)想邻问题——捆绑法 想邻问题 捆绑法 对于某几个元素要求相邻的排列问题,可先将相邻的元 素“捆绑”在一起,看作一个“大”的元素,与其它元素排 列,然后再对相邻的元素内部进行排列。 例3)7人站成一排照相,要求甲,乙,丙三人相邻,分别有 多少种站法? 分析:先将甲,乙,丙三人捆绑在一起看作一个元素,与其余 4人共有5个元素做全排列,有A 5种排法,然后对甲,乙,丙三 5 人进行全排列 由分步计数原理可得:
(3) 7位同学站成一排,其中甲站在中间的位 位同学站成一排, 位同学站成一排 共有多少种不同的排法? 置,共有多少种不同的排法? 共有多少种不同的排法
分析:可看作甲固定 其余全排列 分析 可看作甲固定,其余全排列 可看作甲固定
A = 720
6 6
(4) 7位同学站成一排,甲、乙只能站在两 位同学站成一排, 位同学站成一排 端的排法共有多少种? 端的排法共有多少种?
变式4:七个家庭一起外出旅游, 变式 :七个家庭一起外出旅游,若其中四家是 一个男孩,三家是一个女孩, 一个男孩,三家是一个女孩,现将这七个小孩 站成一排照相留念。 站成一排照相留念。 乙两人的两边必须有其他人, 甲、乙两人的两边必须有其他人,有多少种不 同的排法? 同的排法?
插空法
解:先把其余五人排成一排有A 55种排法,在每一排 列中有四个空档(不包括两端),再把甲、乙插入 5 2 2 A5 A4 = 1440 (种) 空档中有A 4 种方法,所以共有: 排法。
变式3:七个家庭一起外出旅游, 变式 :七个家庭一起外出旅游,若其中四家是 一个男孩,三家是一个女孩, 一个男孩,三家是一个女孩,现将这七个小孩 站成一排照相留念。 站成一排照相留念。 男生、女生相间排列,有多少种不同的排法? 男生、女生相间排列,有多少种不同的排法?
插空法
种排法, 解:先把四个男孩排成一排有A 44 种排法,在每一排 列中有五个空档(包括两端),再把三个女孩插入 列中有五个空档(包括两端),再把三个女孩插入 ), 空档中有A 33种方法,所以共有: A44 A33 = 144 (种) 种方法,所以共有: 排法。 排法。
不同的排法有: 不同的排法有:
2 3 4 A2 A3 A4 = 288 (种)
说一说
单三步
问题的处理。 捆绑法一般适用于 相邻 问题的处理。
捆绑法: 捆绑法
对于相邻问题,常常先将要相邻的元素 对于相邻问题 常常先将要相邻的元素 相邻问题 捆绑在一起 视作为一个元素,与其余 在一起,视作为一个元素 捆绑在一起 视作为一个元素 与其余 元素全排列,再松绑后它们之间进行全 元素全排列 再松绑后它们之间进行全 排列.这种方法就是捆绑法. 这种方法就是捆绑法 排列 这种方法就是捆绑法
解法一:(特殊位置法 解法一 特殊位置法) 特殊位置法 第一步:从其余 位同学中找 人站排头和排尾, 第一步 从其余5位同学中找 人站排头和排尾 从其余 位同学中找2人站排头和排尾 2 A5 种; 有 第二步:剩下的全排列 有 第二步 剩下的全排列,有 A 剩下的全排列