华杯赛计数专题:排列组合基础知识:1.排列:从n个对象中选出m(不超过n)个并进行排序,共有的方法数称为排列数,写成。
2.排列数的计算:约定:0!=1排列数是由乘法原理得到的,因此排列可以看成是乘法原理的一种应用。
3.组合:从n个对象中选出m(不超过n)个,不进行排序,共有的方法数称为组合数,写成。
4.排列与组合的关系:。
5.组合数的计算:6.排列数与组合数的一些性质:例题:例1.4名男生和3名女生站成一排:(1)一共有多少种不同的站法?(2)甲,乙二人必须站在两端的排法有多少种?(3)甲,乙二人不能站在两端的排法有多少种?(4)甲不排头,也不排尾,有多少种排法?(5)甲只能排头或排尾,有多少种排法?【答案】(1)5040;(2)240;(3)2400;(4)3600;(5)略【解答】例2.在50件产品中有4件是次品,从中任意抽出5件,至少有3件是次品的抽法共多少种?【答案】4186种【解答】至少有3件是次品,分两种情况第一种情况:3件是次品的抽法:从4件次品中中抽出3件是种,其中,,然后,从46件正常品中抽2件,总共种。
其中,所以,3件是次品的抽法共种。
第二种情况:4件是次品的抽法共:种。
任意抽出5件产品,至少有3件是次品的抽法,是将上述两种情况加在一起,所以,总共是4×23×45+46=23×182=4186种。
总结:有序是排列,无序是组合。
例3.3名医生和6名护士被分配到3所学校为学生体检,每校分配1名医生和2名护士,不同的分配方法共有多少种?【答案】540种【解答】可设三所学校为甲、乙、丙,三位医生去3所学校的分配方案:用排列数表示为=3×2×1=6。
用乘法原理表示为3!=6。
六名护士去学校甲有种选法,剩下4名护士去乙学校,有种选法,剩下两名自然去学校丙。
所以,不同的分配方法共有种。
例4.有多少个五位数,满足其数位上的每个数字均至少出现两次?【答案】819【解答】方法一:(1)出现一个数字的情况是9种;(2)出现两个数字,首位不能是0,共有9种情况,(i)首位确定之后,如果首位数总共出现3次,则从后面的4个数位中,选出两位,共种情况,剩下的两个数位,还需要选相同的数,因为可以是0,所以,有9种选择。
所以,这种情况总共有×9=54种。
(ii)首位确定之后,如果首位数总共出现2次,则从后面的4个数位中,选出一位,总共种情况,剩下的三个数位,还需要选相同的数,因为可以是0,所以,有9种选择。
所以,这种情况总共有×9=36种。
所以,出现两个数字的情况为(36+54)×9=810.综上,满足其数位上的每个数字均至少出现两次的情况为9+810=819种。
方法二:(1)出现一个数字的情况是9种;(2)出现两个数字的情况:(i)可以考虑从9个数中选两个数,两个都不是0,有种情况,为什么是排列数呢?因为,有一个数字出现3次,有一个数字出现两次。
所以,可以理解为,两个是有顺序的。
然后从5个数位中,选出3个数位,总共有种。
所以,两个都不是0的情况为=720种。
(ii)如果两个数,有一个是0,再选出一个数放在首位,有9种情况,如果首位数字用两次,从后四位数中,选择一个数位有种。
所以,这种情况为9×=36种。
如果首位数字用三次,从后四位数中,选择两个数位有种。
所以,这种情况为9×=54种。
所以,两个数,有一个是0的情况总共有54+36=90种。
所以,出现两个数字的情况为720+90+810种。
综上,满足其数位上的每个数字均至少出现两次的情况为9+810=819种。
例5(1)在10×15的棋盘上取两个方格,使它们既不同行也不同列,有多少种取法?(2)在n×n的方格表上取两个方格,使它们既不同行也不同列,有多少种取法?(3)在n×n的方格表上取n个方格,使任意两个棋子既不同行也不同列,有多少种取法?【答案】(1)9450;(2);(3)n!【解答】(1)方法一:首先,从这些方格中,选第一个方格,总共有15×10=150种,接着选第二个方格,由于与第一个不同行也不同列,所以第二个方格的选法为14×9=126种。
但由于第一次选与第二次选,没有顺序之分,所以,这样选出的方格是重复的。
需要除以2。
故总共有150×126÷2=9450种。
方法二:从150个格子中选出两个格,总共有种,但有不符合要求的情况,就是属于同行同列的情况。
同一行的情况为:先选出一行,有10种情况,再在这一行中选出两个格,有种情况。
所以,同一行的情况为种。
同一列的情况为:先选出一列,有15种情况,再在这一列中选出两个格,有种情况。
所以,同一列的情况为种。
故总共有种。
(2)与第一问的方法相同,如果用第一种方法,选第一个方格,总共有n×n种,选第二个方格,总共有(n-1)×(n-1)种,由于有重复的情况。
所以,总共有种。
(3)在n×n的方格表上取n个方格,任意两个棋子不同列,相当于每列恰选一个方格,又因为不同行,所以,每行也恰选一个方格。
我们可以分步考虑,按列选:第1列选1个格,情况为n种;第2列选1个格,由于不能与第一列选的格同行,情况为(n-1)种……第n列选1个格,情况为1种。
所以,总共为n×(n-1)×……×2×1=n!种取法。
基础知识回顾:1.排列:从n个对象中选出m(不超过n)个并进行排序,共有的方法数称为排列数,写成。
2.排列数的计算:约定:0!=13.组合:从n个对象中选出m(不超过n)个,不进行排序,共有的方法数称为组合数,写成。
4.组合数的计算:小练习:请计算下列排列数和组合数:【答案】(1)35 (2)28 (3)10【解答】例6.从1,3,5,7中任取2个数字,从0,2,4,6,8中任取2个数字,组成没有重复数字的四位数,其中能被5整除的四位数共有多少个?【答案】300【解答】能被5整除,说明个位数是0或5.(一)当个位数是0时,运用乘法原理:第一步,还需从2,4,6,8中选一个数,有有种选法。
第二步,从1,3,5,7中选2个数,有种选法。
第三步,需要将所选的数字进行排列,总共排列数是个。
所以。
个位数是0的四位数总共有个。
(二)当个位数是5时,分两种情况考虑。
(1)没有选0,运用乘法原理:第一步,还需从1,3,7中选一个数,有种选法。
第二步,从2,4,6,8中选2个数,有种选法。
第三步,将所选的数字进行排列,总共是个。
这种情况的个数是:个。
(2)当选0时,运用乘法原理:第一步,还需从1,3,7中选一个数,有种选法。
第二步,从2,4,6,8中选1个数,有种选法。
第三步将所选的数字进行排列,首位不能是0.故有2种选择,百位有2种选择,十位有1种选择。
这种情况的个数是:个。
所以,个位数是5的四位数总共有:108+48=156个。
综上,能被5整除的四位数共有144+156=300个例7.从10个人中随意挑选出一些人,共有多少种不同的选法?【答案】1023【解答】解法1:随意挑选出一些人并没有确定是几个人,有可能是1人,2人,也有可能是所有人。
这样总共将所有的选法分为10类,第1类挑选1人;第2类挑选2人;第3类挑选3人;……;第10类挑选10人。
每一类的方法数分别为。
将这10类的方法数加到一起,。
所以一共有1023种选取的方法。
解法2:10步一共有种不同的选取方法。
这1024种方法中包含10个人全都不选的方法,不符合题意应该去掉,所以从10个人中随意挑选出一些人共有种不同的选法。
注意:本题主要是为了体现。
对于一般的情况有:。
用类似的方法研究组合数的性质例8.某校高二年级共有六个班级,现从外地转入4名学生,要安排到该年级的两个班中且每班安排2名,则不同的安排方案有多少种?【答案】90【解答】运用乘法原理:第一步,确定哪两个班,有种选择。
第二步,选出的第一个班接收哪两名同学,有种选择。
自然剩下的两名同学去第二个班。
所以,不同的安排方案有种。
例9.将n+1个不同的小球放入n个不同的盒子中,要求没有空盒,那么有多少种放小球的方法?【答案】【解答】运用乘法原理:第一步,确定哪两个小球放到同一个盒子里,有种选择。
将选出的这两个小球看作一个整体。
第二步,将n个小球放入n个盒子里,有种情况。
所以,总共有种放小球的方法。
例10.9本书分给甲、乙、丙三人,(1)甲2本,乙3本,丙4本,有多少种分法?(2)甲、乙、丙各3本,有多少种分法?(3)分成三堆,分别有2本、3本、4本,有多少种分法?(4)分成三堆,每堆3本,有多少种分法?【答案】(1)1260 (2)1680 (3)1260 (4)280.【解答】(1)运用乘法原理:第一步,从9本书中选2本给甲,有种选法。
第二步从余下的7本书中选3本给乙,有种选法。
剩下的就是丙的。
所以,总共有种分法。
(2)运用乘法原理:第一步,从9本书中选3本给甲,有种选法。
第二步从余下的6本书中选3本给乙,有种选法。
剩下的就是丙的。
所以,总共有种分法。
(3)方法同(1)。
(4)从9本数中选3本,有种选法。
然后从剩下的6本书中选3本,有种选法。
所以,总共是种选法。
第一个3本书,有3个位置,第二个3本书,有2个位置。
第三个3本书,就剩1个位置。
由于分堆问题,不涉及顺序,而前面的分法已经考虑顺序。
所以,分成三堆,每堆3本,有种分法。