排列组合典型题解“十法”
一、特殊元素(位置)——“优先法”
把有限制条件的元素(位置)称为特殊元素(位置),对于这类问题一般采取特殊元素(位置)优先安排的方法。
例1、6人站成一横排,其中甲不站左端也不站右端,有多少种不同站法?
解法1:(元素分析法):
解法2:(位置分析法):
例2、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
例3、在由数字0,1,2,3,4,5所组成的没有重复数字的四位数中,不能被5整除的数共有_____个.
例4、将4名教师分派到3所中学任教,每所中学至少1名教师,则不同的分派方案共有种?
练习:(1)0,1,2,3,4,5这六个数字可组成多少个无重复数字的五位数?
(2)0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字的五位奇数?
(3)五个工程队承建某项工程的5个不同的子项目,每个工程队承建1项,其中甲工程队不能承建1号子项目,则不同的承建方案共有种。
二、相邻问题——“捆绑法”
对于要求某几个元素必须排在一起的问题,可用“捆绑法”:可先将相邻的元素“捆绑”在一起,看作一个“大”的元(组),与其它元素排列,然后再对相邻的元素(组)内部进行排列。
例5、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?
例6、5个男生和3个女生排成一排,3个女生必须排在一起,有多少种不同排法?
练习:求不同的排法种数:
(1)6男2女排成一排,2女相邻;
(2)4男4女排成一排,同性者相邻;
三、不相邻问题——“插空法”
元素相离(即不相邻)问题,可以先将其他元素排好,然后再将不相邻的元素插入已排好的元素位置之间和两端的空中。
例7、7人排成一排,甲、乙、丙3人互不相邻有多少种排法?
引申:
(1)三个男生,四个女生排成一排,男生、女生各站一起,有几种不同方法?
(2)三个男生,四个女生排成一排,男生之间、女生之间不相邻,有几种不同排法?
例8、(熄灯问题)某城市新建的一条道路上有12只路灯,为节约用电而不影响照明,可以熄灭其中三盏灯,但是两端的灯不能熄灭,也不能熄灭相邻的两盏灯,熄灯方法共有 种。
A. 312C
B. 38C
C. 39C
D. 311C
例9、用1、2、3、4、5、6、7、8组成没有重复数字的八位数,要求1与2相邻,3与4相邻,5与6相邻,而7与8不相邻,这样的八位数共有___个.(用数字作答) 练习:求不同的排法种数:
(1)6男2女排成一排,2女不能相邻;
(2)4男4女排成一排,同性者不能相邻.
四、 定序问题——“除法”
对于在排列中,当某些元素次序一定时,可用此法。
解题方法是:先将n 个元素进行全排列有A n n 种,m m n ()≤个元素的全排列有A m m
种,由于要求m 个元素次序一定,因此只能取其中的某一种排法,可以利用除法起到调序的作用,即若n 个元素排成一列,其中m 个元素次序一定,则有A A n n m
m 种排列方法。
例10、有4名男生,3名女生。
3名女生高矮互不等,将7名学生排成一行,要求从左到右,女生从矮到高排列,有多少种排法?
例11、由数字0、1、2、3、4、5组成没有重复数字的六位数,其中个位数字小于十位数字的六位数有多少个?
例12、6个人排队,甲、乙、丙三人按“甲---乙---丙”顺序排的排队方法有多少种?
例13、某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前有增加了2个新节目,如果将这两节目插入节目单中,那么不同的插法种数为______.
点评: 排列与组合的根本区别是元素之间有否顺序.若元素之间交换次序后是两种不同的情形,则是排列问题;若元素之间交换次序后是相同的情形,则是组合问题;另外若元素之间已经规定了顺序,则仍是组合问题。
练习:三个男生,四个女生排成一排,其中甲、乙、丙三人的顺序不变,有几种不同排法?
五、 指标问题——“隔板法”
解决指标分配、相同的元素分割、不定方程的正整数解的个数等. 如n 个相同小球放入m(m ≤n)个盒子里,要求每个盒子里至少有一个小球的放法等价于n 个相同小球串成一串从n-1个间隙里选m-1个结点剪成m 段(或者看作插入m -1块隔板),有1
1--m n C 种方法.
例14、有10个三好学生名额,分配到6个班,每班至少1个名额,共有多少种不同的分配方案?
例15、方程12=+++w z y x 有多少组正整数解?
引申:(1)求不等式10<++z y x 的正整数解的个数。
(2)方程84321=+++x x x x 的非负整数解的组数是多少?
例16、把9个相同小球放入其编号为1、2、3的三个箱子里,要求每个箱子放球的个数不小于其编号数,则不同的放球方法共有______种.
例17、某校准备参加2005年高中数学联赛,把10个选手名额分配到高三年级的8 个教学班,每班至少一个名额,则不同的分配方案共有___种.
练习:(1)将10个学生干部的培训指标分配给7个不同的班级,每班至少分到一个名额,不同的分配方案共有 种。
(2)不定方程107321=++++x x x x 的正整数解共有 组
六、 分排问题——“直排法”
对于把几个元素分成若干排的排列问题,若没有其他特殊要求,可采取统一成一排的方法求解。
例17、9个人坐成三排,第一排2人,第二排3人,第三排4人,则不同的坐法共有多少种? 例18、7个人坐两排座位,第一排3个人,第二排坐4个人,则不同的坐法有多少种?
七、 重复问题——“求幂法”
解决“允许重复排列问题”要注意区分两类元素:一类元素可以重复,另一类不能重复,把不能重复的元素看作“客”,能重复的元素看作“店”,再利用乘法原理直接求解。
例19、七名学生争夺五项冠军,每项冠军只能由一人获得,获得冠军的可能的种数有( )
A. 57
B. 75
C. 57A
D. 57C
练习:在一次运动会上有四项比赛的冠军在甲、乙、丙三人中产生,那么不同的夺冠情况共有( )种.
(A )34A (B )34 (C )43 (D )
34C
八、 复杂问题——“排除法”
对于某些比较复杂的或抽象的排列问题,可以采用转化思想,从问题的反面去考虑,先求出无限制条件的方法种数,然后去掉不符合条件的方法种数。
在应用此法时要注意做到不重不漏。
例20、某班里有43位同学,从中任抽5人,正、副班长、团支部书记至少有一人在内的抽法有多少种?
例21、四面体的顶点和各棱中点共有10个点,取其中4个不共面的点,则不同的取法共有
A. 150种
B. 147种
C. 144种
D. 141种
点评:为求完成某件事的方法种数,如果我们分步考虑时,会出现某一步的方法种数不确定或
计数有重复,就要考虑用分类法,分类法是解决复杂问题的有效手段,而当正面分类情况种数较多时,则就考虑用间接法计数.
例22、将A 、B 、C 、D 、E 、F 六个不同的电子元件在线路上排成一排组成一个电路,如果元件A 不排在始端,元件B 不排在末端,那么这六个电子元件组成不同的电路的种数是_ . 练习:(1) 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
(2) 6个同学和2个老师排成一排照相, 2个老师站中间,学生甲不站排头,学生乙不站排尾,共有多少种不同的排法?
九、 分配问题——“分组法”
关于将n 个元素分成m 个组的分法种数,我们有下面的结论:
(1)若k 1+ k 2+ k 3+ ……+k m =n 且k 1,k 2,k 3, ……k m 互不相等,
则将n 个元素分成m 个组(其中第一个组k 1个元素,第二个组k 2个元素,第n 个组k m 个元
素)的不同分法种数为m m k
k k k k n k k n k n C C C C 321211--- (2)若将n 个元素平均分成m 个组,每组k 个元素(n=mk ),则所有不同的分法种数为k k k
k k k m k km A C C C )1(- (注:关于部分平均分组问题的分组方法数,要视具体要求而定。
)
例23、将6本不同的书分别按下面的方式分配,共有多少种不同的分配方法?
⑴分给学生甲3 本,学生乙2本,学生丙1本;
⑵分给甲、乙、丙3人,其中1人得3本、1人得2 本、1 人得1 本;
⑶分给甲、乙、丙3人,每人2本;
⑷分成3堆,一堆3 本,一堆2 本,一堆1 本;
⑸分成3堆,每堆2 本。
⑹分给分给甲、乙、丙3人,其中一人4本,另两人每人1本;
⑺分成3堆,其中一堆4本,另两堆每堆1本。
十、 探寻规律——“枚举法”
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。
把符合条件的安排不重复、不遗漏的一一列举出来,是最简单、最原始但也是最基本的计数方法.教材中多次应用到,高考中也常用枚举法解决问题.
例24、某电脑用户计划使用不超过500元的资金购买单价分别60元、70元的单片软件和盒装磁盘,根据需要,软件至少买3片,磁盘至少买2盒,则不同的选购方法有( )
A .5种
B .6种
C .7种
D .8种
例25、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
例26、从1到100的一百个自然数中,每次取出两个数,使其和大于100,这样的取法共有多少种?。