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排列组合经典解法

排列组合问题的经典解法
一、重复排列“住店法”
重复排列问题要区分两类元素:一类可以重复,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”,则通过“住店法”可顺利解题。

【例1】8名同学争夺3项冠军,获得冠军的可能性有 ( )
A.38
B.83
C.38A
D.38C
【解析】冠军不能重复,但同一个学生可获得多项冠军。

把8名学生看作8家“店”,3项冠军看作3个“客”,他们都可住进任意一家“店”,每个客有8种可能,因此共有38种不同的结果。

选(A )。

评述:类似问题较多。

如:将8封信放入3个邮筒中,有多少种不同的结果?这时8封信是“客”,3个邮筒是“店”,故共有83种结果。

要注意这两个问题的区别。

二、特色元素“优先法”
某个(或几个)元素要排在指定位置,可优先将它(们)安排好,后再安排其它元素。

【例2】乒乓球队的10名队员中有3名主力队员,派5名参加比赛,3名主力队员要安排在第一、
三、五位置,其余7名队员选2名安排在第二、四位置,那么不同的出场安排共有_________种。

【解析】3名主力的位置确定在一、三、五位中选择,将他们优先安排,有33A 种可能;然后从其
余7名队员选2名安排在第二、四位置,有27A 种排法。

因此结果为2733A A =252种。

三、相邻问题“捆绑法”
把相邻的若干特殊元素“捆绑”为一个“大元素”,与其余普通元素全排列,是为“捆绑法”,又称为“大元素法”。

不过要注意“大元素”内部还需要进行排列。

【例3】有8本不同的书,其中数学书3本,外文书2本,其他书3本,若将这些书排成一列放在书架上,则数学书恰好排在一起,外文书也恰好排在一起的排法共有____________种。

【解析】将数学书与外文书分别捆在一起与其它3本书一起排,有55A 种排法,再将3本数学书
之间交换有33A 种,2本外文书之间交换有22A 种,故共有223355A A A =1440种排法。

【评述】这里需要说明的是,有一类问题是两个已知元素之间有固定间隔时,也用“捆绑法”解决。

如:7个人排成一排,要求其中甲乙两人之间有且只有一人,问有多少种不同的排法?可将甲乙两人和中间所插一人“捆绑”在一起做“大元素”,但甲乙两人位置可对调,而且中间一人可从其余5
人中任取,故共有1200552215 A A C 种排法。

四、相间问题“插空法”
元素不相邻问题,先安排好其他元素,然后将不相邻的元素按要求插入排好的元素之间的空位和两端即可。

【例4】某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目。

如果将这两个节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为( )
A.6
B.12
C.15
D.30
【解析】原来的5个节目中间和两端可看作分出6个空位。

将两个新节目不相邻插入,相当于从
6个位置中选2个让它们按顺序排列,故有3026=A 种排法,选(D )。

评述:本题中的原有5个节目不需要再排列,这一点要注意。

请练习以下这道题:马路上有编号为1、2、3、···10的十盏路灯,为节约用电又能照明,现准备把其中的三盏灯,但不能关掉相邻的
两盏或三盏,两端的灯也不许关掉,求不同的关灯方式有多少种?可得结果为36C =20种。

你能很快求
解吗?
五、分球问题“隔板法”
计数问题中有一类“分球问题”,说的是将相同的球分到不同的盒中。

【例5】将10个相同的球放入编号为1、2、3、4的四个盒子中,要求每个盒中至少一个球,问有多少种不同的放法?这时可以用“隔板法”解题。

【解析】即将10个相同的球排成一排,中间看作有9个空,从中选出3个不同的空插入3个“隔
板”,则每一种插法对应一种球的放法,因此共有39C =84种不同的放法。

用“隔板法”可很快地解决
以下问题。

六、正难则反“排除法”
有些问题从正面考虑较为复杂而不易得出答案,这时,从反面入手考虑,往往会取得意想不到的效果。

【例6】以一个正方体的顶点为顶点的四面体共有 ( )
A.70个
B.64个
C.58个
D.52个
【解析】直接统计较繁,可从反面入手。

从8个顶点中任取4个有48C 种取法,而四点共面的情
况有6个表面和6个对角面,因此结果为581248=-C 个,选(C )。

七、先选后排“综合法”
“先选后排”是解排列组合问题的一个重要原则。

一般地,在排列组合综合问题中,我们总是先从几类元素中取出符合题意的几个元素,再安排到一定位置上。

【例7】四个不同的小球放入编号为1、2、3、4的四个盒中,则恰有一个空盒的放法共_____种。

【解析】先从4个盒中选1个成为空盒有14C 种。

再把4个球分成3组每组至少1个,即分为2,
1,1的三组,有2211
1224A C C C 种。

最后将三组球放入三个盒中,进行全排列有33A 种。

因此,放法共有211134214
3224*6*6144C C C C A A ⨯⨯==种。

评述:本题涉及到了“分组问题”,这是组合中一种重要的题型,它有三种情况:不均匀分组;均匀分组;部分均匀分组。

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