排列组合解题策略梳理
2011-12-29武军
考试周刊 2011年54期
排列组合问题是解决概率问题的基础,多以选择填空形式出现,小巧灵活,有很强的抽象性和综合性;同时又对分类讨论、数形结合、转化化归等数学思想有着较高要求,学生不易掌握,为历年高考必考内容.因此我们有必要将相关思维方法和解题策略梳理一下.
1.用好两个原理:分类问题用加法,完成一件事的几类方法之间是独立的,计数时不重不漏;分步问题用乘法,完成一件事的几步之间是连续的,计数时缺一不可。
例1.(2010年天津理10)如图,用四种不同颜色给图中的A、B、C、D、E、F六个点涂色,要求每个点涂一种颜色,且图中每条线段的两个端点涂不同颜色.则不同的涂色方法共有( )
A.288种 B.264种 C.240种 D.168种
【答案】B
【解析】分三类:(1)B、D、E、F用四种颜色,则有A=24种方法;(2)B、D、E、F用三种颜色,则有A×2×2+A×2×1×2=192种方法;(3)B、D、E、F用二种颜色,则有A×2×2=48种方法,所以共有不同的涂色方法24+192+48=264种.
例2.(2009北京卷文)用数字1,2,3,4,5组成的无重复数字的四位偶数的个数为()
A.8 B.24 C.48 D.120
【答案】C
【解析】2和4排在末位时,共有2种排法,其余三位数从余下的四个数中任取三个有A种排法,于是由分步计数原理,符合题意的偶数共有2A个.故选C.
2.相邻问题捆绑法。相邻的几个元素捆绑成一起,视作一个元素参与排列。
例3.(2009四川卷文)2位男生和3位女生共5位同学站成一排,若男生甲不站两端,3位女生中有且只有两位女生相邻,则不同排法的种数是()
A.60 B.48 C.42 D.36
【答案】B
【解析】解法一:从3名女生中任取2人“捆”在一起记作A,(A共有CA=6种不同排法),剩下一名女生记作B,两名男生分别记作甲、乙;则男生甲必须在A、B之间(若甲在A、B两端.则为使A、B不相邻,只有把男生乙排在A、B之间,此时就不能满足男生甲不在两端的要求).此时共有6×2=12种排法(A左B右和A右B左),最后再在排好的三个元素中选出四个位置插入乙.所以,共有12×4=48种不同排法.
解法二:同解法一,从3名女生中任取2人“捆”在一起记作A(A共有CA种不同排法),剩下一名女生记作B,两名男生分别记作甲、乙;为使男生甲不在两端可分三类情况:
第一类:女生A、B在两端,男生甲、乙在中间,共有6AA=24种排法;
第二类:“捆绑”A和男生乙在两端,则中间女生B和男生甲只有一种排法,此时共有6A=12种排法;
第三类:女生B和男生乙在两端,同样中间“捆绑”A和男生甲也只有一种排法.此时共有6A=12种排法.
三类之和为24+12+12=48种.
3.不相邻问题插空排。元素不相邻问题,可先把无位置要求的几个元素全排列,再把规定的不相邻的几个元素插入上述几个元素的空位和两端。
例4.七人并排站成一行,如果甲乙两个必须不相邻,那么不同的排法种数是( )
A.1440种 B.3600种 C.4820种 D.4800种
解析:除甲乙外,其余5个排列数为A种,再用甲乙去插6个空位有A种,不同的排法种数是AA=3600种,选B.
4.定序问题除法法则。在排列问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序,可用先进行全排再除以保持一定顺序元素的全排方法。
例5.A,B,C,D,E五人并排站成一排,如果B必须站在A的右边(A,B可以不相邻)那么不同的排法种数是()
A.24种 B.60种 C.90种 D.120种
解析:题中元素的全排数是,即A=120种,有限定顺序的元素的全排为A,故满足条件的不同排法为,选B.
5.分配问题分组法。分配的元素多于对象且每一对象都有元素分配时常用先分组再分配。
例6.4名优秀学生全部保送到3所学校去,每所学校至少去一名,则不同的保送方案有多少种?
解析:把四名学生分成3组C有种方法,再把三组学生分配到三所学校有A种,故共有CA=36种方法.
6.名额分配问题隔板法。
例7.10个三好学生名额分到7个班级,每个班级至少一个名额,有多少种不同分配方案?
解析:10个名额分到7个班级,就是把10个名额看成10个相同的小球分成7堆,每堆至少一个,可以在10个小球的9个空位中插入6块木板,每一种插法对应着一种分配方案,故共有不同的分配方案有C=84种.
7.限制条件的分配问题分类法。
例8:某高校从某系的10名优秀毕业生中选4人分别到西部四城市参加中国西部经济开发建设,其中甲同学不到银川,乙不到西宁,共有多少种不同派遣方案?
解析:因为甲乙有限制条件,所以按照是否含有甲乙来分类,有以下四种情况:
①若甲乙都不参加,则有派遣方案A种;
②若甲参加而乙不参加,先安排甲有3种方法,然后安排其余学生有A方法,所以共有3A;
③若乙参加而甲不参加同理也有3A种;
④若甲乙都参加,则先安排甲乙,有7种方法,然后再安排其余8人到另外两个城市有A种,共有7A方法.
所以共有不同的派遣方法总数为A+3A+3A+7A=4088种.
8.多元问题分类法。元素多,取出的情况也多种,可按结果要求分成几类情况分别计数。
例9.(重庆卷文10)某单位拟安排6位员工在今年6月14日至16日(端午节假期)值班,每天安排2人,每人值班1天。若6位员工中的甲不值14日,乙不值16日,则不同的安排方法共有()
A.30种 B.36种 C.42种 D.48种
【解析】法一:所有排法减去甲值14日或乙值16日,再加上甲值14日且乙值16日的排法,即CC-2×CC+CC=42.
法二:分两类:甲、乙同组,则只能排在15日,有C=6种排法;甲、乙不同组,有CC(A+1)=36种排法,故共有42种方法.
【答案】C
例10.(2010天津理)用四种不同颜色给图