排列组合中的双重不相邻问题解决策略
2020-08-31王志武
王志武
“不相邻问题”高中数学(排列组合部分)非常典型的一类题,其专用方法是“插空法”,这种方法解决此类问题的确独特.比如:
例1:甲乙丙丁4人并排站成一行,其中甲乙两人不相邻,那么不同的排法种数是
解析:插空法,分两步进行:
第一步:先排丙丁,有 种方法;出现3个空,如图
第二步:从3 个空中,选取两个,插入甲乙,有 种插法.
由分步乘法计数原理得,不同的排法共 种.
笔者在教学过程中,发现许多此类“不相邻”问题的延申问题,暂且称为“双重不相邻问题”,其解决方法的本质仍是“插空法”.
例2:某次联欢会要安排3个歌舞类节目,2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是()
A.72 B.120 C.144 D.168
解析:插空法
A. 第一步:先排3个歌舞类节目,有 种方法;出现4个空,如图
B. 第二步;其余节目,采用插空策略.因为中间两个空必须插入两个节目,再分类
① 如果中间两空插入1个小品,1个相声;再从剩余的2个空中选1个,插入另外1个小品.有 种方法.
② 如果中间两空插入2个小品,与3个歌舞类节目排好后,会出现6个空,再从6个空中选1个,插入1个相声.共 种方法.
由分步乘法计数原理,共 种方法.
解题思路大体和例1,差不多.再看一个例题
例3:毕业晚会有3个音乐节目,2个舞蹈节目和1个曲艺节目,要求2个舞蹈节目不连排,3个音乐节目恰有2个节目连排,则不同的演出顺序有几种?
解析:第一步:先从3个音乐节目中任取2个,采用“捆绑法”作为1个大节目,共有 种方法.这样,可以看成共有5个节目,其中2个音乐节目不相邻,2个舞蹈节目不相邻,这样就可以转化为类似于例2的情境.
第二步:可以根据曲艺节目所在位置,分类讨论:
①曲艺 音1 舞1 音2 舞2
曲艺节目在第1或第5位置时,其余4个位置,音乐和舞蹈节目只能是间隔排列(如图),这种情况下,共有 种方法.
② 音1 曲艺 舞1 音2 舞2
曲艺节目在第2或第4位置时,其余4个位置,音乐和舞蹈节目也只能是间隔排列(如图),同第一种情况,也是16种方法.
③ 音1 舞1 曲艺 音2 舞2
音1 舞1 曲藝 舞2 音2
曲艺节目在第3位置时,其余4个位置,音乐和舞蹈节目也只能是间隔排列,有两种情况,如上图,共 种方法.
由分步乘法计数原理得,共有 种方法.
通过以上几个例子,我们可以发现,任何一道看似比较难的题,我们仍可以归结到最基本的原理去解决.由此看出,打好基础,对学习是多么的重要!