(共36张PPT)
第2课时 两个计数原理的综合应用
1.进一步理解分类加法计数原理和分步乘法计数原理的区别. 2.会正确应用这两个计数原理计数.
学 习
目 标
新知学习 探究
PART
01
第一部分
用0,1,…,9这十个数字,可以组成多少个满足下列条件的数?
(1)四位整数;
【解】 千位数字有9种选择,百位、十位和个位数字各有10种选择.
由分步乘法计数原理知,适合题意的四位整数的个数是9×10×10×10
=9 000.
一 组数问题
(2)四位偶数;
【解】由于组成偶数,所以个位数字为0,2,4,6,8五种情况,千位数字有9种选择,百位数字有10种选择,十位数字也有10种选择,由分步乘法计数原理知,适合题意的四位偶数的个数是5×9×10×10=4 500.
(3)小于1 000的无重复数字的自然数.
【解】小于1 000的无重复数字的自然数可以分为一位、两位、三位自然数三类.其中一位自然数:10个;两位自然数:十位数字有9种选择,个位数字也有9种选择,由分步乘法计数原理知,适合题意的两位数的个数是9×9=81;三位自然数:百位数字有9种选择,十位数字有9种选择,个位数字有8种选择,由分步乘法计数原理知,适合题意的三位数的个数是9×9×8=648,由分类加法计数原理知,适合题意的自然数的个数是10+81+648=739.
【变式探究】
1.(设问变式)本例的十个数字,可组成多少个小于500的无重复数字的三位整数.
解:百位数字只有4种选择,十位数字有9种选择,个位数字有8种选择,
由分步乘法计数原理知,适合题意的三位整数的个数是4×9×8=288.
2.(设问变式)本例的十个数字,可组成多少个能被5整除的无重复数字的五位整数.
解:依题意,个位数字为0或5.
当个位数字为0时,万位数字有9种选择,千位数字有8种选择,百位数字有7种选择,十位数字有6种选择,由分步乘法计数原理知,适合题意的五位整数的个数是9×8×7×6=3 024;
当个位数字为5时,万位数字有8种选择,千位数字有8种选择,百位数字有7种选择,十位数字有6种选择,由分步乘法计数原理知,适合题意的五位整数的个数是8×8×7×6=2 688,
所以能被5整除的无重复数字的五位整数的个数共有3 024+2 688=5 712.
常见的组数问题及解题原则
(1)常见的组数问题:奇数、偶数、整除数、各数位上的和或数字间满足某种特殊关系等.
(2)常用的解题原则:首先明确题目条件对数字的要求,针对这一要求通过分类、分步进行组数;其次注意特殊数字对各数位上数字的要求,如偶数的个位数字为偶数、两位及其以上的数首位数字不能是0、被3整除的数各位数上的数字之和能被3整除等;最后先分类再分步从特殊数字或特殊位置进行组数.
√
[跟踪训练1] (1)(多选)下列选项正确的是( )
A.由数字1,2,3,4能够组成24个没有重复数字的三位数
B.由数字1,2,3,4,能够组成16个没有重复数字的三位偶数
C.由数字1,2,3,4能够组成64个三位密码
D.由数字1,2,3,4能够组成28个比320大的三位数
√
√
解析:由数字1,2,3,4能够组成没有重复数字的三位数有4×3×2=24(个),故A正确;
若三位数是偶数,则个位可以是2,4,则共有没有重复数字的三位偶数有2×3×2=12(个),故B错误;
数字1,2,3,4能够组成的三位密码有4×4×4=64(个),故C正确;
若百位是4时,有4×4=16(个),
若百位是3,则十位可以是2,3,4,个位可以是1,2,3,4,共有3×4=12(个),则比320大的三位数有12+16=28(个),故D正确.故选ACD.
(2)我们把各位数字之和为6的四位数称为“四位合六数”(如1 203,1 005均是“四位合六数”),则首位为1的不同的“四位合六数”共有_____个.
解析:由题知后三位数字之和为5,
当一个位置为5时有005,050,500,共3个;
当两个位置和为5时有014,041,410,401,140,104,023,032,302,320,203,230,共12个;
当三个位置和为5时有113,131,311,122,212,221,共6个.
所以一共有3+12+6=21(个).
21
√
二 抽取与分配问题
(1)甲、乙、丙、丁四人各写一张贺卡,放在一起,再各抽取一张不是自己的贺卡,则不同取法的种数为( )
A.6 B.9
C.18 D.24
【解析】 不妨由甲先来取,共3种取法,而甲取到谁的贺卡,谁就第二个来取,也有3种取法,余下的人,都只有一种取法,所以不同取法共有3×3×1×1=9(种).故选B.
(2)甲、乙、丙、丁四名同学参加学校组织的植树活动,学校共组织了3个植树小组,每人只能参加一个植树小组,则甲、乙不在同一个植树小组的安排方法有________ 种.
【解析】 方法一(直接法):甲有3种参加方法,乙有2种参加方法,丙、丁均有3种参加方法,根据分步乘法计数原理可知,甲、乙不在同一个植树小组的安排方法有3×2×3×3=54(种).
方法二(间接法):如果没有任何限制,则有3×3×3×3=81种方法,甲、乙在同一个植树小组的安排方法有3×3×3=27(种),即甲、乙不在同一个植树小组有81-27=54种安排方法.
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解决抽取(分配)问题的常见类型及其解法
(1)当涉及对象数目不大时,一般选用枚举法、树状图法、框图法或者图表法.
(2)当涉及对象数目很大时,一般有两种方法:
①直接法:直接使用分类加法计数原理或分步乘法计数原理.一般地,若抽取是有顺序的就按分步进行;若按对象特征抽取的,则按分类进行.
②间接法:去掉限制条件计算所有的抽取方法数,然后减去所有不符合条件的抽取方法数即可.
√
[跟踪训练2] (1)从6名志愿者中选4人分别从事翻译、导游、导购、保洁四项不同的工作,若甲、乙两名志愿者不能从事翻译工作,则选派方案共有( )
A.280种 B.240种
C.180种 D.96种
解析:由于甲、乙不能从事翻译工作,因此翻译工作从余下的4名志愿者中选1人,有4种选法.后面三项工作的选法有5×4×3种,因此共有4×5×4×3=240种选派方案.故选B.
(2)设有编号为1,2,3,4,5的五个球和编号为1,2,3,4,5的五个盒子,现将这五个球放入这五个盒子内,要求每个盒子内放一个球,并且恰好有一个球的编号与盒子的编号相同,则这样的投放方法的种数为________.
解析:先选出1个小球,放到对应序号的盒子里,有5种情况,假设5号球放在5号盒子里,其余四个球的放法为(2,1,4,3),(2,3,4,1),(2,4,1,3),(3,1,4,2),(3,4,1,2),(3,4,2,1),(4,1,2,3),(4,3,1,2),(4,3,2,1)共9种,故所求投放方法种数为5×9=45.
45
√
三 涂色与种植问题
(1)中国是世界上最早发明雨伞的国家,伞是中国劳动人民一个重要的创造.如图所示的雨伞,其伞面被伞骨分成8个区域,每个区域分别印有数字1,2,3,…,8,现准备给该伞面的每个区域涂色,要求每个区域涂一种颜色,相邻两个区域所涂颜色不能相同,对称的两个区域(如区域1与区域5)所涂颜色相同.若有7种不同颜色的颜料可供选择,则不同的涂色方案有( )
A.1 050种 B.1 260种
C.1 302种 D.1 512种
【解析】 由题意可得,只需确定区域1,2,3,4的颜色,即可确定整个伞面的涂色.
先涂区域1,有7种选择;再涂区域2,有6种选择;
当区域3与区域1涂的颜色不同时,区域3有5种选择,剩下的区域4有5种选择;
当区域3与区域1涂的颜色相同时,剩下的区域4有6种选择.
故不同的涂色方案有7×6×(5×5+6)=1 302(种).故选C.
(2)有4种不同的作物可供选择种植在如图所示的4块试验田中,每块种植一种作物,相邻的试验田(有公共边)不能种植同一种作物,共有________种不同的种植方法.
A B
C D
84
【解析】 依题意,A与B,C种植作物不同,但与D种植作物可以相同,也可以不同,分两类:当A,D种植同种作物,则A,D有4种不同的种植方法,B有3种种植方法,C也有3种种植方法.由分步乘法计数原理,共有4×3×3=36种种植方法;
当A,D种植不同作物,则A有4种种植方法,D有3种种植方法,B有2种种植方法,C有2种种植方法.由分步乘法计数原理,共有4×3×2×2=48种种植方法.
综上所述,由分类加法计数原理,共有36+48=84种种植方法.
解决涂色(种植)问题的策略
(1)按区域的不同,以区域为主进行分步计数,用分步乘法计数原理计算.
(2)以颜色(种植作物)为主的分类讨论法,适用于“区域、点、线段”问题,用分类加法计数原理计算.
(3)对于不相邻的区域,常分为同色和不同色两类,这是常用的分类标准.
[跟踪训练3] (1)如图所示,将一个四棱锥的每一个顶点染上一种颜色,并使同一条棱上的两个端点异色,如果只有5种颜色可供使用,则不同染色方法的种数为( )
A.240 B.360
C.420 D.540
√
解析:按照S→A→B→C→D的顺序进行染色,按照A,C是否同色分类:
第一类,A,C同色,则有5×4×3×1×3=180种不同的染色方法.
第二类,A,C不同色,则有5×4×3×2×2=240种不同的染色方法.
根据分类加法计数原理,共有180+240=420种不同的染色方法.
(2)从黄瓜、白菜、油菜、扁豆4种蔬菜品种中选出3种,分别种在三块不同土质的土地上,其中黄瓜必须种植,则有________种不同的种植方法.
解析:方法一(直接法):若黄瓜种在第一块土地上,则有3×2=6种不同的种植方法;
同理,黄瓜种在第二块、第三块土地上,均有3×2=6种不同的种植方法.
故不同的种植方法共有6×3=18(种).
方法二(间接法):从4种蔬菜中选出3种,种在三块地上,有4×3×2=24(种),其中不种黄瓜有3×2×1=6(种),故共有24-6=18种不同的种植方法.
18
课堂巩固 自测
PART
02
第二部分
√
1.(教材P7T5改编)由1,2,3,4这四个数字组成的首位数字是1,且恰有三个相同数字的四位数有( )
A.9个 B.12个
C.15个 D.18个
解析:本题要求首位数字是1,且恰有三个相同的数字,用树状图表示为
由此可知共有12个.
√
2.(多选)现有4个兴趣小组,第一、二、三、四组分别有6人、7人、8人、9人,则下列说法正确的是( )
A.选1人为负责人的选法种数为30
B.每组选1名组长的选法种数为3 024
C.若推选2人发言,这2人需来自不同的小组,则不同的选法种数为335
D.若另有3名学生加入这4个小组,可自由选择小组,且第一组必有人选,则不同的选法有35种
√
√
解析:对于A,选1人为负责人的选法种数为6+7+8+9=30,故A正确;
对于B,每组选1名组长的选法种数为6×7×8×9=3 024,故B正确;
对于C,2人需来自不同的小组的选法种数为6×7+6×8+6×9+7×8+7×9+8×9=335,故C正确;
对于D,依题意,若不考虑限制,每个人有4种选择,共有43种选择,若第一组没有人选,每个人有3种选择,共有33种选择,所以不同的选法有43-33=37,故D错误.故选ABC.
3.用4种不同的颜色对图中5个区域涂色(4种颜色全部使用),要求每个区域涂一种颜色,相邻的区域不能涂相同的颜色,则不同的涂色方法有________种.
解析:先涂区域1,有4种选择,再涂区域2,有3种选择,接着涂区域3,有2种选择,最后剩下的两个区域共有2种选择.故不同的涂色方法有4×3×2×2=48(种).
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4.(教材P12T10改编)口袋中装有4个白球、4个黑球和10个红球,每个球有不同编号,现从中取出2个球.
(1)至少有一个白球的取法有多少种?
(2)两球的颜色不相同的取法有多少种?
解:根据题意分3类完成:
第一类:两球为白球和黑球有4×4=16种取法;第二类:两球为白球和红球有4×10=40种取法;
第三类:两球为黑球和红球有4×10=40种取法,所以共有16+40+40=96种取法.
1.已学习:(1)组数问题;(2)抽取与分配问题;(3)涂色与种植问题.
2.须贯通:(1)流程图描述“类中有步”与“步中有类”的不同:
类中有步图
步中有类图
(2)“类”与“步”可进一步地理解为:“类”用“+”连接,“步”用“×”连接,“类”独立,“步”连续,“类”标志一件事的完成,“步”则缺一不可.
3.应注意:分类标准不明确,会出现重复或遗漏问题;分步解决问题时,若上一步的方法影响了下一步的方法种数,则一定要分类.