选修2-3 第一章§1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理(2)
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学习目标
1. 能根据具体问题的特征,选择运用分类计数原理、分步计数原理;
2. 能综合运用两个原理解决一些简单的实际问题;
3. 会用列举法解一些简单问题,并体会两个原理的作用.
学习过程
一、课前准备
复习:什么是分类计数原理?什么是分步计数原理?它们在使用时的主要区别是什么?
二、新课导学
※ 学习探究
探究任务一:两个原理的应用
问题:给程序模块命名,需要用3个字符,其中首字符要求用字母A~G或U~Z, 后两个要求用数字1~9.问最多可以给多少个程序命名?
新知:用两个计数原理解决计数问题时,最重要的是在开始计算之前进行仔细分析,正确选择是分类还是分步.分类要做到“不重不漏”,分类后再分别对每一类进行计数,最后用加法原理求和;分步要做到“步骤完整”,完成所有步骤,恰好完成任务.
反思:在实际问题中,一个问题可能同时使用两个原理,有时还可能多次使用同一原理.
※ 典型例题
例1、核糖核酸(RNA)分子是生物细胞中发现的化学成分.一个RNA分子是一个有着数百个甚至数千个位置的长链,长链中每一个位置上都由一种称为碱基的化学成分所占据.总共有4中不同的碱基,分别是A,C,G,U表示.在一个RNA分子中,各种碱基能够以任意次序出现,所以在任意位置上的碱基与其他位置的碱基无关.假设有一类RNA分子有100个碱基组成,那么能有多少种不同的RNA分子?
变式1:电子元件很容易实现电路的通与断,电位的高与低等两种状态,而这也是最容易控制的两种状态.因此计算机内部就采用了每一位只有0或1两种数字的计数法,即二进制.为了使计算机能够识别字符,需要对字符进行编码,每个字符可以用一个或两个字节来表示,其中字节是计算机中数据存储的最小计量单位,每个字节由8个二进制位构成.问:
一个字节(8位)最多可以表示多少个不同的字符?
计算机汉字国标码包含了6763个汉字,一个汉字为一个字符,要对这些汉字进行编码,每个汉字至少要用多少个字节表示?
小结:使用分步计数原理时,要注意各步中所有的可能情况,做到不重不漏.
例2、计算机编程人员在编好程序以后需要对程序进行测试.程序员需要知道到底有多少条执行路径,以便知道需要提供多少个测试数据.一般地,一个程序模块由许多子模块组成.如图,它是一个具有许多执行路径的程序模块.问:这个程序模块有多少条执行路径?
例3、随着人们生活水平的提高,某城市家庭汽车拥有量迅速增长,汽车牌照号码需要扩容.交通管理部门出台了一种汽车牌照组成办法,每一个汽车牌照都必须有3个不重复的英文字母和3个不重复的阿拉伯数字,并且3个字母必须合成一组出现,3个数字也必须合成一组出现.那么这种办法共能给多少辆汽车上牌照?
变式2:某商场有6个门,如果某人从其中的任意一个门进入商场,并且要求从其他的门出去,共有多少种不同的进出商场的方式?
变式3:由数字0,1,2,3,4可以组成多少个三位数?(各位上的数允许重复)
※染色问题
例4、如图,要给地图A、B、C、D四个区域分别涂上3种不同颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,不同的涂色方案有多少种?
变式4:(1)某班宣传小组要出一期向英雄学习的专刊,现有红、黄、白、绿、蓝5种颜色的粉笔供选用,要求在黑板中A、B、C、D每一部分只写一种颜色,如图所示,相邻两块颜色不同,则不同颜色的书写方法共有________种.
(2)用红、黄、蓝3种颜色给下图中① ② ③ ④ ⑤五个区域涂色,要求相邻两个区域的颜色不同,有多少种不同的涂法?
三、总结提升
1. 正确选择是分类还是分步的方法;
2. 分类要做到“不重不漏”,分步要做到“步骤完整”.
课后作业
一、基础训练题
1.要把3张不同的电影票分给10个人,每人最多一张,则有不同的分法种数是( )
A.2160 B.720 C.240 D.120
2.把10个苹果分成三堆,要求每堆至少有1个,至多5个,则不同的分法共有( )
A.4种 B.5种 C.6种 D.7种
3.将一个四棱锥的每个顶点染上一种颜色,并使同一条棱上的两端异色,若只有5种颜色可供使用,则不同的染色方法总数为( )种.( )2·1·c·n·j·y
A.240 B.300 C.360 D.420
4.已知函数y=ax2+bx+c,其中a,b,c∈{0,1,2,3,4},则不同的二次函数的个数共有( )
A.125个 B.15个 C.100个 D.10个
5.甲、乙两人从4门课程中各选修2门,则甲 、乙所选的课程中恰有1门相同的选法有( )
A.6种 B.12种 C.24种 D.30种
6.将5名世博会志愿者全部分配给4个不同的地方服务,不同的分配方案有( )
A.8 B.15 C.512 D.1024
7.如图,某电子器件是由三个电阻组成的回路,其中共有6个焊接点A、B、C、D、E、F,如果某个焊接点脱落,整个电路就会不通,现在电路不通了,那么焊接点脱落的可能性共有( )
A.6种 B.36种 C.63种 D.64种
8.如图,某段电路由五个电阻组成,其中共有6个焊接点A、B、C、D、E、F,如果某个焊接点脱落,该段电路就会不通,现在电路MN间没有电流通过,那么焊接点脱落的可能性共有( )
A.14种 B.49种 C.16种 D.64种
9.完成某项工作需4个步骤,每一步方法数相等,完成这项工作共有81种方法,改革后完成这项工作减少了一个步骤,改革后完成这项工作有________种方法.21世纪教育网版权所有
10.如下图的阴影部分由方格纸上3个小方格组成,我们称这样的图案为L形,那么在由3×5个小方格组成的方格纸上可以画出不同位置的L形图案的个数为________.(注:其他方向的也是L形)
11.现有高一4个班学生34人,其中一、二、三、四班分别有7人,8人,9人,10人.他们自愿组成数学课外活动小组.
(1)选其中一人为负责人,有多少种不同的选法?
(2)每班选一名组长,有多少种不同的选法?
(3)推选二人作中心发言,这二人需来自不同的班级,有多少种不同的选法?
12.用n种不同颜色为下列两块广告牌着色(如图甲、乙),要求在①,②,③,④四个区域中相邻(有公共边界)的区域不用同一种颜色.21·世纪*教育网
(1)若n=6,为甲着色时共有多少种不同方法? (2)若为乙着色时共有120种不同方法,求n.
二、提高训练题
13.同室四人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有( )
A.6种 B.9种 C.11种 D.23种
14.1800的正约数有________个.
15.用1,2,3,4四个数字组成可有重复数字的三位数,这些数从小到大构成数列{an}.
(1)这个数列共有多少项? (2)若an=341,求n.
选修2-3 第一章§1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理(2)参考答案
1、[答案] B
[解析] 10×9×8=720(种).
2、[答案] A
[解析] 分类考虑,
若最少一堆是1个,那由至多5个知另两堆分别为4个、5个,只有一种分法;
若最少一堆是2个,则由3+5=4+4知有2种分法;
若最少一堆是3个,则另两堆为3个、4个,故共有分法1+2+1=4种.
3、[答案] D
[解析] 如图,四棱锥S-ABCD,按S→A→B→C→D依次染色,
当A,C同色时有5×4×3×1×3=180(种).2-1-c-n-j-y
当A,C不同色时,有5×4×3×2×2=240(种).
因此共有180+240=420(种).
4、[答案] C
[解析] 由题意可得a≠0,可分以下几类,
第一类:b=0,c≠0,此时a有4种选择,c也有4种选择,共有4×4=16个不同的函数;
第二类:c=0,b≠0,此时a有4种选择,b也有4种选择,共有4×4=16个不同的函数;
第三类:b≠0,c≠0,此时a,b,c都各有4种选择,共有4×4×4=64个不同的函数;
第四类:b=0,c=0,此时a有4种选择,共有4个不同的函数.
由分类加法计数原理,可确定不同的二次函数共有N=16+16+64+4=100(个).故选C.
5、[答案] C
[解析] 分步完成.首先甲 、乙两人从4门课程中同选1门,有4种方法,
其次由甲从剩下的3门课程中任选1门,有3种方法,
最后乙从剩下的2门课程中任选1门,有2种方法,
于是,甲、乙所选的课程中恰有1门相同的选法共有4×3×2=24种,故选C.
6、[答案] D
[解析] 由分步计数原理得4×4×4×4×4=1024,故选D.
7、[答案] C
[解析] 每个焊接点都有正常与脱落两种情况,只要有一个脱落电路即不通,
∴共有26-1=63种.故选C.
8、[答案] B
[解析] 支路A、B、C有23-1=7种.支路D、E、F有23-1=7种.
∴共有7×7=49种,故选B.
9、[答案] 27
[解析] 设每一步骤有n种方法,则n4=81,∴n=3.
减少一个步骤后,共有3×3×3=27(种).
10、[答案] 32
[解析] 每四个小正方形图案都可画出四个不同的L形图案,
该图中共有8个这样的小正方形.
故可画出不同的位置的L型图案的个数为4×8=32.2om
解 (1)分四类,第一类,从一班学生中选1人有7种选法;
第二类,从二班学生中选1人有8种选法;
第三类,从三班学生中选1人有9种选法;
第四类,从四班学生中选1人有10种选法,
所以共有不同的选法7+8+9+10=34(种).【来源:21·世纪·教育·网】
分四步,第一、二、三、四步分别从一、二、三、四班学生中选一人任组长,
所以共有不同的选法7×8×9×10=5040(种).
分六类,每一类又分两步,
从一、二班学生中各选1人,有7×8种不同的选法;
从一、三班学生中各选1人,有7×9种不同的选法;
从一、四班学生中各选1人,有7×10种不同的选法;
从二、三班学生中各选1人,有8×9种不同的选法;
从二、四班学生中各选1人,有8×10种不同的选法;
从三、四班学生中各选1人,有9×10种不同的选法.
所以共有不同的选法7×8+7×9+7×10+8×9+8×10+9×10=431(种).21教育网
12、解 完成着色这件事,共分四个步骤,可依次考虑为①、②、③、④着色时各自的方法数,再由乘法原理确定总的着色方法数.
(1)为①着色有6种方法,为②着色有5种方法,为③着色有4种方法,为④着色也只有4种方法.
∴共有着色方法6×5×4×4=480(种);
(2)与(1)的区别在于与④相邻的区域由两块变成了三块,同理,不同的着色方法数是n(n-1)·(n-2)(n-3).www-2-1-cnjy-com
由n(n-1)(n-2)(n-3)=120,
∴(n2-3n)(n2-3n+2)-120=0.
即(n2-3n)2+2(n2-3n)-12×10=0.
∴n2-3n-10=0.
∴n=5.
13、[答案] B
[解析] 解法1:设四人A,B,C,D写的贺年卡分别是a,b,c,d,
当A拿贺年卡b,则B可拿a,c,d中的任何一张,
即B拿a,C拿d,D拿c或B拿c,D拿a,C拿d或B拿d,C拿a,D拿c,
所以A拿b时有三种不同的分配方式.
同理,A拿c,d时也各有三种不同的分配方式.由分类加法计数原理,
四张贺年卡共有3+3+3=9(种)分配方式.
解法2:让四人A,B,C,D依次拿一张别人送出的贺年卡,如果A先拿,有3种,
此时被A拿走的那张贺年卡的人也有3种不同的取法.
接下来,剩下的两个人都各只有1种取法,由分类乘法计数原理,
四张贺年卡不同的分配方式有3×3×1×1=9(种).
[点评] 本题是分类计数原理的实际应用,首先考虑x,y的取值均为正整数,且其和不能超过6,同时注意(x,y)是有序数对,如(1,2)与(2,1)是不同的数对,故可按x或y的取值进行分类解决.计数的关键是抓住完成一件事是分类还是分步,一个类别内又要分成几个步骤,一个步骤是否又会分若干类.
14、[答案] 36
[解析] ∵1800=23×32×52,∴1800的正约数有4×3×3=36个.
解 (1)依题意知,这个数列的项数就是由1,2,3,4组成有重复数字的三位数的个数,
每一个位置都有4种取法.因此共有4×4×4=64项. 21*cnjy*com
比341小的数分为两类:
第一类:百位数字是1或2,有2×4×4=32个;
第二类:百位数字是3,十位数可以是1,2,3,有3×4=12个.【来源:21cnj*y.co*m】
因此比341小的数字有32+12=44个,所以n=45.