人教B版（2019）高中数学选择性必修第二册 3.1.2 排列与排列数（共33张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教B版（2019）高中数学选择性必修第二册 3.1.2 排列与排列数（共33张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 885.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教B版（2019） | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2020-08-10 11:42:27 | ||
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文档简介
3.1.2 排列与排列数
课标阐释
思维脉络
1.正确理解排列的意义,掌握写出所有排列的方法,加深对分类讨论方法的理解,发展学生的抽象能力和逻辑思维能力.
2.掌握有关排列综合题的基本解法,提高分析问题和解决问题的能力,学会用分类讨论思想解决问题.
激趣诱思
知识点拨
“排列3”和“排列5”是中国体育彩票的两种类型,使用摇奖机、摇奖球进行摇奖.“排列3”“排列5”共同摇奖,一次摇出5个号码,“排列3”的中奖号码为当期摇出的全部中奖号码的前3位,“排列5”的中奖号码为当期摇出的全部中奖号码,每日进行开奖.
你能预测当天的中奖号码吗?
激趣诱思
知识点拨
一、排列的定义
一般地,从n个不同对象中,任取m(m≤n)个对象,按照一定的顺序排成一列,称为从n个不同对象中取出m个对象的一个排列.特别地,m=n时的排列(即取出所有对象的排列)称为全排列.
激趣诱思
知识点拨
名师点析 理解排列的定义应注意的问题
(1)排列的定义中包括两个基本内容,一是“取出元素”,二是“按一定顺序排列”.
(2)只有当对象完全相同,并且对象的排列顺序也完全相同时,两个排列才是同一个排列.
(3)定义中的“一定顺序”说明了排列的本质:有序.
(4)判断一个具体问题是不是排列问题,就看从n个不同对象中取出m个对象后,在安排这m个对象时是有序还是无序,有序就是排列问题,无序就不是排列问题.
(5)写出一个问题中的所有排列的基本方法有:字典排序法、树形图法、框图法.
激趣诱思
知识点拨
微练习
判断下列问题是否是排列问题:
(1)从1到10十个自然数中任取两个数组成平面直角坐标系内的点的坐标;
(2)从10名同学中随机抽取2名同学去学校参加座谈会;
(3)某商场有四个大门,从一个门进去,购买物品后再从另一个门出来的不同的出入方式.
解:(1)由于取出的两个数组成的点的坐标与哪一个数作为横坐标,哪一个数作为纵坐标的顺序有关,所以这是排列问题.
(2)抽取2人参加座谈会不用考虑2人的顺序,所以不是排列问题.
(3)因为从一门进,从另一门出是有顺序的,所以是排列问题.
激趣诱思
知识点拨
二、排列数的定义
从n个不同对象中取出m个对象的所有排列的个数,称为从n个不同对象中取出m个对象的排列数,用符号 表示.
名师点析 “排列”和“排列数”是两个不同的概念.排列是指“从n个不同对象中,任取m个对象,按照一定顺序排成一列”,它不是一个数,而是具体的一个排列(也就是具体的一件事);排列数是指“从n个不同的对象中取出m个对象的所有排列的个数”,它是一个数
微练习
写出从1,2,3,4四个数字中任取两个数字组成两位数的所有排列.
解:所有两位数是12,21,13,31,14,41,23,32,24,42,34,43,共有12个不同的两位数.
激趣诱思
知识点拨
三、排列数公式
1.排列数公式
名师点析 (1)这个公式只有在m,n∈N+,m≤n的情况下才成立(以后不再说明).
(2)公式右边是m个数的连乘积,它的第一个因数是n,后面的每一个因数都比它前面的因数少1,最后一个因数为(n-m+1).
2.排列数公式的阶乘表示
激趣诱思
知识点拨
微拓展
排列数的性质
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
排列数公式的应用
(2)用排列数表示(55-n)(56-n)…(69-n)(n∈N+,且n<55).
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 排列数的计算方法
1.排列数的计算主要是利用排列数的乘积公式进行,应用时注意:连续正整数的积可以写成某个排列数,其中最大的数是排列元素的总个数,而正整数(因式)的个数是选取元素的个数,这是排列数公式的逆用.
2.应用排列数公式的阶乘形式时,一般写出它们的式子后,再提取公因式,然后计算,这样往往会减少运算量.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
无限制条件的排列问题
例2(1)有5本不同的书,从中选3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?
(2)有5种不同的书(每种不少于3本),要买3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?
分析(1)从5本不同的书中选出3本分别送给3名同学,每人得到的书不同,属于求排列数问题;(2)给每人的书均可以从5种不同的书中任选1本,每人得到哪本书互相没有联系,要用分步乘法计数原理进行计算.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
解:(1)从5本不同的书中选出3本分别送给3名同学,对应于从5个不同元素中任取3个元素的一个排列,因此不同送法的种数是
=5×4×3=60,所以共有60种不同的送法.
(2)由于有5种不同的书,送给每个同学的每本书都有5种不同的选购方法,因此送给3名同学,每人各1本书的不同方法种数是5×5×5=125,所以共有125种不同的送法.
反思感悟 无限制条件的排列问题的求解策略
1.没有限制的排列问题,即对所排列的元素或所排列的位置没有特别的限制,这一类问题相对简单,分清元素和位置即可.
2.对于不属于排列的计数问题,注意利用计数原理求解.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练2将3张电影票分给10人中的3人,每人1张,共有 种不同的分法.?
解析:问题相当于从10个人中选出3个人,然后进行全排列,这是一个排列问题.故不同分法的种数为 =10×9×8=720.
答案:720
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
有限制条件的排列问题
例3有3名男生、4名女生,在下列不同要求下,求不同的排列方法总数.
(1)全体排成一行,其中甲只能在中间或者两边;
(2)全体排成一行,其中甲不在最左边,乙不在最右边;
(3)全体排成一行,其中男生必须排在一起;
(4)全体排成一行,男、女各不相邻;
(5)全体排成一行,其中甲、乙、丙三人从左至右的顺序不变;
(6)排成前后两排,前排3人,后排4人.
分析分析题意,确定限制条件,先排特殊位置或特殊元素,再排其他元素.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 1.排队问题中的限制条件主要是某人在或不在某位置,可采用位置分析法或元素分析法进行排列.应记住相邻、相间、定序、分排等常见问题的解法.
2.元素相邻和不相邻问题的解题策略
限制条件
解题策略
元素相邻
通常采用“捆绑”法,即把相邻元素看作一个整体参与其他元素的排列
元素不相邻
通常采用“插空”法,即先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻元素插在前面元素排列的空中
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练3有4名男生、5名女生,全体排成一行,问下列情形各有多少种不同的排法?
(1)甲不在中间,乙必在两端;
(2)甲不在左端,乙不在右端;
(3)男、女生分别排在一起;
(4)男女相间;
(5)男生不全相邻.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
例4用0,1,2,3,4,5这六个数字可以组成多少个无重复数字的(1)六位奇数?(2)个位数字不是5的六位数?(3)不大于4 310的四位偶数?
分析这是一道有限制条件的排列问题,每一问均应优先考虑限制条件,遵循特殊元素或特殊位置优先安排的原则.另外,还可以用间接法求解.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 排数字问题常见的解题方法
1.“两优先排法”:特殊元素优先排列,特殊位置优先填充.如“0”不排首位.
2.“分类讨论法”:按照某一标准将排列分成几类,然后按照分类加法计数原理进行计算.要注意以下两点:一是分类标准必须恰当;二是分类过程要做到不重不漏.
3.“排除法”:全排列数减去不符合条件的排列数.
4.“位置分析法”:按位置逐步讨论,把要求数字的每个数位排好.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
延伸探究 本例条件不变,可以组成多少个能被5整除的五位数?
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
分类讨论思想在排列中的应用
分类的要求:(1)类与类之间要互斥(保证不重复);
(2)总数要完备(保证不遗漏).
典例 从数字0,1,3,5,7中取出三个不同的数作系数,可以组成多少个不同的一元二次方程ax2+bx+c=0?其中有实根的方程有几个?
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
方法点睛 该题的限制条件较隐蔽,需仔细分析.一元二次方程中a≠0需要考虑到,而对于有实根的一元二次方程,需要考虑两点:一是a不为0;二是b2-4ac≥0.解决排列问题时,既要搞清哪些是特殊元素、特殊位置,又要根据问题进行合理地分类、分步,选择合适的解法.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
1.4·5·6·…·(n-1)·n等于( )
解析:原式可写成n×(n-1)×…×6×5×4,故选D.
答案:D
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
2.已知下列问题:
①从甲、乙、丙三名同学中选出两名分别参加数学和物理学习小组;
②从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动;
③从a,b,c,d四个字母中取出2个字母;
④从1,2,3,4四个数字中取出2个数字组成一个两位数.
其中是排列问题的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解析:①是排列问题,因为两名同学参加的学习小组与顺序有关;②不是排列问题,因为两名同学参加的活动与顺序无关;③不是排列问题,因为取出的两个字母与顺序无关;④是排列问题,因为取出的两个数字还需要按顺序排列.
答案:B
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
3.由数字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
4.甲、乙、丙、丁四人轮流读同一本书,则甲首先读的安排方法有 种.?
解析:甲在首位,相当于乙、丙、丁全排列,即有 =6种.
答案:6
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
5.7名班委有7种不同的职务,甲、乙、丙三人在7名班委中,现对7名班委进行职务具体分工.
(1)若正、副班长两职只能从甲、乙、丙三人中选两人担任,有多少种不同的分工方案?
(2)若正、副班长两职至少要选甲、乙、丙三人中的一人担任,有多少种不同的分工方案?
课标阐释
思维脉络
1.正确理解排列的意义,掌握写出所有排列的方法,加深对分类讨论方法的理解,发展学生的抽象能力和逻辑思维能力.
2.掌握有关排列综合题的基本解法,提高分析问题和解决问题的能力,学会用分类讨论思想解决问题.
激趣诱思
知识点拨
“排列3”和“排列5”是中国体育彩票的两种类型,使用摇奖机、摇奖球进行摇奖.“排列3”“排列5”共同摇奖,一次摇出5个号码,“排列3”的中奖号码为当期摇出的全部中奖号码的前3位,“排列5”的中奖号码为当期摇出的全部中奖号码,每日进行开奖.
你能预测当天的中奖号码吗?
激趣诱思
知识点拨
一、排列的定义
一般地,从n个不同对象中,任取m(m≤n)个对象,按照一定的顺序排成一列,称为从n个不同对象中取出m个对象的一个排列.特别地,m=n时的排列(即取出所有对象的排列)称为全排列.
激趣诱思
知识点拨
名师点析 理解排列的定义应注意的问题
(1)排列的定义中包括两个基本内容,一是“取出元素”,二是“按一定顺序排列”.
(2)只有当对象完全相同,并且对象的排列顺序也完全相同时,两个排列才是同一个排列.
(3)定义中的“一定顺序”说明了排列的本质:有序.
(4)判断一个具体问题是不是排列问题,就看从n个不同对象中取出m个对象后,在安排这m个对象时是有序还是无序,有序就是排列问题,无序就不是排列问题.
(5)写出一个问题中的所有排列的基本方法有:字典排序法、树形图法、框图法.
激趣诱思
知识点拨
微练习
判断下列问题是否是排列问题:
(1)从1到10十个自然数中任取两个数组成平面直角坐标系内的点的坐标;
(2)从10名同学中随机抽取2名同学去学校参加座谈会;
(3)某商场有四个大门,从一个门进去,购买物品后再从另一个门出来的不同的出入方式.
解:(1)由于取出的两个数组成的点的坐标与哪一个数作为横坐标,哪一个数作为纵坐标的顺序有关,所以这是排列问题.
(2)抽取2人参加座谈会不用考虑2人的顺序,所以不是排列问题.
(3)因为从一门进,从另一门出是有顺序的,所以是排列问题.
激趣诱思
知识点拨
二、排列数的定义
从n个不同对象中取出m个对象的所有排列的个数,称为从n个不同对象中取出m个对象的排列数,用符号 表示.
名师点析 “排列”和“排列数”是两个不同的概念.排列是指“从n个不同对象中,任取m个对象,按照一定顺序排成一列”,它不是一个数,而是具体的一个排列(也就是具体的一件事);排列数是指“从n个不同的对象中取出m个对象的所有排列的个数”,它是一个数
微练习
写出从1,2,3,4四个数字中任取两个数字组成两位数的所有排列.
解:所有两位数是12,21,13,31,14,41,23,32,24,42,34,43,共有12个不同的两位数.
激趣诱思
知识点拨
三、排列数公式
1.排列数公式
名师点析 (1)这个公式只有在m,n∈N+,m≤n的情况下才成立(以后不再说明).
(2)公式右边是m个数的连乘积,它的第一个因数是n,后面的每一个因数都比它前面的因数少1,最后一个因数为(n-m+1).
2.排列数公式的阶乘表示
激趣诱思
知识点拨
微拓展
排列数的性质
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
排列数公式的应用
(2)用排列数表示(55-n)(56-n)…(69-n)(n∈N+,且n<55).
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 排列数的计算方法
1.排列数的计算主要是利用排列数的乘积公式进行,应用时注意:连续正整数的积可以写成某个排列数,其中最大的数是排列元素的总个数,而正整数(因式)的个数是选取元素的个数,这是排列数公式的逆用.
2.应用排列数公式的阶乘形式时,一般写出它们的式子后,再提取公因式,然后计算,这样往往会减少运算量.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
无限制条件的排列问题
例2(1)有5本不同的书,从中选3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?
(2)有5种不同的书(每种不少于3本),要买3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?
分析(1)从5本不同的书中选出3本分别送给3名同学,每人得到的书不同,属于求排列数问题;(2)给每人的书均可以从5种不同的书中任选1本,每人得到哪本书互相没有联系,要用分步乘法计数原理进行计算.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
解:(1)从5本不同的书中选出3本分别送给3名同学,对应于从5个不同元素中任取3个元素的一个排列,因此不同送法的种数是
=5×4×3=60,所以共有60种不同的送法.
(2)由于有5种不同的书,送给每个同学的每本书都有5种不同的选购方法,因此送给3名同学,每人各1本书的不同方法种数是5×5×5=125,所以共有125种不同的送法.
反思感悟 无限制条件的排列问题的求解策略
1.没有限制的排列问题,即对所排列的元素或所排列的位置没有特别的限制,这一类问题相对简单,分清元素和位置即可.
2.对于不属于排列的计数问题,注意利用计数原理求解.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练2将3张电影票分给10人中的3人,每人1张,共有 种不同的分法.?
解析:问题相当于从10个人中选出3个人,然后进行全排列,这是一个排列问题.故不同分法的种数为 =10×9×8=720.
答案:720
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
有限制条件的排列问题
例3有3名男生、4名女生,在下列不同要求下,求不同的排列方法总数.
(1)全体排成一行,其中甲只能在中间或者两边;
(2)全体排成一行,其中甲不在最左边,乙不在最右边;
(3)全体排成一行,其中男生必须排在一起;
(4)全体排成一行,男、女各不相邻;
(5)全体排成一行,其中甲、乙、丙三人从左至右的顺序不变;
(6)排成前后两排,前排3人,后排4人.
分析分析题意,确定限制条件,先排特殊位置或特殊元素,再排其他元素.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 1.排队问题中的限制条件主要是某人在或不在某位置,可采用位置分析法或元素分析法进行排列.应记住相邻、相间、定序、分排等常见问题的解法.
2.元素相邻和不相邻问题的解题策略
限制条件
解题策略
元素相邻
通常采用“捆绑”法,即把相邻元素看作一个整体参与其他元素的排列
元素不相邻
通常采用“插空”法,即先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻元素插在前面元素排列的空中
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练3有4名男生、5名女生,全体排成一行,问下列情形各有多少种不同的排法?
(1)甲不在中间,乙必在两端;
(2)甲不在左端,乙不在右端;
(3)男、女生分别排在一起;
(4)男女相间;
(5)男生不全相邻.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
例4用0,1,2,3,4,5这六个数字可以组成多少个无重复数字的(1)六位奇数?(2)个位数字不是5的六位数?(3)不大于4 310的四位偶数?
分析这是一道有限制条件的排列问题,每一问均应优先考虑限制条件,遵循特殊元素或特殊位置优先安排的原则.另外,还可以用间接法求解.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟 排数字问题常见的解题方法
1.“两优先排法”:特殊元素优先排列,特殊位置优先填充.如“0”不排首位.
2.“分类讨论法”:按照某一标准将排列分成几类,然后按照分类加法计数原理进行计算.要注意以下两点:一是分类标准必须恰当;二是分类过程要做到不重不漏.
3.“排除法”:全排列数减去不符合条件的排列数.
4.“位置分析法”:按位置逐步讨论,把要求数字的每个数位排好.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
延伸探究 本例条件不变,可以组成多少个能被5整除的五位数?
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
分类讨论思想在排列中的应用
分类的要求:(1)类与类之间要互斥(保证不重复);
(2)总数要完备(保证不遗漏).
典例 从数字0,1,3,5,7中取出三个不同的数作系数,可以组成多少个不同的一元二次方程ax2+bx+c=0?其中有实根的方程有几个?
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
方法点睛 该题的限制条件较隐蔽,需仔细分析.一元二次方程中a≠0需要考虑到,而对于有实根的一元二次方程,需要考虑两点:一是a不为0;二是b2-4ac≥0.解决排列问题时,既要搞清哪些是特殊元素、特殊位置,又要根据问题进行合理地分类、分步,选择合适的解法.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
1.4·5·6·…·(n-1)·n等于( )
解析:原式可写成n×(n-1)×…×6×5×4,故选D.
答案:D
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
2.已知下列问题:
①从甲、乙、丙三名同学中选出两名分别参加数学和物理学习小组;
②从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动;
③从a,b,c,d四个字母中取出2个字母;
④从1,2,3,4四个数字中取出2个数字组成一个两位数.
其中是排列问题的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解析:①是排列问题,因为两名同学参加的学习小组与顺序有关;②不是排列问题,因为两名同学参加的活动与顺序无关;③不是排列问题,因为取出的两个字母与顺序无关;④是排列问题,因为取出的两个数字还需要按顺序排列.
答案:B
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
3.由数字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
4.甲、乙、丙、丁四人轮流读同一本书,则甲首先读的安排方法有 种.?
解析:甲在首位,相当于乙、丙、丁全排列,即有 =6种.
答案:6
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
5.7名班委有7种不同的职务,甲、乙、丙三人在7名班委中,现对7名班委进行职务具体分工.
(1)若正、副班长两职只能从甲、乙、丙三人中选两人担任,有多少种不同的分工方案?
(2)若正、副班长两职至少要选甲、乙、丙三人中的一人担任,有多少种不同的分工方案?