223520-15240专题一
计数原理的应用
专题一
计数原理的应用
【必备知识点】
1.分类加法计数原理:
完成一件事,有类办法.在第1类办法中有种不同方法,在第2类办法中有种不同的方法,……,在第类办法中有种不同方法,那么完成这件事共有种不同的方法.
2.分步乘法计数原理
“做一件事,完成它需要分成n个步骤”,就是说完成这件事的任何一种方法,都要分成n个步骤,要完成这件事必须并且只需连续完成这n个步骤后,这件事才算完成.
3.分类计数原理和分步计数原理的区别:
两个原理的区别在于一个和分类有关,一个和分步有关.
完成一件事的方法种数若需“分类”思考,则这n类办法是相互独立的,且无论哪一类办法中的哪一种方法都能单独完成这件事,则用加法原理;
若完成某件事需分n个步骤,这n个步骤相互依存,具有连续性,当且仅当这n个步骤依次都完成后,这件事才算完成,则完成这件事的方法的种数需用乘法原理计算.
4.
应用两个原理的分别要注意:
若用分类计数原理,要做到“不重不漏”,分类后再分别对每一类进行计数,最后用分类计数原理,即加法原理求和得到总数;
若用分步计数原理,要做到步骤“完整”——完成了所有步骤,恰好完成所有任务,当然步与步之间要相互独立.分步后再计算每一步的方法数,最后根据分步计数原理,即乘法原理把完成每一步的方法数相乘得到总数.
5.利用两个基本原理解决具体问题时的方法技巧:
利用两个基本原理解决具体问题,关键环节是分类或者分步。类与步的关系式辩证的。有些问题需要先分类,再在每一类里再分步;有些问题需要先分步,再在每一步里再分类,等等。到底采用何种顺序分类与分步,要看类的趋势和步的趋势谁大谁小。下面用用流程图直观描述。
(1)类中有步情形
从A到B算作一件事的完成。完成这件事有两类办法,在第1类办法中有3步,在第2类办法中有2步,每步的方法数见箭线下面的mi,i=1,2,3,4,5。
完成A→B这件事,共有方法数为m1m2m3+m4m5。
(2)步中有类情形
从A到D算作完成一件事,简单地记为A→D。完成A→D这件事,需要经历三步,即A→B,B→C,C→D。其中B→C这步又分为三类,这就是步中有类。箭线下面的mi(i=1,2,3,4,5)表示相应步的方法数。
完成A→D这件事,共有方法数为m1(m2+m3+m4)m5。
【典例展示】
例(山东)用0,1,……,9,十个数学,可以组成有重复数字的三位数的个数为(
)
A.243
B.252
C.261
D.279
【解析】由题意可得,此题属于分步问题.
用0,1,……,9十个数字组成三位数(可有重复数字)的个数为9×10×10=900,组成没有重复数学的三位数的个数为9×9×8=648,则组成有重复数学的三位数的个数为900-648=252,故选B
答案:B
例2
一名高中毕业生在填写高考志愿表中的第一批中的第一志愿(学校)和第一专业时了解到A、B两所大学各有一些自己感兴趣的专业,具体情况如下:
那么,这名同学不同的填法共有多少种?
【解析】
这名同学可以选择A、B两所大学中的一所.在A大学中有5种专业选择方法,在B大学中有4种专业选择方法.因此根据分类加法计数原理,这名同学可能的专业选择共有5+4=9(种).
例3:设某班有男生30名,女生24名.
现要从中选出男、女生各一名代表班级参加比赛,共有多少种不同的选法?
【解析】第
1
步,从
30
名男生中选出1人,有30种不同选择;
第
2
步,从24
名女生中选出1人,有
24
种不同选择.根据分步乘法计数原理,共有30×24
=720
种不同的选法.
例4.体育场南侧有4个大门,北侧有3个大门,某学生到该体育场练跑步,则他进出门的方案有(
)
A.12
种
B.7种 C.24种
D.49种
【解析】
错解:学生进出体育场大门需分两类,一类从北边的4个门进,一类从南侧的3个门进,由分类计数原理,共有7种方案.
∴选B
错因:没有审清题意.本题不仅要考虑从哪个门进,还需考虑从哪个门出,应该用分步计数原理去解题.
正解:学生进门有7种选择,同样出门也有7种选择,由分步计数原理,该学生的进出门方案有7×7=49种.
∴应选D.
例5:
某单位职工义务献血,在体检合格的人中,O型血的共有28人,
A型血的共有7人,B型血的共有9人,AB型血的共有3人.
(1)从中任选1人去献血,有多少种不同的选法?
(2)从四种血型的人中各选1人去献血,有多少种不同的选法?
【解析】
(1)任选1人去献血,即无论选哪种血型的哪一个人,这件“任选1人去献血”的事情已做完,故由分类加法计数原理,共有种不同的选法。
(2)要从四种血型的人中各选人,即要在每种血型的人中依次选出1人后,这件“各选人去献血”的事情才完成,由分步乘法计数原理,共有种不同的选法。
例6书架上放有3本不同的数学书,5本不同的语文书,6本不同的英语书。若从这些书中取不同的科目的书两本,有多少种不同的取法。
【解析】
(1)第一类:当取1本数学书1本语文书时,分两步完成:
第一步取数学书,有3种不同的报名方法;
第二步取语文书,有5种不同方法;
则共有3×5种不同结果.
(2)第二类:当取1本数学书1本英语书时,分两步完成:
第一步取数学书,有3种不同的报名方法;
第二步取英语书,有6种不同方法;
则共有3×6种不同结果.
(3)第三类:当取1本语文书1本英语书时,分两步完成:
第一步取语文书,有5种不同的报名方法;
第二步取英语书,有6种不同方法;
则共有5×6种不同结果.
故共得到的不同的取法种数是:3×5+3×6+5×6=63(种)。
【思路总结与方法】
思路:解决这个问题首先要确定所给问题的类别.再根据问题类别采用相应的计数原理进行计算求出方法的个数.
解题步骤:
①确定所给问题是“分类”问题还是“分步”问题
②根据分类加法计数原理或分步乘法计数原理列出算式.
③求出方法总数.
【巩固练习】
1.书架上有不同的语文书10本,不同的英语书7本,不同的数学书5本,现从中任选一本阅读,不同的选法有(
).
A.22种
B.350种
C.32种
D.20种
【答案】应用分类加法计数原理:10+7+5=22(种),故选A。
2.从甲地到乙地,一天中,有火车2班,汽车3班,飞机2班,,那么从甲地到乙地共有
种不同的走法。
【答案】完成这件事,有三类方法:
第一类是乘火车,有2种不同方法;
第二类是乘汽车,有3种不同方法;
第三类是乘飞机,有2种不同方法。
则完成这件事,依分类加法计数原理,共有N=2+3+2=7种不同方法。
3.体育场南侧有4个大门,北侧有3个大门,某学生到该体育场练跑步,则他进出门的方案有 (
)
A.12
种
B.7种 C.24种
D.49种
【解析】
错解:学生进出体育场大门需分两类,一类从北边的4个门进,一类从南侧的3个门进,由分类计数原理,共有7种方案.
∴选B
错因:没有审清题意.本题不仅要考虑从哪个门进,还需考虑从哪个门出,应该用分步计数原理去解题.
正解:学生进门有7种选择,同样出门也有7种选择,由分步计数原理,该学生的进出门方案有7×7=49种.
∴应选D.
4.的展开式中共有多少项?
【答案】
。因为展开式的每一项都是从第一括号中取一项,再从第二括号中取一项,再从第三括号中取一项,相乘而得到的,根据分步计数原理共有=项。
5.四名运动员争夺三项冠军,不同的结果最多有多少种?
【答案】64;
事件实际上是确定三项冠军的得主,“由冠军到运动员”,完成这件事分三步.:
第一步确定第一项冠军的得主,有4种不同结果;
第二步确定第二项冠军的得主,有4种不同结果;
第三步确定第三项冠军得主,有4种不同结果.
则共有4×4×4=64种不同结果。
6.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?
false
【答案】
按地图A、B、C、D四个区域依次分四步完成,
第一步,
m1
=
3
种,
第二步,
m2
=
2
种,
第三步,
m3
=
1
种,
第四步,
m4
=
1
种,
所以根据乘法原理,
得到不同的涂色方案种数共有N
=
3
×
2
×1×1
=
6
7.的展开式中共有多少项?
【答案】
。因为展开式的每一项都是从第一括号中取一项,再从第二括号中取一项,再从第三括号中取一项,相乘而得到的,根据分步计数原理共有=项。
8.四名运动员争夺三项冠军,不同的结果最多有多少种?
【答案】64;
事件实际上是确定三项冠军的得主,“由冠军到运动员”,完成这件事分三步.:
第一步确定第一项冠军的得主,有4种不同结果;
第二步确定第二项冠军的得主,有4种不同结果;
第三步确定第三项冠军得主,有4种不同结果.
则共有4×4×4=64种不同结果。
9.集合A={1,2,-3},B={-1,-2,3,4}.现从A、B中各取一个元素作为点P(x,y)的坐标.
(1)可以得到多少个不同的点?
(2)在这些点中,位于第一象限的有几个?
【答案】
(1)一个点的坐标由x、y两个元素确定,若它们有一个不同,则表示不同的点,可分为两类:
第一类:选A中的元素为x,B中的元素为y,有3×4=12个不同的点;
第二类:选A中的元素为y,B中的元素为x,有4×3=12个不同的点;
由分类计数原理得不同点的个数为12+12=24(个).
(2)第一象限内的点,即x、y必须为正数,从而只能取A、B中的正数,同样可分为两类,同(1).
由分类计数原理得适合题意的不同点的个数为2×2+2×2=8(个).
10.在1~20共20个整数中取两个数相加,使其和为偶数的不同取法共有多少种?
【答案】90;
取与取是同一种取法.分类标准为两加数的奇偶性,
第一类,偶偶相加,由分步计数原理得(10×9)/2=45种取法;
第二类,奇奇相加,也有(10×9)/2=45种取法.
根据分类计数原理共有45+45=90种不同取法.
11.用5种不同颜色给图中A,B,C,D四个区域涂色,每个区域涂一种
颜色.
若要求相邻(有公共边)的区域涂不同颜色,那么共有多少种不同的
347789543815D
B
C
A
D
B
C
A
涂色方法?
1
2
3
4
【答案】
如图所示,将4个小方格依次编号为1,2,3,4,第1个小方格可以从5种颜色中任取一种颜色涂上,有5种不同的涂法.
(1)当第2个、第3个小方格涂不同颜色时,有12种不同的涂法,第4个小方格有3种不同的涂法.由分步计数原理可知,有5×12×3=180种不同的涂法;
(2)当第2个、第3个小方格涂相同颜色时,有4种涂法,由于相邻两格不同色,因此,第4个小方格也有4种不同的涂法,由分步计数原理可知.有5×4×4=80种不同的涂法.
由分类加法计数原理可得,共有180+80=260种不同的涂法.
【课后练习】
一、选择题
1.某班有男生26人,女生24人,从中选一位担任学习委员,不同的选法有(
).
A.50种
B.26种
C.24种
D.616种
2.将3个不同的小球放入4个盒子中,则不同放法种数有(
).
A.81种
B.64种
C.12种
D.14种
3.已知x∈{2,3,7},y∈{-31,-24,4},则x·y可表示不同的值的个数是(
).
A.1+1=2
B.1+1+1=3
C.2×3=6
D.3×3=9
4.4位同学各从甲、乙、丙3门课程中选修1门,则恰有2人选修课程甲的不同选法共有(
).
A.12种
B.24种
C.30种
D.36种
5.有不同的红球8个,不同的白球7个,不同的黄球6个,现从中任取不同的颜色的球两个,不同的取法有(
).
A.21×20=420种
B.8+7+6=21种
C.8×7+7×6+8×6=146种
D.8×7×6=336种
6.某邮局只有0.60元、0.80元、1.10元,面值的三种邮票,现有需要邮资7.50元的邮件,则恰好够邮资最少要购买邮票(
).
A.7张
B.8张
C.9张
D.10张
二、填空题
7.某商业大楼有8个门供顾客出入,某顾客从任一门进入,从另一门走出,则不同的走法种数为________.
8.甲、乙、丙3人站到共有7级的台阶上,若每级台阶最多站2人,同一级台阶上的人不区分站的位置,则不同的站法种数是________(用数字作答).
9.由三个数字组成的号码锁,每个号码可取0,1,2,…,9中任意一个数字,不同的开锁号码设计共有________个.
10.
现在从4名同学中选出2人去参加“数学”“语文”竞赛,要求每科只有一人参加,每人参加一科,则不同的参赛方法有
种。
三、解答题
11.已知集合是平面上的点,.[]
(1)可表示平面上多少个不同的点?
(2)可表示多少个坐标轴上的点?
12.(1)4名同学选报跑步、跳高、跳远三个项目,每人报一项,共有多少种报名方法?
(2)4名同学争夺跑步、跳高、跳远三项冠军,共有多少种可能的结果?
13.某校高中一年级一班有优秀团员8人,二班有优秀团员10人,三班有优秀团员6人,学校组织他们去参观.
(1)推选1人为总负责人,有多少种不同的选法?
(2)每班选1人为组长带队,有多少种不同的选法?
(3)从他们中选出2人管理生活,要求这两人不同班,有多少种不同的选法?
【答案与解析】
1.【答案】A
【解析】
任意选择该班学生共有50种.
2.【答案】B
【解析】
每个小球都有4种可能的放法,即4×4×4=64(种).
3.【答案】D
【解析】
分两步,第一步从第1个集合中取一个x,有3种,第二步,从第2个集合中取一个y,有3种,由分步乘法计数原理有3×3=9个不同的值.
4.【答案】B
【解析】
4位同学中恰有2人选修课程甲有6种方法,另外两位同学选修课程乙、丙分别有2种方法.由分步计数原理共有6×2×2=24种.
5.【答案】C
【解析】
分三类:一红一白时,有8×7种;一红一黄时,有8×6种;一白一黄时,有7×6种.由分类加法计数原理知有N=8×7+8×6+7×6=146种.
6.【答案】B
【解析】
∵1.10×6=6.60(元),1.10×7=7.70(元),而1.10×5+0.60×2+0.80=7.50(元).
∴最少购买8张,恰好够邮资7.50元.
7.【答案】56种
【解析】
顾客从商业大楼出入,需分两步完成:一是进入;二是走出.
(1)第一步,顾客进入商业大楼时,可以从8个门中的任意一个门进入,有8种进入方法;
(2)第二步,顾客走出商业大楼时,应从除去进入的门之外的其他7个门中的任意一个门走出,有7种走出方法.
于是根据分步计数原理可知:所求的走法种数为8×7=56种.
8.【答案】1000
【解析】
由每个号码可取0到9中任意一个数字,有10种取法,根据分步计数原理,共有10×10×10=1000个不同的开锁号码.
9.【答案】336
【解析】
甲、乙、丙每人有7种站法,共73=343种站法,但站在同一台阶有7种站法,故共有343-7=336种站法.
10.
【答案】12;
【解析】完成这件事,分两个步骤:
第一步选一人参加“数学”竞赛,有4种不同方法;
第二步选一人参加“语文”竞赛,有3种不同方法;
则完成这件事,由分步计数原理,共有种不同方法。
11、【解析】(1)完成这件事分为两个步骤:a的取法有6种,b的取法也有6种,
∴P点个数为N=6×6=36(个);
(2)根据分类加法计数原理,分为三类:
①x轴上(不含原点)有5个点;
②y轴上(不含原点)有5个点;
③既在x轴,又在y轴上的点,即原点也适合,
∴共有N=5+5+1=11(个).
12.
【解析】(1)该问题中要完成的事是4名同学报名,因而可按学生分步完成,每一名同学有3种选择方法,故共有34=81(种)报名方法.
(2)该问题中,要完成的事是三项冠军花落谁家,故可按冠军分步完成,每一项冠军都有4种可能,故可能的结果有43=64(种).
13.【解析】(1)分三类:第一类是从一班的8名优秀团员中产生,共有8种不同的选法;第二类是从二班的10名优秀团员中产生,有10种不同的选法;第三类是从三班的6名优秀团员中产生,共有6种不同的选法,由分类计数原理得,共有N=8+10+6=24种不同的选洗
(2)分三步:第一步从一班的8名同学中选1名组长,共有8种不同的选法;第二步是从二班的10名同学中选1名组长,共有10种不同的选法;第三步是从三班的6名同学中选1名组长,共有6种不同的选法,由分步计数原理可得,共有N=8×10×6=480种不同的选法.
(3)分三类,每一类又分两步,第一类是从一班、二班的优秀团员中各选1人,有8×10种不同的选法;第二类是从二班、三班的优秀团员中各选1人,有10×6种不同的选法;第三类是从一班、三班的优秀团员中各选1人,有8×6种不同的选法,因此共有N=8×10+10×6+8×6=188种不同的选法.