6.2排列与组合-【新教材】2020-2021学年人教A版(2019)高中数学选择性必修第三册讲义(word含答案)

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名称 6.2排列与组合-【新教材】2020-2021学年人教A版(2019)高中数学选择性必修第三册讲义(word含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2021-05-12 18:25:06

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文档简介

1079500-198755第六章计数原理
第六章计数原理
20002501028706.2排列与组合
6.2排列与组合
0210820 知识点1-----排列
知识点1-----排列
排列的定义-----一般地,从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素,并按照一一定的 顺序排成一列, 叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列
排列数的定义:
从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数,叫做从n 个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号false表示
排列数公式:
排列数公式:false=n(n-1)(n-2)...(n-m+1)
(2)全排列:false=n(n-1)(n-2)×...×3×2×1
(3)阶乘:false=n!规定0!=1
(4)排列数的性质:false=nfalse,false=mfalse+false
683260172720注意:(1)排列定义中包含两个基本内容:一是“取出元素”,二是“按一定顺序排列”
(2)两个排列相同,需要满足两个条件:一是元素完全相同,二是元素的排列顺序相同.
注意:(1)排列定义中包含两个基本内容:一是“取出元素”,二是“按一定顺序排列”
(2)两个排列相同,需要满足两个条件:一是元素完全相同,二是元素的排列顺序相同.
128270186055 知识点2-----组合
知识点2-----组合
组合的定义
一般地,从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素作为一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合
组合数的定义
从n 个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m个元素的组合数,用符号false表示
组合数公式
(1)组合数公式:false=false=false还可以写成
false=false 规定false=1
(2)组合数的两个性质
性质1:false=false 性质2:false=false+false
27813063500注意:
(1)组合与排列都是从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素.
(2)排列与元素的顺序有关,而组合与元素的顺序无关.只有元素相同且顺序也相同的两个排列才是相同的;而两个组合只要元素相同,不论元素的顺序如何,都是相同的.
注意:
(1)组合与排列都是从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素.
(2)排列与元素的顺序有关,而组合与元素的顺序无关.只有元素相同且顺序也相同的两个排列才是相同的;而两个组合只要元素相同,不论元素的顺序如何,都是相同的.
31750118745 要点探究
要点探究
排列组合混合题的解题原则:先选后排,先分再排
?排列组合题的主要解题方法:优先法:以元素为主,应先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素.?以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置.
捆绑法(集团元素法,把某些必须在一起的元素视为一个整体考虑)
插空法(解决相间问题)?间接法和去杂法等等
958853425190经典例题
经典例题
229870307975在求解排列与组合应用问题时,应注意:
?(1)把具体问题转化或归结为排列或组合问题
(2)通过分析确定运用分类计数原理还是分步计数原理;
(3)分析题目条件,避免“选取”时重复和遗漏;
(4)列出式子计算和作答
在求解排列与组合应用问题时,应注意:
?(1)把具体问题转化或归结为排列或组合问题
(2)通过分析确定运用分类计数原理还是分步计数原理;
(3)分析题目条件,避免“选取”时重复和遗漏;
(4)列出式子计算和作答
例题1.从5名男同学与4名女同学中选3名男同学与2名女同学,分别担任语文、数学、英语、物理、化学科代表.
(1)共有多少种不同的选派方法?
(2)若女生甲必须担任语文科代表,共有多少种不同的选派方法?
(3)若男生乙不能担任英语科代表,共有多少种不同的选派方法?
(注意:用文字简要叙述解题思路,然后列出算式求值.)
【答案】 (1)解:先选后排.所以有 C53?C42?A55=7200 种
(2)解:先满足女生甲担任语文科代表,然后再选3男1女,担任其它学科课代表.有 C31?C53?A55=720 种.
(3)解:要分两类研究:一是选出男生乙,满足条件应该有 A41C42C42A44 种.
二是没选出男生乙 C43C42A55 种.所以共有 C43C42A55+A41C42C42A44C=6336 种方法
【解析】 (1)利用从5名男同学与4名女同学中选3名男同学与2名女同学,分别担任语文、数学、英语、物理、化学科代表,先选后拍了得到结论;
(2)根据女生甲必须担任语文科代表,先定特殊元素,然后剩余的任意选择即可;
(3)男生乙不能担任英语科代表,先定英语课代表,然后其余任意排列即可。
?
?
例题2.在高三一班元旦晚会上,有6个演唱节目,4个舞蹈节目.
(1)当4个舞蹈节目接在一起时,有多少种不同的节目安排顺序?
(2)当要求每2个舞蹈节目之间至少安排1个演唱节目时,有多少种不同的节目安排顺序?
(3)若已定好节目单,后来情况有变,需加上诗歌朗诵和快板2个节目,但不能改变原来节目的相对顺序,有多少种不同的节目演出顺序?
【答案】 (1)解:第一步先将4个舞蹈节目捆绑起来,看成1个节目,与6个演唱节目一起排,有 A77=5040 种方法;
第二步再松绑,给4个节目排序,有 A44=24 种方法.根据分步乘法计数原理,一共有 5040×24=120960 种
(2)解:第一步将6个演唱节目排成一列(如图中的“口”),一共有 A66=720 种方法.
×□×□×□×□×□×□×
第二步,再将4个舞蹈节目排在一头一尾或两个节目中间(即图中“×”的位置),这样相当于7个“×”选4个来排,一共有 A74=7×6×5×4=840 种,根据分步乘法计数原理,一共有 720×840=604800 种
(3)解:若所有节目没有顺序要求,全部排列,则有 A1212 种排法,但原来的节目已定好顺序,需要消除,所以节目演出的方式有 A1212A1010=A122=132 种排法
【解析】(1)相邻问题利用捆绑法;(2)不相邻问题采用插空法;(3)使用倍分法分析:先求出10个节目全排列的排法数目,分析三个舞蹈节目本身的顺序,由倍分法计算可得答案;
例题3. 7名男生5名女生中选取5人,分别求符合下列条件的选法总数有多少种.
(1)A,B必须当选;
(2)A,B必不当选;
(3)A,B不全当选;
(4)至少有2名女生当选;
(5)选取3名男生和2名女生分别担任班长、体育委员等5种不同的工作,但体育委员必须由男生担任,班长必须由女生担任.
【答案】 (1)解:根据题意,先选出A,B,再从剩下的10人中选3人即可.
共有 C22C103=120 种
(2)解:根据题意,A,B都不选,只需从10人中选5人即可.
共有 C105=252 种
(3)解:根据题意分成两类,第一类:A,B都不选,共有 C105=252 种情况.
第二类:A,B中有一人当选,共有 C21C104=420 种情况.
所以共有 252+420=672 种
(4)解:根据题意12人选 5 人共有 C125 种情况,
没有女生入选共有 C75 种,只有1名女生入选共有 C74C51 种情况,
所以至少有2名女生当选共有 C125?C75?C74C51=596 种情况
(5)解:选出一名男生担任体育委员共有 C71 种情况,
选出一名女生担任班长共有 C51 种情况.
剩下6名男生再选2人,4名女生再选1人,担任其它3个班委,
共有 C62×C41×A33 种情况.
根据分步计数原理得到共有 C71×C51×C62×C41×A33=12600 种
【解析】(1)先选出A,B,再从剩下的10人中选3人即可.(2)A,B都不选,只需从10人中选5人即可.(3)根据题意分成两类,第一类:A,B都不选,第二类:A,B中有一人当选,再利用分类计数原理计数即可.(4)根据题意用间接法,先计算12人选5人共有多少种情况,然后计算没有女生入选和只有1名女生入选共有多少种,再相减即可.(5)根据题意分3步,第一步计算选出一名男生担任体育委员的情况,第二步计算选出一名女生担任班长共的情况,第三步再从剩下6名男生再选2人,4名女生再选1人,担任其它3个班委的情况,最后利用分步计数原理计数即可.
例题4. 7名同学,在下列情况下,各有多少种不同安排方法?(答案以数字呈现)
(1)7人排成一排,甲不排头,也不排尾.
(2)7人排成一排,甲、乙、丙三人必须在一起.
(3)7人排成一排,甲、乙、丙三人两两不相邻.
(4)7人排成一排,甲、乙、丙三人按从高到矮,自左向右的顺序(不一定相邻).
(5)7人分成2人,2人,3人三个小组安排到甲、乙、丙三地实习.

【答案】 (1)解: A51A66=3600
(2)解: A33A55=720
(3)解: A44A53=1440
(4)解: A77A33=840
(5)解: C72C52A22A33=630
【解析】(1)由排列的概念以及分步计数原理计算出答案即可。
(2)由排列的概念以及分步计数原理计算出答案即可。
(3)由排列的概念以及分步计数原理计算出答案即可。
(4)由排列的定义即可计算出结果。
(5)由排列组合以及分步计数原理计算出结果即可。



207010-331470随堂练习
随堂练习

练习1.如图,从左到右有5个空格.
(1)若向这5个格子填入0,1,2,3,4五个数,要求每个数都要用到,且第三个格子不能填0,则一共有多少不同的填法?
(2)若给这5个空格涂上颜色,要求相邻格子不同色,现有红黄蓝3颜色可供使用,问一共有多少不同的涂法?
(3)若向这5个格子放入7个不同的小球,要求每个格子里都有球,问有多少种不同的放法?

练习2.小平、老金、大魏、小刘、小张和小徐共6人要排成一排拍照.
(1)若小张和小徐必须相邻.则共有多少种排队种数?
(2)若大魏和小刘不能相邻,则共有多少种排队种数?
(3)若小张和小徐必须相邻,大魏和小刘不能相邻,小平和老金不能相邻,则共有多少种排队种数?

练习3.有8名学生排成一排,求分别满足下列条件的排法种数,要求列式并给出计算结果.
(1)甲不在两端;
(2)甲、乙相邻;
(3)甲、乙、丙三人两两不得相邻;
(4)甲不在排头,乙不在排尾。


练习4.按下列要求分配6本不同的书,各有多少种不同的分配方式?
(1)分成三份,1份1本,1份2本,1份3本;
(2)甲、乙、丙三人中,一人得1本,一人得2本,一人得3本;
(3)平均分成三份,每份2本;
(4)平均分配给甲、乙、丙三人,每人2本;
(5)分成三份,1份4本,另外两份每份1本;
(6)甲、乙、丙三人中,一人得4本,另外两人每人得1本;

















142240-497205参考答案
参考答案
练习1【答案】 (1)解:利用排除法: A55?A44=96 种.
(2)解:根据乘法原理得到:共有 3×2×2×2×2=48 种涂法.
(3)解:若分成 2?2?1?1?1 的 5 组,则共有 C72?C52A22 种分法;
若分成 3?1?1?1?1 的 5 组,则共有 C73 种分法,
故共有 (C72?C52A22+C73)?A55=16800 种放法.
【解析】 (1)根据题意,分2步进行分析:①、分析0,易得0有4种选法;②、将其余的4个数字全排列,安排在其他四个格子中,由分步计数原理计算可得答案,
(2)根据题意,依次分析5个格子的涂色方法数目,由分步计数原理计算可得答案;
(3)根据题意,分2步进行分析:①、将7个小球分成5组,有2种分法:即分成2-2-1-1-1的5组或分成3-1-1-1-1的5组,②、将分好的5组全排列,对应5个空格,由分步计数原理计算可得答案.
练习2【答案】 (1)解:若小张和小徐必须相邻.则共有 A22A55=240 种;
(2)解:先将除大魏和小刘外的四人全排,则有 A44 种情况,可产生5个空,再将大魏和小刘插空,则共有 A44A52=480 种;
(3)解:因为小张和小徐必须相邻,则这两人有 A22=2 种情况;
若先排大魏和小刘,再排小平和老金,则有 A22A42=24 种情况;
若先排小平和老金,再排大魏和小刘,则有 A22A42=24 种情况;
因此共有 2×(24+24)=96 种排队种数.
【解析】(1)利用已知条件结合排列数公式,进而求出小张和小徐必须相邻时共有的排队种数 。
(2)利用已知条件结合排列数公式,再利用分步乘法计数原理,进而求出大魏和小刘不能相邻时的共有排队种数。
(3)利用已知条件结合排列数公式,再利用分类加法计数原理和分步乘法计数原理,进而求出小张和小徐必须相邻,大魏和小刘不能相邻,小平和老金不能相邻时的共有排队种数。

练习3【答案】 (1)解:假设8个人对应8个空位,甲不站两端,有6个位置可选,则其他7个人对应7个位置,故有: 6A77=30240 种情况
(2)解:把甲乙两人捆绑在一起看作一个复合元素,再和另外6人全排列,故有 2A77=10080 种情况;
(3)解:把甲乙丙3人插入到另外5人排列后所形成的6个空中的三个空,故有 A55A63=14400 种情况;
(4)解:利用间接法,用总的情况数减去甲在排头、乙在排尾的情况数,再加上甲在排头同时乙在排尾的情况,故有 A88?2A77+A66=30960 种情况
【解析】(1)先把甲安排到中间6个位置的一个,再对剩下位置全排列;(2)把甲乙两人捆绑在一起看作一个复合元素,再和另外6人全排列;(3)把甲乙丙3人插入到另外5人排列后所形成的6个空中的三个空,结合公式求解;(4)可采用间接法得到;
练习4【答案】 (1)解:先从6本书中选1本,有 C61 种分配方法;
再从剩余5本书中选择2本,有 C52 种分配方法
剩余的就是2本书,有 C33 种分配方法
所以总共有 C61C52C33=60 种分配方法。
(2)解:由(1)可知分组后共有60种方法,分别分给甲乙丙后的方法有
C61C52C33A33=360 种。
(3)解:从6本书中选择2本书,有 C62 种分配方法;
再从剩余4本书中选择2本书,有 C42 种分配方法;
剩余的就是2本书,有 C22 种分配方法;
所以有 C62C42C22=90 种分配方法。
但是,该过程有重复。假如6本书分别为A、B、C、D、E、F,若三个步骤分别选出的是 (AB),(CD),(EF) 。则所有情况为 (AB,CD,EF) , (AB,EF,CD) , (CD,AB,EF) , (CD,EF,AB) , (EF,AB,CD) , (EF,CD,AB) 。
所以分配方式共有 C62C42C22A33=15 种
(4)解:由(3)可知,将三种分配方式分别分给甲乙丙三人,则分配方法为
C62C42C22A33×A33=90 种
(5)解:从6本书中选4本书的方法有 C64 种
从剩余2本书中选1本书有 C21 种
因为在最后两本书选择中发生重复了 A22
所以总共有 C64C21A22=15 种
(6)解:由(5)可知,将三种分配情况分别分给甲乙丙三人即可,即
C64C21A22×A33=90 种
【解析】(1)根据加法原理和乘法原理,结合排列组合,即可求出相应的分配方法;
(2)根据排列组合,采用消序法,求出相应的方法数即可;
(3)根据加法原理和乘法原理,结合排列组合,即可求出相应的分配方式;
(4)采用消序法,结合排列问题,即可求出分配方法;
(5)采用消序法,结合排列组合进行运算即可;
(6)采用消序法,结合排列问题,即可求出分配方法.