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

文档属性

名称 6.2 排列与组合 讲义-【新教材】2020-2021学年人教A版(2019)高中数学选择性必修第三册(Word含答案)
格式 docx
文件大小 376.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2021-08-08 15:03:28

图片预览

文档简介

第六章计数原理
第六章计数原理
6.2 排列与组合
6.2 排列与组合
知识解读
知识解读

知识点一排列
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
排列数公式的两种形式
(1)A=n(n-1)(n-2)…(n-m+1),其中m,n∈N*,并且m≤n.
(2)A=.
全排列:把n个不同的元素全部取出的一个排列,叫做n个元素的一个全排列,全排列数为A=n!(叫做n的阶乘).规定:0!=1.
排列相同的条件
两个排列相同的充要条件:
(1)两个排列的元素完全相同.
(2)元素的排列顺序也相同.
知识点二组合
组合定义
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
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C表示.
组合数公式
组合数
公式
乘积
形式
C=,
其中m,n∈N*,并且m≤n

阶乘
形式
C=

规定:C=1.
组合数的性质
性质1:C=C.
性质2:C=C+C.
知识点三排列与组合的关系
相同点
两者都是从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素
不同点
排列问题中元素有序,组合问题中元素无序
关系
组合数C与排列数A间存在的关系
A=CA

知识归纳
知识归纳
排列数与组合数

定义
计算公式
性质
联系
排列数
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“A”表示
A=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=(n,m∈N*,且m≤n)
(1)A=n!;
(2)0!=1
C=
组合数
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“C”表示
C==(n,m∈N*,且m≤n)
(1)C=C=1;
(2)C=C;
(3)C=C+C

题型探究
题型探究
例1.10双互不相同的鞋子混装在一只口袋中,从中任意取出4只,试求各有多少种情况出现下列结果:
(1)4只鞋子没有成双的;
(2)4只鞋子恰有两双;
(3)4只鞋子有2只成双,另2只不成双.
【答案】(1)3360(种);(2)45(种);(3)1440(种).
【详解】
解:(1)从10双鞋子中选取4双,有false种不同选法,
每双鞋子中各取一只,分别有2种取法,
根据分步乘法计数原理,选取种数为N=false×24=3360(种).
(2)从10双鞋子中选2双有false种取法,即有45种不同取法.
(3)先选取一双有false种选法,再从9双鞋中选取2双有false种选法,
每双鞋只取一只各有2种取法,
根据分步乘法计数原理,不同取法为N=falsefalse×22=1440(种).
例2.平面内有A,B,C,D四个不同的点,其中任意3个点不共线.
(1)试写出以其中任意两个点为端点的有向线段.
(2)试写出以其中任意两个点为端点的线段.
(3)试写出以其中任意三点为顶点的三角形.
【答案】(1)AB,AC,AD,BC,BD,CD,BA,CA,DA,CB,DB,DC;(2)AB,AC,AD,BC,BD,CD;(3)falseABC,falseABD,falseBCD.
【详解】
解:(1)以其中任意两个点为端点的有向线段为一个排列,共有有向线段:AB,AC,AD,BC,BD,CD,BA,CA,DA,CB,DB,DC;
(2)以其中任意两个点为端点的线段为一个组合问题,共有线段:AB,AC,AD,BC,BD,CD;
(3)以其中任意三点为顶点的三角形是一个组合问题,共有falseABC,falseABD,falseBCD.
例3.对任意false,定义false+false,其中false为正整数.
(1)求falsefalse的值;
(2)探究false是否为定值,并证明你的结论;
(3)设false,是否存在正整数false,使得false成等差数列,若存在,求出false的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) false,false; (2)是定值,答案见解析;(3) 答案见解析.
【详解】
解:(1)由题意知,false,
false,
所以false,false
(2)是定值,证明:由题意知,false,false,
则false,
所以false.
(3) 假设存在正整数false,使得false成等差数列,则false,
当false时,false,即false,即false,因为false,
所以false,false,
整理得,false,其中false为正整数,false,
因为false,所以false,
当且仅当false时等号成立,又false,即false不成立,即假设不成立,
所以不存在存在正整数false,使得false成等差数列.
例4.有3名男生、4名女生,在下列不同条件下,求不同的排列方法总数.
(1)选5人排成一排;
(2)排成前后两排,前排3人,后排4人;
(3)全体排成一排,女生必须站在一起;
(4)全体排成一排,男生互不相邻;
(5)(一题多解)全体排成一排,其中甲不站最左边,也不站最右边;
(6)(一题多解)全体排成一排,其中甲不站最左边,乙不站最右边.
【答案】(1)2520;(2)5040;(3)576;(4)1440;(5)3600;(6)3720
【详解】
(1)从7人中选5人排列,有false=7×6×5×4×3=2 520(种).
(2)分两步完成,先选3人站前排,有A种方法,余下4人站后排,有false种方法,共有false=5 040(种).
(3)将女生看作一个整体与3名男生一起全排列,有false种方法,再将女生全排列,有false种方法,共有false=576(种).
(4)先排女生,有false种方法,再在女生之间及首尾5个空位中任选3个空位安排男生,有false种方法,共有false=1 440(种).
(5)法一 (特殊元素优先法)先排甲,有5种方法,其余6人有false种排列方法,共有5×false=3 600(种).
法二 (特殊位置优先法)左右两边位置可安排另6人中的两人,有false种排法,其他有false种排法,共有false=3 600(种).
(6)法一:甲在最右边时,其他的可全排,有false种方法;甲不在最右边时,可从余下的5个位置任选一个,有A种,而乙可排在除去最右边的位置后剩下的5个中任选一个有false种,其余人全排列,只有false种不同排法,共有false+falsefalsefalse=3 720.
法二:7名学生全排列,只有false种方法,其中甲在最左边时,有false种方法,乙在最右边时,有false种方法,其中都包含了甲在最左边且乙在最右边的情形,有false种方法,故共有false-2false+false=3 720(种).
例5.现有编号为false,false,false,false,false,false,false的7个不同的小球.
(1)若将这些小球排成一排,且要求false,false,false三个球相邻,则有多少种不同的排法?
(2)若将这些小球排成一排,要求false球排在中间,且false,false,false各不相邻,则有多少种不同的排法?
(3)若将这些小球排成一排,要求false,false,false,false四个球按从左到右排(可以相邻也可以不相邻),则有多少种不同的排法?
(4)若将这些小球放入甲,乙,丙三个不同的盒子,每个盒子至少一个球,至多3个球,则有多少种不同的放法?
【答案】(1)false;(2)false;(3)false;(4)false.
【详解】
(1)把false,false,false三个球看成一个整体,则不同的排法总数为false种.
(2)false在正中间,所以false的排法只有1种,
因为false,false,false互不相邻,故false,false,false三个球不可能在同在false的左侧或右侧,
若false,false,false有1个在false的左侧,2个在false的右侧,则不同的排法有false,
同理可得若false,false,false有2个在false的左侧,2个在false的右侧,不同的排法有false,
故所求的不同排法总数为false种.
(3)从7个位置中选出4个位置给false,false,false,false,且false,false,false,false四个球按从左到右排,共有排法false种,再排余下元素,共有false种,
故不同排法总数为false种.
(4)三个盒子所放的球数分别为false或false,
若三个盒子所放的球数分别为false,则不同排法共有false,
若三个盒子所放的球数分别为false,则不同排法共有false,
故不同的排法总数为false.
课后小练
课后小练
1.某车间甲组有10名工人,其中有4名女工人;乙组有5名工人,其中有3名女工人.现采用分层抽样方法(层内采用不放回简单随机抽样)从甲、乙两组中共抽取3名工人进行技术考核.
(Ⅰ)求从甲、乙两组各抽取的人数;
(Ⅱ)求从甲组抽取的工人中恰好1名女工人的概率;
(Ⅲ)求抽取的3名工人中恰有2名男工人的概率.
2.现有大小相同的false只球,其中false只不同的红球,false只不同的白球,false只不同的黑球.
(1)将这false只球排成一列且相同颜色的球必须排在一起,有多少种排列的方法?(请用数字作答)
(2)将这false只球分成三堆,三堆的球数分别为:false,共有多少种分堆的方法?(请用数字作答)
(3)现取false只球,求各种颜色的球都必须取到的概率.(请用数字作答)
3.(1)3个人坐在有八个座位的一排椅子上,若每个人的左右两边都要有空位,则不同坐法的种数为多少?
(2)某高校现有10个保送上大学的名额分配给7所高中学校,若每所高中学校至少有1个名额,则名额分配的方法共有多少种?
4.将false个编号为false、false、false、false的不同小球全部放入false个编号为false、false、false、false的false个不同盒子中.求:
(1)每个盒至少一个球,有多少种不同的放法?
(2)恰好有一个空盒,有多少种不同的放法?
(3)每盒放一个球,并且恰好有一个球的编号与盒子的编号相同,有多少种不同的放法?
(4)把已知中false个不同的小球换成四个完全相同的小球(无编号),其余条件不变,恰有一个空盒,有多少种不同的放法?
5.现有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十个数字.
(1)可以组成多少个无重复数字的三位数?
(2)组成无重复数字的三位数中,315是从小到大排列的第几个数?
(3)可以组成多少个无重复数字的四位偶数?
(4)选出一个偶数和三个奇数,组成无重复数字的四位数,这样的四位数共有多少个?
(5)如果一个数各个数位上的数字从左到右按由大到小的顺序排列,则称此正整数为“渐减数”, 那么由这十个数字组成的所有“渐减数”共有多少个?
6.在中学生综合素质评价某个维度的测评中,分优秀、合格、尚待改进三个等级进行学生互评.某校高一年级有男生500人,女生400人,为了了解性别对该维度测评结果的影响,采用分层抽样方法从高一年级抽取了45名学生的测评结果,并作出频数统计表如下:
表一:男生
男生
等级
优秀
合格
尚待改进
频数
15
false
5
表二:女生
女生
等级
优秀
合格
尚待改进
频数
15
3
false
(1)求false,false的值;
(2)从表一、二中所有尚待改进的学生中随机抽取3人进行交谈,记其中抽取的女生人数为false,求随机变量false的分布列及数学期望;
(3)由表中统计数据填写false列联表,并判断是否有90%的把握认为“测评结果优秀与性别有关”.
男生
女生
总计
优秀
非优秀
总计
45
参考公式:false,其中false.
参考数据:
false
0.01
0.05
0.01
false
2.706
3.841
6.635
参考答案
1.(Ⅰ)2,1;(Ⅱ)false;(Ⅲ)false.
【详解】
(Ⅰ)因为车间甲组有10名工人,乙组有5名工人,
所以甲、乙两组的比例是false,
又因为从甲、乙两组中共抽取3名工人进行技术考核,
所以从甲、乙两组各抽取的人数是2,1;
(Ⅱ)因为车间甲组有10名工人,其中有4名女工人,
所以从甲组抽取的工人中恰好1名女工人的概率false;
(Ⅲ)因为车间甲组有10名工人,其中有4名女工人;乙组有5名工人,其中有3名女工人,
所以求抽取的3名工人中恰有2名男工人的概率false.
2.(1)false种;(2)false种;(3)false.
【详解】
解:(1)false只球排成一列且相同颜色的球必须排在一起,共有false种方法;
(2)将这false只球分成三堆,三堆的球数分别为:false,共有false种分法;
(3)当取出false个红球,false个的白球,false个的黑球时,false;
当取出false个红球,false个白球,false个黑球时,false;
当取出false个红球,false个白球,false个黑球时,false;
false.
故各种颜色的球都必须取到的概率为false.
3.(1)24;(2)84
【详解】
解:(1)由题意知有5个座位都是空的,
我们把3个人看成是坐在座位上的人,往5个空座的空档插,
由于这5个空座位之间共有4个空,3个人去插,
共有false(种false.
(2)根据题意,将10个名额,分配给7所学校,每校至少有1个名额,
可以转化为10个元素之间有9个间隔,要求分成7份,每份不空;
相当于用6块档板插在9个间隔中,
共有false种不同方法.
所以名额分配的方法共有84种.
4.(1)false(种);(2)false(种);(3)false(种);(4)false(种).
【详解】
(1)根据题意知,每个盒子里有且只有一个小球,所求放法种数为false(种);
(2)先将false个小球分为false组,各组的球数分别为false、false、false,然后分配给false个盒子中的false个盒子,由分步乘法计数原理可知,所求的放法种数为false(种);
(3)考查编号为false的盒子中放入编号为false的小球,则其它false个球均未放入相应编号的盒子,那么编号为false、false、false的盒子中放入的小球编号可以依次为false、false、false或false、false、false,
因此,所求放法种数为false(种);
(4)按两步进行,空盒编号有false种情况,
然后将false个完全相同的小球放入其它false个盒子,没有空盒,
则只需在false个完全相同的小球所形成的false个空(不包括两端)中插入false块板,
由分步乘法计数原理可知,所求的放法种数为false(种).
5.(1)648;(2)156;(3)2296;(4)1140;(5)1013
【详解】
(1)由题意,无重复的三位数共有false个;
(2)当百位为1时,共有false个数;
当百位为2时,共有false个数;
当百位为3时,共有false个数,
所以315是第false个数;
(3)无重复的四位偶数,所以个位必须为0,2,4,6,8,千位上不能为0,
当个位上为0时,共有false个数;
当个位上是2,4,6,8中的一个时,共有false个数,
所以无重复的四位偶数共有false个数;
(4)当选出的偶数为0时,共有false个数,
当选出的偶数不为0时,共有false个数,
所以这样的四位数共有false个数;
(5)当挑出两个数时,渐减数共有false个,
当挑出三个数时,渐减数共有false个,
false,
当挑出十个数时,渐减数共有false个,
所以这样的数共有false个.
6.(1)false;(2)详见解析;(3)没有.
【详解】
(1)设从高一年级男生中抽取false人,则false
解得false,则从女生中抽取20人
所以false,false.
(2) 表一、二中所有尚待改进的学生共7人,其中女生有2人,则false的所有可能的取值为0,1,2.
false,false,
false.则随机变量false的概率分布列为:
false
0
1
2
false
false
false
false
所以false数学期望为false.
(3)false列联表如下:
男生
女生
总计
优秀
15
15
30
非优秀
10
5
15
总计
25
20
45
false,
因为false,false
所以没有90%的把握认为“测评结果优秀与性别有关”.