小学奥数--排列组合教案.doc
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1、小学奥数排列组合教案加法原理和乘法原理排列与组合:熟悉排列与组合问题。 运用加法原理和乘法原理解决问题。在日常生活中我们经常会遇到像下面这样的两类问题:问题一:从 A 地到 B 地,可以乘火车,也可以乘汽车或乘轮船。一天中,火车有 4 班,汽车 有 3 班,轮船有 2 班。那么从 A 地到 B 地共有多少种不同的走法? 问题二:从甲村到乙村有两条道路,从乙村去丙村有 3 条道路(如下图)。从甲村经乙村去丙村,共有多少种不同的走法?解决上述两类问题就是运用加法原理和乘法原理。 加法原理:完成一件工作共有N类方法。在第一类方法中有m1种不同的方法,在第二类方法中有m2种不同的方法,在第N类方法中有
2、mn种不同的方法,那么完成这件工作共有Nm1m2m3mn种不同方法.运用加法原理计数,关键在于合理分类,不重不漏.要求每一类中的每一种方法都可以独立地完成此任务;两类不同办法中的具体方法,互不相同(即分类不重);完成此任务的任何一种方法,都属于某一类(即分类不漏)。合理分类也是运用加法原理解决问题的难点,不同的问题,分类的标准往往不同,需要积累一定的解题经验。乘法原理:完成一件工作共需N个步骤:完成第一个步骤有m1种方法,完成第二个步骤有m2种方法,,完成第N个步骤有mn种方法,那么,完成这件工作共有m1m2mn种方法。运用乘法原理计数,关键在于合理分步。完成这件工作的N个步骤,各个步骤之间是
3、相互联系的,任何一步的一种方法都不能完成此工作,必须连续完成这N步才能完成此工作;各步计数相互独立;只要有一步中所采取的方法不同,则对应的完成此工作的方法也不同。这两个基本原理是排列和组合的基础,与教材联系紧密(如四下搭配的规律),教学时要先通过生活中浅显的实例,如购物问题、行程问题、搭配问题等,帮助孩子理解两个原理,再让孩子学习运用原理解决问题。运用两个原理解决的都是比较复杂的计数问题,在解题时要细心、耐心、有条理地分析问题。计数时要注意区分是分类问题还是分步问题,正确运用两个原理。灵活机动地分层重复使用或综合运用两个原理,可以巧妙解决很多复杂的计数问题。小学阶段只学习两个原理的简单应用。【
4、例题一】每天从武汉到北京去,有 4 班火车,2 班飞机,1 班汽车.请问:每天从武汉到北京去,乘坐这些交通工具共有多少种不同的走法? 【解析】运用加法原理,把组成方法分成三类:一类乘坐火车,二类乘坐飞机,三类乘坐洗车。解:4+2+1=7(种)【例题二】用1角、2角和5角的三种人民币(每种的张数没有限制)组成1元钱,有多少种方法?【解析】运用加法原理,把组成方法分成三大类:只取一种人民币组成1元,有3种方法:10张1角;5张2角;2张5角。取两种人民币组成1元,有5种方法:1张5角和5张1角;一张2角和8张1角;2张2角和6张1角;3张2角和4张1角;4张2角和2张1角。取三种人民币组成1元,有
5、2种方法:1张5角、1张2角和3张1角的;1张5角、2张2角和1张1角的。解:所以共有组成方法:3+5+2=10(种)。【例题三】在所有的两位数中,十位数字比个位数字大的两位数共有多少个?【解析】运用加法原理,把组成的三位数分为九类:十位是9的有9个,十位是8的有8个,十位是1的有1个。解: 共有:1+2+3+9=45(个)【例题四】各数位的数字之和是24的三位数共有多少个?【解析】一个数各个数位上的数字,最大只能是9,24可分拆为:24=9+9+6; 24=9+8+7;24=8+8+8.运用加法原理,把组成的三位数分为三大类:由9、9、8三个数字可组成3个三位数:998、989、899;由9
6、、8、7三个数字可组成6个三位数:987、978、897、879、798、789;由8、8、8三个数字可组成1个三位数:888。解:所以组成三位数共有:3+6+1=10(个)。【例题五】有一批长度分别为1,2,3,4,5,6,7和8厘米的细木条若干,从中选取适当的3根木条作为三条边可以围成多少个不同的三角形?【解析】围三角形的依据:三根木条能围成三角形,必须满足任意两边之和大于第三边.要满足这个条件,需要且只需要两条较短边的和大于最长边就可以了。这道题的计数比较复杂,需要分层重复运用加法原理.根据三角形三边长度情况,我们先把围成的三角形分为两大类:第一大类:围成三角形的三根木条,至少有两根木条
7、等长(包括三根等长的)。由题目条件,围成的等腰三角形腰长可以为1、2、3、4、5、6、7、8厘米,根据三角形腰长,第一大类又可以分为8小类,三边长依次是:腰长为1的三角形1个:1、1、1.腰长为2的三角形3个:2、2、1;2、2、2;2、2、3。腰长为3的三角形5个:3、3、1;3、3、2;3、3、3;3、3、4;3、3、5。腰长为4的三角形7个:4、4、1;4、4、2;4、4、7。腰长为5的三角形8个:5、5、1;5、5、2;5、5、8。同理,腰长为6、7、8厘米的三角形都是8个。第一大类可围成的不同的三角形:1+3+5+7+84=48(个)。第二大类:围成三角形的三根木条,任意两根木条的长
8、度都不同。根据最长边的长度,我们再把第二大类围成的三角形分为五小类(最长边不可能为是3厘米、2厘米、1厘米):最长边为8厘米的三角形有9个,三边长分别为:8、7、6;8、7、5;8、7、4;8、7、3;8、7、2;8、6、5;8、6、4;8、6、3;8、5、4。最长边为7厘米的三角形有6个,三边长分别为:7、6、5;7、6、4;7、6、3;7、6、2;7、5、4;7、5、3.最长边为6厘米的三角形有4个,三边长分别为:6、5、4;6、5、3;6、5、2;6、4、3。最长边为5厘米的三角形有2个,三边长分别为:5、4、3;5、4、2.最长边为4厘米的三角形有1个,三边长为:4、3、2。第二大类可
9、围成的不同的三角形:9+6+4+2+1=22(个)。所以,这一题共可以围成不同的三角形:48+22=70(个)。【例题六】一把钥匙只能开一把锁,现在有10把钥匙和10把锁全部都搞乱了,最多要试验多少次才能全部配好锁和相应的钥匙?【解析】要求“最多”多少次配好锁和钥匙,就要从最糟糕的情况开始考虑:第1把钥匙要配到锁,最多要试9次(如果9次配对失败,第10把锁就一定是这把钥匙,不用再试);同理,第2把钥匙最多要试8次;第9把锁最多试1次,最好一把锁不用试.解: 最多试验次数为:9+8+7+2+1=45(次)。【例题七】如图,从甲地到乙地有三条路,从乙地到丙地有三条路,从丙地到丁地有四条路,从甲地到
10、丙地有二条路.问:甲地到丁地共有多少种走法?乙甲丙丁【解析】从甲地到乙地的走法分两大类:一大类从甲地直接到达乙地,二大类是经过乙地和丙地到达丁地,用加法原理。第二大类中,从甲地到丁地走法分三步,第一步,从甲地到乙地,第二步,从乙地到丙地,第三步,从丙地到丁地,用乘法原理。、第一大类从甲地到丁地有2条路,用加法原理有2种走法.、第二大类从甲地到丁地分三步完成,用乘法原理。第一步,从甲地到乙地,有3条路,用加法原理有3种走法。第二步,从乙地到丙地,有3条路,用加法原理有3种走法.第三步,从丙地到丁地,有4条路,用加法原理有4种走法。根据乘法原理,第二大类共有33436种走法.、用加法原理,从甲地到
11、乙地共有23638种走法。解:2+33438(种)【例题七】某人到食堂去买饭菜,食堂里有4种荤菜,3种蔬菜,2种汤.他要各买一样,共有多少种不同的买法?【解析】运用乘法原理,把买饭菜分为三步走:第一步:选汤有2种方法.第二步:选荤菜有4种方法.每种选汤方法对应的都有4种选荤菜的方法,汤和荤菜共有2个4种,即8种不同的搭配方法.第三步:选蔬菜有3种方法。荤菜和汤有8种不同的搭配方法,每种搭配方法,对应的都有3种选蔬菜的方法与其二次搭配,共有8个3种,即24种不同搭配方法。如下图所示解:共有不同的买法:243=24(种)。【例题八】数学活动课上,张老师要求同学们用 0、1、2、3 这四个数字组成三
12、位数,请问: (1)可以组成多少个没有重复数字的三位数? (2)可以组成多少个不相等的三位数?【解析】组成没有重复数字的三位数要求千位、十位、个位上的数字不同,数位之间是互相联系的,用乘法原理。完成没有重复数字的三位数的组成,分三步。第一步,看千位有多少种放法,0不能放首位,1、2、3任一个都可以放,有3种放法。第二步,看十位有多少种放法,四个数字千位放了一个,还剩三个,有3种放法。第三步,看个位有多少种放法,四个数字千位、十位各放了一个,还剩二个,有2种放法.解: ()332=18(个)不相等的三位数,可以看出各数位上的数字是能重复的.要完成数的组合应该分三步:第一步,看千位有多少种放法,0
13、不能放首位,1、2、3任一个都可以放,有3种放法。第二步,看十位有多少种放法,四个数字都可以放,有4种放法。第三步,看个位有多少种放法,四个数字都可以放,有4种放法,有4种放法。解:(2)344=48(个)【例题九】小新、阿呆等七个同学照像,分别求出在下列条件下有多少种站法?(1)七个人排成一排; (2)七个人排成一排,小新必须站在中间。(3)七个人排成一排,小新、阿呆必须有一人站在中间。(4)七个人排成一排,小新、阿呆必须都站在两边.(5)七个人排成一排,小新、阿呆都没有站在边上.(6)七个人站成两排,前排三人,后排四人。(7)七个人站成两排,前排三人,后排四人。 小新、阿呆不在同一排。【解
14、析】(1)七个人排成一排要有序的分步进行,第一步,七个人每人都可以站第一位,7选7叫全选,有7种选法,也就是完成七个人排成一排的第一步。第二步,七人已选出一人站到第一位,还剩六人,有6种选法.同理,第三步有5种选法.第四步有4种选法。第五步有3种选法。第六步有2种选法.第七步有1种选法。解:根据乘法原理得:76543215040(种)注:用排列公式写作:(种).(2)确定小新站中间,只要考虑六人站一排的排列问题。只需排其余6个人站剩下的6个位置。分六步,第一步6种选法、第二步5种选法、第三步4种选法、第四步3种选法、第五步2种选法、第六步1种选法。解:根据乘法原理得:654321720(种)注
15、:用排列公式写作:(种)。(3)先确定中间的位置站谁,有2种选法.再排剩下的6个位置。解:根据乘法原理得:(654321)21440(种)注:用排列公式写作:2=1440(种)(4)先排两边,再排剩下的5个位置,其中两边的小新和阿呆还可以互换位置如图可知,小新和阿呆站两边位置是2选2,有212种选法.其余五个位置站法:第一位5种选法、第二位4种选法、第三位3种选法、第四位2种选法、第五位1种选法.其余5人所站位置小新和阿呆所站位置2112435解:根据乘法原理得:(54321)(21)240(种)注:用排列公式写作: (种)(5)先排两边,从除小新、阿呆之外的5个人中选2人,也就是边上的两个位
16、置5人去站,第一个位置有5种选法,第二个位置有4种选法,根据乘法原理得:5420(种)。再排剩下的5个人,有54321120(种).解:根据乘法原理得:201202400(种)注:用排列公式写作:(种).(6)七个人排成一排时,7个位置就是各不相同的现在排成两排,不管前后排各有几个人,7个位置还是各不相同的,所以本题实质就是7个元素的全排列解:根据乘法原理得:76543215040(种)注:用排列公式写作:(种).(7)可以分为两类情况:“小新在前,阿呆在后”和“小新在后,阿呆在前”,两种情况是对等的,所以只要求出其中一种的排法数,再乘以2即可排队问题,一般先考虑特殊情况再去全排列。解:根据乘
17、法原理得:43(54321)22880(种)注:用排列公式写作:432=2880(种)【例题十】用1、2、3、4、5、6可以组成多少个没有重复数字的个位是5的三位数?【解析】个位数字已知,问题变成从个元素中取个元素的排列问题,三位数的个位已确定为5,那么,1、2、3、4、6可以任意选择十位或百位,百位有5种选法,十位有4种选法.如图: 5种选法 4种选法 1种选法5 千位 百位 个位解:根据乘法原理得:5420(种)注:用排列公式解题:已知,根据排列数公式,一共可以组成(个)符合题意的三位数。【例题十一】用、这五个数字,不许重复,位数不限,能写出多少个3的倍数?【解析】按位数来分类考虑:首先要
18、知道3的倍数的数的各位数值之和的规律:各位数值之和为3的倍数,则这个数是3的倍数. 一位数只有个; 两位数:由与,与,与,与四组数字组成,每一组可以组成(个)不同的两位数,共可组成(个)不同的两位数; 三位数:由,与;,与;,与;,与四组数字组成,每一组可以组成(个)不同的三位数,共可组成(个)不同的三位数; 四位数:可由,,这四个数字组成,有(个)不同的四位数; 五位数:可由,,组成,共有(个)不同的五位数解:根据加法原理得:一共有(个)能被整除的数,即的倍数【例题十二】某管理员忘记了自己小保险柜的密码数字,只记得是由四个非数码组成,且四个数码之和是,那么确保打开保险柜最多要试几次?【解析】
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- 小学 排列组合 教案
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