高中数学排列组合的应用高中数学.pptx

三门峡市实验高中三门峡市实验高中1、掌握优先处理元素（位置）法；、掌握优先处理元素（位置）法；2、掌握捆绑法；、掌握捆绑法；3、掌握插空法。、掌握插空法。4、隔板法、隔板法4、分组分配问题：、分组分配问题：1、是否均匀；、是否均匀；2、是否有组别。、是否有组别。复习引入：复习引入：什么叫做什么叫做从从n n个不同元素中取出个不同元素中取出m m个元素的一个排列个元素的一个排列？从从n个不同元素中取出个不同元素中取出m（mn）个元素，按照一定的）个元素，按照一定的顺序排成一列，叫做从顺序排成一列，叫做从n个不同元素中取出个不同元素中取出m个元素的个元素的一个排列一个排列.从从n个不同的元素中取出个不同的元素中取出m（mn)个元素的所有排列的个个元素的所有排列的个数，叫做从数，叫做从n个不同元素中取出个不同元素中取出m个元素的个元素的排列数排列数.用符号用符号 表示表示什么叫做什么叫做从从n n个不同元素中取出个不同元素中取出m m个元素的排列数个元素的排列数？排列数的两个公式是什么排列数的两个公式是什么？（n，mN*，mn）组合定义：组合定义：一般地说，从一般地说，从 n n 个不同元素中，任取个不同元素中，任取 m m(mn)(mn)个元素并成一组，叫做从个元素并成一组，叫做从 n n 个不同元素中取个不同元素中取出出 m m 个元素的一个组合。个元素的一个组合。组合数公式：组合数公式：组合数的两个性质组合数的两个性质:（1）（2）例例1：（：（1）7位同学站成一排，共有多少种位同学站成一排，共有多少种 不不同的排法？同的排法？分析：问题可以看作分析：问题可以看作7个元素的全排列个元素的全排列.(2)7位同学站成两排位同学站成两排(前前3后后4)，共有多少种不，共有多少种不同的排法？同的排法？分析分析:根据分步计数原理根据分步计数原理 (3)7位同学站成一排，其中甲站在中间的位位同学站成一排，其中甲站在中间的位置置,共有多少种不同的排法？共有多少种不同的排法？分析分析:可看作甲固定可看作甲固定,其余全排列其余全排列 (4)7位同学站成一排，甲、乙只能站在两位同学站成一排，甲、乙只能站在两端的排法共有多少种？端的排法共有多少种？解解:将问题分步将问题分步第一步第一步:甲乙站两端有甲乙站两端有 种种第二步第二步:其余其余5名同学全排列有名同学全排列有 种种答：共有答：共有2400种不同的排列方法。种不同的排列方法。(5)7位同学站成一排，甲、乙不能站在排位同学站成一排，甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种？头和排尾的排法共有多少种？解法一解法一:(特殊位置法特殊位置法)第一步第一步:从其余从其余5位同学中找位同学中找2人站排头和排尾人站排头和排尾,有有 种种;第二步第二步:剩下的全排列剩下的全排列,有有 种种;答：共有答：共有2400种不同的排列方法。种不同的排列方法。解法二解法二:(特殊元素法特殊元素法)第一步第一步:将甲乙安排在除排头和排尾的将甲乙安排在除排头和排尾的5个个位置中的两个位置上位置中的两个位置上,有有 种种;第二步第二步:其余同学全排列其余同学全排列,有有 种种;答：共有答：共有2400种不同的排列方法。种不同的排列方法。(5)7位同学站成一排，甲、乙不能站在排位同学站成一排，甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种？头和排尾的排法共有多少种？解法三解法三:(排除法排除法)先全排列有先全排列有 种种,其中甲或乙站排头有其中甲或乙站排头有 种种,甲或乙站排尾的有甲或乙站排尾的有 种种,甲乙分别站在排头和甲乙分别站在排头和排尾的有排尾的有 种种.答：共有答：共有2400种不同的排列方法。种不同的排列方法。(5)7位同学站成一排，甲、乙不能站在排位同学站成一排，甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种？头和排尾的排法共有多少种？优限法优限法:对于对于“在在”与与“不在不在”等类似等类似有限制有限制条件的排列问题条件的排列问题,常常使用常常使用“直接法直接法”(主要为主要为“特殊位置法特殊位置法”和和“特殊元特殊元素法素法”)或者或者“排除法排除法”,即即优先考虑优先考虑限制条件限制条件.这种方法就是这种方法就是优限法优限法.【总结归纳总结归纳】一般地，对于有限制条件的排列问题，有以下两种方法：一般地，对于有限制条件的排列问题，有以下两种方法：直接计算法直接计算法 排列的限制条件一般是：某些特殊位置和特殊元素排列的限制条件一般是：某些特殊位置和特殊元素.解决的办法是解决的办法是“特事特办特事特办”，对于这些特殊位置和元素，对于这些特殊位置和元素，实行优先考虑，即实行优先考虑，即特殊元素预置法特殊元素预置法、特殊位置预置法特殊位置预置法.间接计算法间接计算法 先抛开限制条件，计算出所有可能的排列数，再从先抛开限制条件，计算出所有可能的排列数，再从中减去不合题意的排列数，特别要注意：不能遗漏，也中减去不合题意的排列数，特别要注意：不能遗漏，也不能重复不能重复.即即排除法排除法.搞清限制条件的真正含义，做针对性文章！搞清限制条件的真正含义，做针对性文章！例例2：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站成一排照相留念。成一排照相留念。若三个女孩要站在一起，有多少种不同的排法？若三个女孩要站在一起，有多少种不同的排法？解：将三个女孩看作一人与四个男孩排队，有 种排法，而三个女孩之间有 种排法，所以不同的排法共有：（种）。捆捆 绑绑 法法若三个女孩要站在一起，四个男孩也要站在一若三个女孩要站在一起，四个男孩也要站在一起，有多少种不同的排法？起，有多少种不同的排法？不同的排法有：不同的排法有：（种）说一说说一说捆绑法一般适用于捆绑法一般适用于 问题的处理。问题的处理。相邻相邻例例2：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站成一排照相留念。成一排照相留念。捆绑法捆绑法:对于对于相邻相邻问题问题,常常先将要相邻的元素常常先将要相邻的元素捆绑捆绑在一起在一起,视作为一个元素视作为一个元素,与其余元与其余元素全排列素全排列,再再松绑松绑后它们之间进行全排后它们之间进行全排列列.这种方法就是这种方法就是捆绑法捆绑法.若三个女孩互不相邻，有多少种不同的排法？若三个女孩互不相邻，有多少种不同的排法？解：先把四个男孩排成一排有解：先把四个男孩排成一排有 种排法，在每一排种排法，在每一排列中有五个空档（包括两端），再把三个女孩插入列中有五个空档（包括两端），再把三个女孩插入空档中有空档中有 种方法，所以共有：种方法，所以共有：（种）（种）排法。排法。插插 空空 法法例例2：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站成一排照相留念。成一排照相留念。男生、女生相间排列，有多少种不同的排法？男生、女生相间排列，有多少种不同的排法？解：先把四个男孩排成一排有解：先把四个男孩排成一排有 种排法，在每一排种排法，在每一排列中有五个空档（包括两端），再把三个女孩插入列中有五个空档（包括两端），再把三个女孩插入空档中有空档中有 种方法，所以共有：种方法，所以共有：（种）（种）排法。排法。插插 空空 法法例例2：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站成一排照相留念。成一排照相留念。甲、乙两人的两边必须有其他人，有多少种不甲、乙两人的两边必须有其他人，有多少种不 同的排法？同的排法？解：先把其余五人排成一排有 种排法，在每一排列中有四个空档（不包括两端），再把甲、乙插入空档中有 种方法，所以共有：（种）排法。插插 空空 法法例例2：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一：七个家庭一起外出旅游，若其中四家是一个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站个男孩，三家是一个女孩，现将这七个小孩站成一排照相留念。成一排照相留念。插空法插空法:对于对于不相邻不相邻问题问题,先将其余元素全排先将其余元素全排列列,再将这些不相邻的元素再将这些不相邻的元素插入空挡插入空挡中中,这种方法就是这种方法就是插空法插空法.例例3、1.将四个小球分成两组，每组两个，将四个小球分成两组，每组两个，有多少分法？有多少分法？4种种2、将四个小球分给两人，每人两个，、将四个小球分给两人，每人两个，有多少分法？有多少分法？甲甲甲甲乙乙乙乙6种种3、将四个小球分成两组，一组三个，一组、将四个小球分成两组，一组三个，一组一个，有多少分法？一个，有多少分法？4种种4、将四个小球分给两人，一人三个，、将四个小球分给两人，一人三个，一人一个，有多少分法？一人一个，有多少分法？甲甲乙乙甲甲乙乙8种种若分成的若分成的m组是有组别的，组是有组别的，只需在原来的分组基础上再只需在原来的分组基础上再例例3:有有6本不同的书，分成本不同的书，分成3堆堆.（1）如果每堆）如果每堆2本，有多少种分法？本，有多少种分法？（2）如果分成一堆）如果分成一堆1本，一堆本，一堆2本，一堆本，一堆3本，有多少种分法？本，有多少种分法？分析分析:这与例这与例2不同，区别在于把不同，区别在于把 6本不同的书分给甲、本不同的书分给甲、乙、丙乙、丙3人，每人人，每人2本，相当于把本，相当于把6本不同的书先分成本不同的书先分成3堆，再把分得的堆，再把分得的3堆分给甲、乙、丙堆分给甲、乙、丙3人人.总总 结：结：分组分配问题主要有分组后分组分配问题主要有分组后有分配对象有分配对象(即即组本身有序组本身有序)的的均分均分与与不均分不均分问题及分组后问题及分组后无分无分配对象配对象(即组本身无序即组本身无序)的的均分均分与与不均分不均分问题四种问题四种类型，常见的情形有以下几种类型，常见的情形有以下几种:(2)均匀、有序分组均匀、有序分组:把把n个不同的元素分成有序的个不同的元素分成有序的m组，每组组，每组r个元素，个元素，则共有则共有 种分法种分法.(其中其中mr=n)(1)均匀、无序分组均匀、无序分组:把把n个不同的元素分成无序的个不同的元素分成无序的m组，每组组，每组r个元素，个元素，则共有则共有 种分法种分法.(其中其中mr=n)(3)非均匀、无序分组非均匀、无序分组:把把n个不同的元素分成个不同的元素分成m组，第组，第1组组r1个元素，第个元素，第2组组r2个元素，第个元素，第3组组r3个元素，个元素，第第m组组rm个元素，个元素，则共有则共有 种分法种分法.(其中其中r1+r2+r3+rm=n)(4)非均匀、有序分组非均匀、有序分组:把把n个不同的元素分成个不同的元素分成m组，第组，第1组组r1个元素，第个元素，第2组组r2个元素，第个元素，第3组组r3个元素，个元素，第第m组组rm个元素，个元素，再分给再分给m个人，则共有个人，则共有 种分法种分法.(其中其中r1+r2+r3+rm=n)(5)局部均匀分组局部均匀分组:把把n个不同的元素分成个不同的元素分成m组，其中组，其中m1个组有个组有r1个元个元素，素，m2个组有个组有r2个元素，个元素，mk个组有个组有rk个元素，个元素，则共有则共有 种分法种分法.(其中其中m1r1+m2r2+m3r3+mkrk=n)例例4:有有6本不同的书，分成本不同的书，分成4堆堆.（3）如果一堆）如果一堆3本，其余各堆各本，其余各堆各1本，有多本，有多少种分法？少种分法？（4）如果每堆至多）如果每堆至多2本，至少本，至少1本，有多少本，有多少种分法？种分法？例例5:从从6个学校中选出个学校中选出30名学生参加数学竞名学生参加数学竞赛赛,每校至少有每校至少有1人人,这样有几种选法这样有几种选法?分析分析:问题相当于把问题相当于把30个相同的球放入个相同的球放入6个不同盒个不同盒子子(盒子不能空的盒子不能空的)有几种放法有几种放法?这类问题可用这类问题可用“隔隔板法板法”处理处理.小结：把小结：把n个相同元素分成个相同元素分成m份，每份至少份，每份至少1个元素，问有多少种不同分法的问题可以采个元素，问有多少种不同分法的问题可以采用用“隔板法隔板法”.共有：共有：变式变式1:将将7只相同的小球全部放入只相同的小球全部放入4个不同个不同盒子，每盒至少盒子，每盒至少1球的放法有多少种？球的放法有多少种？变式变式2:将将7只相同的小球全部放入只相同的小球全部放入4个不同盒个不同盒子，每盒可空，不同的放法有多少种？子，每盒可空，不同的放法有多少种？课堂练习：课堂练习：1、4个学生和个学生和3个老师排成一排照相，老师不能排两端，个老师排成一排照相，老师不能排两端，且老师必须排在一起的不同排法种数是（且老师必须排在一起的不同排法种数是（）A.B.C.D.D2、计划展出、计划展出10幅不同的画，其中幅不同的画，其中1幅水彩画，幅水彩画，4幅油画，幅油画，5幅国画，排成一行陈列，要求同一品种的画必须连在幅国画，排成一行陈列，要求同一品种的画必须连在一起，那么不同的陈列方式有（一起，那么不同的陈列方式有（）B3、在、在7名运动员中选出名运动员中选出4名组成接力队，参加名组成接力队，参加4100米米接力赛，那么甲、乙两人都不跑中间两棒的安排方法接力赛，那么甲、乙两人都不跑中间两棒的安排方法有多少种？有多少种？练习练习2:将将5个人分成个人分成4个组，每组至少个组，每组至少1人，人，则分组的种数是多少？则分组的种数是多少？练习练习1:将将12个人分成个人分成2，2，2，3，3的的5个个组，则分组的种数是多少？组，则分组的种数是多少？练习练习3:9件不同的玩具，按下列方案有几种分法？件不同的玩具，按下列方案有几种分法？1.甲得甲得2件，乙得件，乙得3件，丙得件，丙得4件，有多少种分法？件，有多少种分法？2.一人得一人得2件，一人得件，一人得3件，一人得件，一人得4件，有多少种件，有多少种分法？分法？3.每人每人3件，有多少种分法？件，有多少种分法？4.平均分成三堆，有多少种分法？平均分成三堆，有多少种分法？5.分为分为2、2、2、3四堆，有多少种分法？四堆，有多少种分法？解：解：课堂小结：课堂小结：1、对限制条件较复杂的排列组合应用题，要周、对限制条件较复杂的排列组合应用题，要周密分析，设计出合理的方案，把复杂问题分解密分析，设计出合理的方案，把复杂问题分解成若干个简单的基本问题后再用两个计数原理成若干个简单的基本问题后再用两个计数原理来解决；来解决；2、一般情况下应遵循先取元素，后排列的原则；、一般情况下应遵循先取元素，后排列的原则；3、对于某些特殊问题要能熟练使用相应方法解、对于某些特殊问题要能熟练使用相应方法解决，如：隔板法、均匀分组（局部均匀分组）决，如：隔板法、均匀分组（局部均匀分组）等问题等问题.课堂小结：课堂小结：基本的解题方法：基本的解题方法：有特殊元素或特殊位置的排列问题，通常是先排特有特殊元素或特殊位置的排列问题，通常是先排特殊元素或特殊位置，称为优先处理特殊元素（位置）殊元素或特殊位置，称为优先处理特殊元素（位置）法（优先法）；法（优先法）；某些元素要求必须相邻时，可以先将这些元素看作某些元素要求必须相邻时，可以先将这些元素看作一个元素，与其他元素排列后，再考虑相邻元素的内一个元素，与其他元素排列后，再考虑相邻元素的内部排列，这种方法称为部排列，这种方法称为“捆绑法捆绑法”；某些元素不相邻排列时，可以先排其他元素，再将某些元素不相邻排列时，可以先排其他元素，再将这些不相邻元素插入空挡，这种方法称为这些不相邻元素插入空挡，这种方法称为“插空法插空法”；在处理排列问题时，一般可采用直接和间接两种在处理排列问题时，一般可采用直接和间接两种思维形式，从而寻求有效的解题途径，这是学好排列思维形式，从而寻求有效的解题途径，这是学好排列问题的根基问题的根基课后作业课后作业复习复习“排列组合二项式定理排列组合二项式定理”的课本内容；的课本内容；复习复习“优化优化”第十章的第十章的“高考热点；高考热点；完成完成“优化优化”第十二章测试卷；第十二章测试卷；提前预习提前预习“优化优化”第八章第一节和第二节第八章第一节和第二节内容。内容。