捆邦法
例2、6名同学排成一排,其中甲,乙两人必须排在一起的不同排法有( C )种。A22A55
A)720
B)360
C)240
D)120
说明:从上述解法可以看出,所谓“捆邦法”,就是在解决对于某几个元素要求相邻问题时,可以整体考虑将相邻元素视作一个“大”元素。
(2)、全不相邻问题,插空法
例3、要排一张有6个歌唱节目和4个舞蹈节目的演出节目单,任何两个舞蹈节目不得相邻,问有多少不同的排法,
解:先将6个歌唱节目排好,其中不同的排法有6!,这6个节目的空隙及两端共有七个位置中再排4个舞蹈节目有
种排法,由乘法原理可知,任何两个舞蹈节目不得相邻的排法为 种
例4高三(一)班学要安排毕业晚会的4各音乐节目,2个舞蹈节目和1个曲艺节目的演出顺序,要求两个舞蹈节目不连排,则不同排法的种数是
(A)1800
(B)3600
(C)4320
(D)5040
解:不同排法的种数为 =3600,故选B
说明:从解题过程可以看出,不相邻问题是指要求某些元素不能相邻,由其它元素将它隔开,此类问题可以先将其它元素排好,再将特殊元素插入,故叫插空法。
(3).不全相邻排除法,排除处理
例5.五个人站成一排,其中甲、乙、丙三人有两人相邻,有多少排法?解:
例6.有两排座位,前排11个座位,后排12个座位,现安排2人就座,规定前排中间的3个座位不能坐,并且这2人不左右相邻,那么不同排法的种数是
2、顺序一定,除法处理或分类法。
例7、信号兵把红旗与白旗从上到下挂在旗杆上表示信号,现有3面红旗、2面白旗,把5面旗都挂上去,可表示不同信号的种数是(
)(用数字作答)。
解:5面旗全排列有 种挂,由于3面红旗与2面白旗的分别全排列均只能作一次的挂法,故有
例8.某工程队有6项工程需要单独完成,其中工程乙必须在工程甲完成后才能进行,工程丙必须在工程乙完成后才能进行,有工程丁必须在工程丙完成后立即进行。那么安排这6项工程的不同排法种数是
。(用数字作答)
解一:依题意,只需将剩余两个工程插在由甲、乙、丙、丁四个工程形成的5个空中(插一个或二个),可得有
=30种不同排法。
解二: =30
例9、由数字0、1、2、3、4、5组成没有重复数字的6位数,其中个位数字小于十位的数字的共有(
)
A)210个
B)300个
C)464个
D)600个解:
故选(B)
4、多元问题,分类法
例10.某校从8名教师中选派4名教师同时去4个边远地区支教(每地1人),其中甲和乙不同去,甲和丙只能同去或同不去,则不同的选派方案共有
种
共有600种不同的选派方案.
例11:设集合 。选择I的两个非空子集A和B,要使B中最小的数大于A中最大的数,则不同的选择方法共有
A.
B.
C.
D.
总计有 ,选B.
例12将4个颜色互不相同的球全部放入编号为1和2的两个盒子里,使得放入每个盒子里的球的个数不小于该盒子的编号,则不同的放球方法有A
A.10种 B.20种
C.36种 D.52种
说明:元素多,取出的情况也多种,可按要求分成互不相容的几类情况分别计算,最后总计。
5、交叉问题,集合法(二元否定问题,依次分类)。
例13、从6名运动员中选出4名参加4×100米接力赛,如果甲不跑第一棒,乙不跑第四棒,共有多少种不同的参赛方法?252
例14、某天的课表要排入语文、数学、英语、物理、化学、体育共六门课程,且上午安排四节课,下午安排两节课。
(1)若第一节不排体育,下午第一节不排数学,一共有多少种不同的排课方法?
(2)若要求数学、物理、化学不能排在一起(上午第四节与下午第一节不算连排),一共有多少种不同的排课方法?
例15、同室4人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人送来的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有(
B
)
A)6种
B)9种
C)11种
D)23种
说明:求解
二元否定问题可先把某个元素按规定排入,第二步再排另一个元素,如此继续下去,依此即可完成。
例16、安排5名歌手的演出顺序时,要求某名歌手不第一个出场,另一名歌手不最后一个出场,不同排法的总数是
.(用数字作答) 。(答:78种)
说明:某些排列组合问题几部分之间有交集,可用集合中求元素的个数的公式来求解。
6、多排问题,单排法
例17、两排座位,第一排有3个座位,第二排有5个座位,若8名学生入座(每人一座位),则不同的座法为
A)
B)
C)
D)
解:此题分两排座可以看成是一排座,故有 种座法。∴选(D)
说明:把元素排成几排的问题,可归纳为一排考虑,再分段处理。
7、至少问题,分类法 或 间接法(排除处理)
例18.从4名男生和3名女生中选出3人,分别从事三项不同的工作,若这3人中至少有1名女生,则选派方案共有
(A)108种 (B)186种
(C)216种
(D)270种
解析:从全部方案中减去只选派男生的方案数,合理的选派方案共有 =186种,选B.
例19.
5名乒乓球队员中,有2名老队员和3名新队员.现从中选出3名队员排成1、2、3号参加团体比赛,则入选的3名队员中至少有一名老队员,且1、2号中至少有1名新队员的排法有_______种.(以数作答)
【解析】两老一新时, 有 种排法;两新一老时, 有 种排法,即共有48种排法.
【点评】
本题考查了有限制条件的排列组合问题以及分类讨论思想.
例20.将5名实习教师分配到高一年级的3个班实习,每班至少1名,最多2名,则不同的分配方案有
B
(A)30种 (B)90种
(C)180种 (D)270种
说明:含“至多”或“至少”的排列组合问题,是需要分类问题,或排除法。排除法,适用于反面情况明确且易于计算的情况。
8、部分符合条件淘汰法
例21.四面体的顶点各棱中点共有10个点,在其中取4个不共面的点,不同的取法共有
(
D
)
A)150种
B)147种
C)144种
D)141种
解:10个点取4个点共有
种取法,其中面ABC内的6个点中任取4个点必共面,这样的面共有6个,又各棱中点共6个点,有四点共面的平面有3个,故符合条件不共面的平面有
选D
说明:在选取总数中,只有一部分符合条件,可从总数中减去不符合条件数,即为所求。
9.分组问题与分配问题
①分组问题:均匀分组,除法处理;非均匀分组,组合处理
例22。有9个不同的文具盒:(1)将其平均分成三组;(2)将其分成三组,每组个数2,3,4。上述问题各有多少种不同的分法?
分析:(1)此题属于分组问题:先取3个为第一组,有
种分法,再取3个不第二组,有 种分法,剩下3个为第三组,有
种分法,由于三组之间没有顺序,故有
种分法。(2)同(1),共有 种分法,因三组个数各不相同,故不必再除以 。
练习:12个学生平均分成3组,参加制作航空模型活动,3个教师各参加一组进行指导,问有多少种分组方法?
②分配问题: 定额分配,组合处理;
随机分配,先组后排。
例23。有9本不同的书:(1)分给甲2本,乙3本,丙4本;(2)分给三个人,分别得2本,3本,4本。上述问题各有多少种不同的分法?
(1)此题是定额分配问题,先让甲选,有
种;再让乙选,有 种;剩下的给丙,有 种,共有
种不同的分法(2)此题是随机分配问题:先将9本书分成2本,3本,4本共有三堆,再将三堆分给三个人,共有 种不同的分法。
例24:对某种产品的6件不同正品和4件不同次品一一进行测试,至区分出所有次品为止,若所有次品恰好在第5次测试时被全部发现,则这样的测试方法有多少种可能?
解:第5次必测出一次品,余下3件次品在前4次被测出,从4件中确定最后一件次品有 种方法,前4次中应有1件正品、3件次品,有
种,前4次测试中的顺序有 种,由分步计数原理即得: ( ) =576。
【评述】本题涉及一类重要问题:问题中既有元素的限制,又有排列的问题,一般是先选元素(即组合)后排列
练习:1。3名教师分配到6个班里,各人教不同的班级,若每人教2个班,有多少种分配方法?
2.将10本不同的专著分成3本,3本,3本和1本,分别交给4位学者阅读,问有多少种不同的分法?
例25
某外商计划在四个候选城市投资3个不同的项目,且在同一个城市投资的项目不超过2个,则该外商不同的投资方案有
(
) A.16种
B.36种
C.42种
D.60种
解析:有两种情况,一是在两个城市分别投资1个项目、2个项目,此时有 ,二是在在两个城市分别投资1,1,1个项目,此时有
,
共有 =60,
故选
(D)
10.隔板法:隔板法及其应用技巧
在排列组合中,对于将不可分辨的球装入到可以分辨的盒子中,每盒至少一个,求方法数的问题,常用隔板法。见下例:
例26。求方程x+y+z=10的正整数解的个数。(即:10个相同的小球分给三人,每人至少1个,有多少种方法?)
分析:将10个球排成一排,球与球之间形成9个空隙,将两个隔板插入这些空隙中(每空至多插一块隔板),规定由隔板分成的左、中、右三部分的球数分别为
x.y.z之值(如图)
○○○
○○○
○○○○
则隔板与解的个数之间建立了一一对立关系,故解的个数为
个。实际运用隔板法解题时,在确定球数、如何插隔板等问题上形成了一些技巧。下面举例说明:
技巧一:添加球数用隔板法。
例27.求方程x+y+z=10 的非负整数解的个数。
分析:注意到x 、y 、z 可以为零,故上题解法中的限定“每空至多插一块隔板”就不成立了。怎么办呢?只要添加三个球,给 x、 y、z
各一个球。这样原问题就转化为求x+y+z=13 的正整数解的个数了,故解的个数为 =66个。
【小结】本例通过添加球数,将问题转化为如例1中的典型的隔板法问题。
技巧二:减少球数用隔板法。
例28.将20个相同的小球放入编号分别为1,2,3,4的四个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于它的编号数,求放法总数。
分析1:先在编号1,2,3,4的四个盒子内分别放0,1,2,3个球,有1种方法;再把剩下的14个球,分成4组,每组至少1个,由例25知有
=286 种方法。
分析2:第一步先在编号1,2,3,4的四个盒子内分别放1,2,3,4个球,有1种方法;第二步把剩下的10个相同的球放入编号为1,2,3,4的盒子里,由例26知有
=286
种方法。
【小结】两种解法均通过减少球数将问题转化为例25、例26中的典型问题。
技巧三:先后插入用隔板法。
例29。为构建和谐社会出一份力,一文艺团体下基层宣传演出,准备的节目表中原有4个歌舞节目,如果保持这些节目的相对顺序不变,拟再添2个小品节目,则不同的排列方法有多少种?
分析:记两个小品节目分别为A、B。先排A节目。根据A节目前后的歌舞节目数目考虑方法数,相当于把4个球分成两堆,由例26知有
种方法。这一步完成后就有5个节目了。再考虑需加入的B节目前后的节目数,同上理知有
种方法。故由乘法原理知,共有
种方法。
11.数字问题(组成无重复数字的整数)
① 能被2整除的数的特征:末位数是偶数;不能被2整除的数的特征:末位数是奇数。
②能被3整除的数的特征:各位数字之和是3的倍数;能被9整除的数的特征:各位数字之和是9的倍数。
③
能被4整除的数的特征:末两位是4的倍数。④
能被5整除的数的特征:末位数是0或5。
⑤
能被25整除的数的特征:末两位数是25,50,75。
能被6整除的数的特征:各位数字之和是3的倍数的偶数。
例30在 这五个数字组成的没有重复数字的三位数中,各位数字之和为奇数的共有
(A)36个
(B)24个
(C)18个
(D)6个
解:依题意,所选的三位数字有两种情况:(1)3个数字都是奇数,有 种方法(2)3个数字中有一个是奇数,有 ,故共有 +
=24种方法,故选B
例31。用数字0,1,2,3,4组成没有重复数字的五位数,则其中数字1,2相邻的偶数有
24 个(用数字作答).
12.分球入盒问题
例32:将5个小球放到3个盒子中,在下列条件下,各有多少种投放方法?
① 小球不同,盒子不同,盒子不空
解:将小球分成3份,每份1,1,3或1,2,2。再放在3个不同的盒子中,即先分堆,后分配。有
②小球不同,盒子不同,盒子可空 解: 种
③小球不同,盒子相同,盒子不空 解:只要将5个不同小球分成3份,分法为:1,1,3;1,2,2。共有
=25种
④小球不同,盒子相同,盒子可空
本题即是将5个不同小球分成1份,2份,3份的问题。共有 种
⑤小球相同,盒子不同,盒子不空解:(隔板法)。0 \ 00 \ 00
,有 种方法
⑥小球相同,盒子不同,盒子可空
解一:把5个小球及插入的2个隔板都设为小球(7个球)。7个球中任选两个变为隔板(可以相邻)。那么2块隔板分成3份的小球数对应于
相应的3个不同盒子。故有 =21解:分步插板法。
⑦小球相同,盒子相同,盒子不空解:5个相同的小球分成3份即可,有3,1,1;2,2,1。
共
2种
⑧小球相同,盒子相同,盒子可空
解:只要将将5个相同小球分成1份,2份,3份即可。分法如下:5,0,0;
4,1,0;3,2,0;
3,1,1;
2,2,1。
例33、有4个不同的小球,放入4个不同的盒子内,球全部放入盒子内
(1)共有几种放法?(答: )(2)恰有1个空盒,有几种放法?(答: )
(3)恰有1个盒子内有2个球,有几种放法?(答: )(4)恰有2个盒子不放球,有几种放法?(答: )
13、涂色问题:(1)用计数原理处理的问题,需要关注图形的特征:多少块?多少色?
(2)以涂色先后分步,以色的种类分类。
例34、某城市在中心广场建造一个花圃,花圃分为6个部分(如图)。现要栽种4种不同颜色的花,每部分栽种一种且相邻部分要能栽种同种颜色的花,则不同的栽种方法有
120
种?