
解排列組合問題的常用技巧
解答排列組合問題,首先必須認真審題,明確問題是屬于排列問題還是組合問題,或者屬于排列與組合的混合問題,其次要抓住問題的本質特征,靈活運用基本原理和公式進行分析解答。同時還要注意講究一些策略和方法技巧,使一些看似復雜的問題迎刃而解。結合我們幾年的教學下面介紹幾種常用的技巧。
一、合理分類與準確分步法
解含有約束條件的排列組合問題,應按元素性質進行分類,按事情發生的連續過程分步,作到分類標準明確,分步層次清楚,不重不漏。
【例1】五個人從左到右排成一排,其中甲不在中間,乙不在末尾,不同的排法有 ( )
A .96種
B .120種
C .78種
D .72種
分析:由題意可先安排甲,并按其分類討論:①若甲在末尾,剩下四人可自由排,有4
4
A 種排法;②若甲在第一,二,四位置上,則有1
31
33
3A A A 種排法。由分類計數原理,不同排法
共有781
3133344=+A A A A 種,答案:C
二、正難反易轉化法
對于一些生疏問題或直接求解較為復雜或較為困難問題,從正面入手情況較多,不易解決,這時可從反面入手,將其轉化為一個簡單問題來處理。
【例2】馬路上有10只路燈,為節約用電又不影響正常的照明,可把其中的三只燈關掉,但不能同時關掉相鄰的兩只或三只,也不能關掉兩端的燈,那么滿足條件的關燈方法共有多少種?
分析: 關掉第1只燈的方法有8種,關第二只,第三只時需分類討論,十分復雜。若從反面入手考慮,每一種關燈的方法對應著一種滿足題設條件的亮燈與關燈的排列,于是問題轉化為“在7只亮燈的8個空中插入3只暗燈,但還要滿足不插在兩端”的問題。故關燈
方法種數為3
6C 。
三、混合問題“先選后排”
對于排列組合混合問題,可先選出元素,再排列。 【例3】4個不同小球放入編號為1,2,3,4的四個盒中,恰有一空盒的方法有多少種? 分析: 因有一空盒,故必有一盒子放兩球。①選:從四個球中選2個有2
4C 種,從4個盒中選3個盒有3
4C 種;②排:把選出的2個球看作一個元素與其余2球共3個元素,對
選出的3盒作全排列有33A 種,故所求放法有1443
33424=A C C 種。
四、特殊元素“優先安排法”
對于帶有特殊元素的排列組合問題,一般應先考慮特殊元素,再考慮其它元素。
【例4】用0,1,2,3,4,五個數字,組成沒有重復數字的三位數,其中偶數共有( )。 A . 24個 B .30個 C .40個 D .60個
分析:由于該三位數為偶數,故末尾數字必為偶數,又因為0不能排首位,故0就是其中的“特殊”元素,應優先安排,按0排在末尾和0不排在末尾分為兩類:① 0排末尾時,
有2
4A 個1。②0不排在末尾時,則有131312A A A 個,由分數計數原理,共有偶數1
3131224A A A A +=30
個,答案:B
練習1、從6名志愿者中選出4人分別從事翻譯、導游、導購、保潔四項不同的工作,
若其中甲、乙兩名志愿者都不能從事翻譯工作,則不同的選派方案共有( )
(A ) 280種 (B )240種 (C )180種 (D )96種
練習2、由0,1,2,3,4,5可以組成多少個沒有重復數字五位奇數. 解:由于末位和首位有特殊要求,應該優先安排,以免不合要求的元素占了這
兩個位置先排末位共有_1
3C __
然后排首位共有_1
4
C __
最后排其它位置共有___ 由分步計數原理得2883
41413
=A C C 五、局部問題“整體優先法”
對于局部排列問題,可先將局部看作一個元與其余元素一同排列,然后在進行局部排列。 【例5】7人站成一排照相,要求甲乙兩人之間恰好隔三人的站法有多少種?
分析: 甲、乙及間隔的3人組成一個“小整體”,這3人可從其余5人中選,有2
5C 種;這個“小整體”與其余2人共3個元素全排列有3
3A 種方法,它的內部甲、乙兩人有2
2A 種站
法,中間選的3人也有33A 種排法,故符合要求的站法共有7203
3223325=A A A C 種。
六、總體淘汰法
對于含有否定字眼的問題,還可以從總體中把不符合要求的除去,此時應注意既不能多減也不能少減。
例如在例4中,也可用此法解答:五個數字組成三為數的全排列有3
5A 個,排好后發現
0不能排首位,而且數字1,3也不能排末位,這兩種排法要除去,故有30
1
313222435=--A A A A A 個偶數
七、相鄰問題用“捆綁法”法
對于某幾個元素要求相鄰的排列問題,可先將相鄰的元素“捆綁”起來,看成一個“大”的元素與其它的元素排列,然后再對相鄰元素內部進行排列。
【例6】7人站成一排照相,甲、乙、丙三人相鄰,有多少種不同排法?
分析: 把甲、乙、丙三人看作一個“元”,與其余4人共5個元作全排列,有5
5A 種排
法,而甲乙、丙、之間又有33A 種排法,故共有55A 72003
3=A 種排法。
練習、計劃展出10幅不同的畫,其中1幅水彩畫、4幅油畫、5幅國畫,排成一行陳
列,要求同一品種的畫必須連在一起,并且水彩畫不放在兩端,那么不同的陳列方式有( ) (A )
5
5
44A A (B )
5
5
4433A A A (C )
5
5
4413A A A (D )
5
5
4422A A A
34
A 13
C 4
34
A
分析:先把三種不同的畫捆在一起,各看成整體,但水彩畫不放在兩端,則整體有22A 種
不同的排法,然后對4幅油畫和5幅國畫內部進行全排,有5
5
44A A 種不同的排法,所以不同
的陳列方式有
5
5
4422A A A 種,選D 。
八、不相鄰問題用“插空法”
對于某幾個元素不相鄰的排列問題,可先將其他元素排好,再將不相鄰元素在已排好的元素之間及兩端空隙中插入即可。
【例7】在例6中, 若要求甲、乙、丙不相鄰,則有多少種不同的排法?
分析: 先將其余四人排好有4
4A 種排法,再在這人之間及兩端的5個“空”中選三個位
置讓甲乙丙插入,則有35A 種方法,這樣共有14003
544=A A 種不同排法。
九、定序問題倍縮、空位法
對于某幾個元素順序一定的排列問題,可先把這幾個元素與其他元素一同排列,然后用總排列數除以這幾個元素的全排列數。
【例8】(倍縮法)6個人排隊,甲、乙、丙三人按“甲---乙---丙”順序排的排隊方法有多少種?
分析: 不考慮附加條件,排隊方法有6
6A 種,而其中甲、乙、丙的3
3A 種排法中只有
一種符合條件。故符合條件的排法有1203
366=÷A A 種。
(空位法)設想有6個位置讓除甲乙丙以外的3人排列共有3
6A 種方法,其余的三個位置甲乙丙共有 1 種坐法,則共有3
6A 種方法
十、元素相同問題隔板
將n 個相同的元素分成m 份(n ,m 為正整數),每份至少一個元素,可以用
m-1塊隔板,插入n 個元素排成一排的n-1個空隙中,所有分法數為1
1--m n C
【例9】6人帶10瓶汽水參加春游,每人至少帶1瓶汽水,共有多少種不同的帶法?
分析:將所求問題轉化——10個相同的球放到6個不同的盒子里,每個盒子里至少放1個球,有多少種不同的放法。
即把排成一行的10個“0”分成6份的方法數,這樣用5塊閘板插在9個間隔中,共有
種12659=C 即共有126種不同的帶法。
練習.有10個運動員名額,分給7個班,每班至少一個,有多少種分配方案?
十一、分排問題“直排法”、環排問題線排
把幾個元素排成前后若干排的排列問題,若沒有其它的特殊要求,可采取統一排成一排的方法來處理。
【例10】7個人坐兩排座位,第一排3個人,第二排坐4個人,則不同的坐法有多少種? 分析:7個人可以在前兩排隨意就坐,再無其它條件,故兩排可看作一排來處理,不同的坐法共有7
7A 種。
一般地,n 個不同元素作圓形排列,共有(n-1)!種排法.如果從n 個不同元素
中取出m 個元素作圓形排列共有
m
n A m
1種排法 例如. 5人圍桌而坐,共有多少種坐法?
甲
解:圍桌而坐與坐成一排的不同點在于:坐成圓形沒有首尾之分,所以固定一人甲并從此位置把圓形展成直線其余4人共有種44A 種排法,即)15( !
十二、枚舉法
例11、 將數字1、2、3、4填在標號為1、2、3、4的四個方格里,每格填上一個數字,且每個方格的標號與所填的數字均不相同的填法有幾種?
它們是:
把符合條件的安排不重復、不遺漏的一一列舉出來,是
最簡單、最原始但也是最基本的計數方法.教材中多次應用到,高考中常用枚舉法解決問題. 例12.某電腦用戶計劃使用不超過500元的資金購買單價分別60元、70元的單片軟件和盒裝磁盤,根據需要,軟件至少買3片,磁盤至少買2盒,則不同的選購方法有( )
A .5種
B .6種
C .7種
D .8種
解析:根據所給選項數字較小,不難用枚舉法解決.
單片買3張,磁盤買2盒,花錢320元;單片買3張,磁盤買3盒,花錢390元;單片買3張,磁盤買4盒,花錢460元;單片買4張,磁盤買2盒,花錢380元;單片買4張,磁盤買3盒,花錢450元;單片買5張,磁盤買2盒,花錢440元;單片買6張,磁盤買2盒,花錢500元.故選購方式有7種,選A .
例13.從1到100的一百個自然數中,每次取出兩個數,使其和大于100,這樣的取法共有多少種?
解: 從1到100的一百個自然數中,每次取出兩個數,其中必有一個是較小的.我們先按較小的一數枚舉,而當較小的數取定以后,使和超過100的另一個相應較大的數不難一一例舉,所有情況如下表:
甲
乙 丙
丁
戊
1 2
3
4
4 4 1
3 1 3
1 4
3 3
2 1 2
3 2 1
1 3
4 4
4 1 2
2 2 1
所以共有:1+2+3+…+49+50+49+…+1=2500種不同的取法.
【例14】9 人組成籃球隊,其中7人善打前鋒,3人善打后衛,現從中選5人(兩衛三鋒,且鋒分左、中、右,衛分左右)組隊出場,有多少種不同的組隊方法?
分析:由題設知,其中有1 人既可打鋒,又可打衛,則只會鋒的有6人,只會衛的有2 由表知,共有9002
233262212362236=++A A C A C A A A 種方法。
十三、分組問題
例15:8本不同的書,按照以下要求分配,各有多少種不同的分法?⑴一堆1本, 一堆2本, 一堆5本;⑵甲得1本,乙得2本,丙得5本;⑶甲、乙、丙三人, 一人1本, 一人2本, 一人5本;⑷平均分給甲、乙、丙、丁四人;⑸平均分成四堆;⑹分成三堆,一堆4本,一堆2本,一堆2本;⑺給三人一人4本, 一人2本, 一人2本。
解析:小題⑴屬非平均分組問題,僅僅分組, 分組與順序無關,是組合問題,共有1
1
2358C C C 種不同的分法;小題⑵屬非平均分組定向分配問題,先分組,再分配, 但是是定向分配不涉及排序,共有1
12
35
8C C C 種不同的分法;小題⑶屬非平均分組不定向分配問題,先分組,再分配, 與順序有關,需排序,共有3
31
12
35
8A C C C 種不同的分法;小題⑷屬平均分組不定向分配問題,先分
組有4422242628A C C C C 種分法,再分配, 與順序有關, 有4
4A 種排列,共有444
422242628)(A A C C C C 種不同的分配方法;小題⑸屬平均分組問題, 分組與順序無關,是組合問題,有4
4
2
2
242628A C C C C 種不