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排列组合问题的基本模型及解题方法
导语:解决排列组合问题要讲究策略,首先要认真审题,弄清楚是排列(有序)还是组合(无序),还是排列与组合混合问题。其次,要抓住问题的本质特征,准确合理地利用两个基本原则进行“分类与分步”。加法原理的特征是分类解决问题,分类必须满足两个条件:①类与类必须互斥(不相容),②总类必须完备(不遗漏);乘法原理的特征是分步解决问题,分步必须做到步与步互相独立,互不干扰并确保连续性。分类与分步是解决排列组合问题的最基本的思想策略,在实际操作中往往是“步”与“类”交叉,有机结合,可以是类中有步,也可以是步中有类,以上解题思路分析,可以用顺口溜概括为:审明题意,排(组)分清;合理分类,用准加乘;周密思考,防漏防重;直接间接,思路可循;元素位置,特殊先行;一题多解,检验真伪。注意以下几点:
1、解排列组合应用题的一般步骤为:
①什么事:明确要完成的是一件什么事(审题);
②怎么做:分步还是分类,有序还是无序。
2、解排列组合问题的思路
两种思路:直接法,间接法。
两种途径:元素分析法,位置分析法。
3、基本模型及解题方法:
(一)、元素相邻问题
(1)、全相邻问题,捆邦法
例1、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。
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2、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3、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4、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5、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
解法一: ①前后各一个,有8×12×2=192种方法
②前排左、右各一人:共有4×4×2=32种方法
③两人都在前排:两人都在前排左边的四个位置:
乙可坐2个位置
乙可坐1个位置
2+2=4
1+1=2
此种情况共有4+2=6种方法
因为两边都是4个位置,都坐右边亦有6种方法,所以坐在第一排总共有6+6=12种方法
④两人都坐在第二排位置,先规定甲左乙右
?
∴ 甲左乙右总共有种方法.同样甲、乙可互换位置,乙左甲右也同样有55种方法,所以甲、乙按要求同坐第二排总共有55×2=110种方法。综上所述,按要求两人不同排法有 192+32+12+110=346种
解法二:考虑20个位置中安排两个人就坐,并且这两人左右不相邻,4号座位与5号座位不算相邻(坐在前排相邻的情况有12种。),7号座位与8号座位不算相邻(坐在后排相邻的情况有22种。),共有种
(二)、定序问题缩倍法
例6、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
说明:在排列的问题中限制某几个元素必须保持一定的顺序问题,这类问题用缩小倍数的方法求解比较方便.
例7、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 。
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8、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:
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