排列組合是高中數學的重點和難點之一,也是進一步學習概率的基礎。事實上,許多概率問題也可歸結為排列組合問題。解答排列組合問題,首先必須認真審題,明確是屬于排列問題還是組合問題,或者屬于排列組合的混合問題。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,還要注意講究一些基本策略和方法技巧,使一些看似復雜的問題迎刃而解。下面介紹幾種常用的解題技巧。
一、 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,再考慮其他元素。
例1 用0,2,3,4,5這五個數字,組成沒有重復數字的三位數,其中偶數共有()。
A.24B.30C.40D.60
二、 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1中,也可用此法解答:五個數字組成三位數的全排列有 個,排好后發現0不能排首位,而且數字3,5也不能排末尾,這兩種不符合題意的排法要除去,故有 偶數。
三、 合理分類與準確分步法
解含有約束條件的排列組合問題,應按元素的性質進行分類,按事情發生的連續過程分步,做到分類標準明確,分步層次清楚,不重不漏。
例2 將五列火車停在五條不同的軌道上,其中a列車不停在第一軌道上,b列車不停在第二軌道上,那么不同的停放方法有()。
A.120種 B.96種 C.78種 D.72種
四、 相鄰元素“捆綁法”
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,看作一個“大”元素與其他元素排列,然后再對相鄰元素內部之間進行排列。
五、 不相鄰問題“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,然后再將不相鄰的元素在已排好的元素及兩端的空隙中插入即可。
例4 在例3中,若要求甲、乙、丙三人不相鄰,則又有多少種不同的排法?
六、等價轉換法
一些常見類型方法為自己熟悉之后,對于一些生疏問題或直接求解較為復雜或較為困難的問題,或者有些問題從正面入手情況較多,不易解決,這時可考慮能否進行等價轉換,從反面入手,或構造模型,將其轉化為一個較簡單的問題來處理。
七、 順序固定問題用“除法”或“自動上位法”
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進行排列,然后用總排列數除以這幾個元素的全排列數。
例6 由數字0,1,2,3,4,5組成沒有重復數字的六位數,其中個位數小于十位數字的共有()個。
A.210B.300C.464D.600
八、 混合應用問題“先選后排法”
對于排列與組合的混合問題,可采用先選出元素,然后再進行排列的方法。
例7 4個不同的小球放入編號為1,2,3,4的四個盒子,則恰有一個空盒的放法有多少種?
九、 “小團體”問題“先整體后局部法”
對于“小團體”排列問題,與“相鄰問題”相似,可先將小團體看作一個元素與其余元素排列,最后再進行小團體內部的排列。
十、 構造“隔板”模型法
對較復雜的排列問題,可通過設計另一個情景,構造一個“隔板”模型來解決問題。
例9 方程a+b+c+d=12有多少組正整數解?
分析 建立隔板模型:將12個完全相同的球排成一列,在它們之間形成的11個間隙中任意插入3塊隔板,把球分成4堆,而每一種分法所得4堆球的各堆球的數目,即為a,b,c,d的一組正整數解,故原方程的正整數解的組數共有
十一、 分排問題“直接法”
把幾個元素排成若干排的排列問題,若沒有其他特殊要求,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,第一排坐3個人,第二排坐4個人,則不同的坐法有多少種?
分析 7個人可以在前后兩排隨意就座,再無其他條件,可采取統一排成一排來處理,不同的坐法共有 種。
十二、 表格法或圖像法
有些較復雜的問題可以通過列表使其直觀化。
例11 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 由題意知,必有1人既可打鋒,又可打衛,則只會鋒的有6人,只會衛的有2人。列表如下:
除上述方法外,有時還可以通過設未知數,借助方程來解答,簡單一些的問題可采取列舉法,還可以利用對稱性或整體思想來解題,等等。總之方法多種多樣,解題時一定要靈活運用,融會貫通。