摘 要:排列組合是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn),其思考方法獨(dú)特靈活,必須具備較好的抽象能力和邏輯思維能力。思考方法不同,解題思路也不一樣,因此,一道題目經(jīng)常存在多種解題方法,也極容易出現(xiàn)“重復(fù)”或“遺漏”的錯(cuò)誤。排列組合是高中的一個(gè)重點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:基礎(chǔ) 方法和技巧 能力
中圖分類(lèi)號(hào):G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2013)09(c)-0085-01
要學(xué)好本章除了學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)和掌握一些解題方法和技巧外,還要通過(guò)不斷的積累、思考,能做到舉一反三,觸類(lèi)旁通,使思維能力和推理能力得到提高;才能真正的學(xué)好排列組合。
在基礎(chǔ)知識(shí)方面,“分類(lèi)計(jì)數(shù)原理”和“分步計(jì)數(shù)原理”是本章主線(xiàn)。要根據(jù)我們完成某件事時(shí)采取的方式來(lái)區(qū)分是分類(lèi)還是分步,分類(lèi)相加,分步相乘。排列與組合定義相近,它們的區(qū)別在于是否與順序有關(guān)。只取不排(無(wú)序)是組合問(wèn)題,先取后排(有序)是排列問(wèn)題。同時(shí)要掌握排列和組合數(shù)的計(jì)算。這是本章的重點(diǎn),但不是難點(diǎn)。
本章的難點(diǎn)在解題方法和解題技巧上,下面介紹幾種常用的解題方法和技巧。
1 特殊元素優(yōu)先考慮,特殊位置優(yōu)先安排法
例1:用0,1,2,3,4,5,五個(gè)數(shù)字,能組成多少個(gè)沒(méi)有重復(fù)數(shù)字的四位偶數(shù)?
分析:由于該四位數(shù)為偶數(shù),故末尾數(shù)字必為偶數(shù),又因?yàn)?不能排首位,故0就是其中的“特殊”元素,應(yīng)該優(yōu)先安排,按0排在末尾和0不排在末尾分兩類(lèi):(1)0排末尾時(shí),有A個(gè);(2)0不排在末尾時(shí),0又不能排在首位,分三步考慮,第一步:個(gè)位從2和4中選一個(gè),有A種;第二步:個(gè)位選定后,首位又不能為0,首位有A種;第三步:中間兩位從余下的四個(gè)數(shù)字選兩個(gè)排列,有A種;0不排在末尾有AAA個(gè)。共有偶數(shù)A+AAA=156個(gè)。
2 相鄰問(wèn)題用捆綁法
在解決對(duì)于某幾個(gè)元素要求相鄰的問(wèn)題時(shí),先將相鄰的元素捆綁起來(lái),看作一個(gè)元素與其余元素排列,然后再考慮捆綁在一起的元素的內(nèi)部排列就是捆綁法。
例2:5名男生,3名女生站一排,女生站在一起,有多少種不同的站法?
解:把3名女生“捆綁”在一起看成一人,與5名男生一起看作6人,共有A種排法;又3名女生有A種排法;根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理共有排法AA=4320(種)。
注:運(yùn)用捆綁法解決排列問(wèn)題時(shí),一定要注意“捆綁”起來(lái)的內(nèi)部的順序問(wèn)題。
3 相隔問(wèn)題插空法
不相鄰問(wèn)題是指要求某些元素不能相鄰,由其它元素將它們隔開(kāi).解決此類(lèi)問(wèn)題可以先將其它元素排好,再將所指定的不相鄰的元素插入到它們的間隙及兩端位置,故稱(chēng)插空法。
例3:在例2中,求女生彼此不相鄰的站法有多少種不同?
解:先將5名男生站好,有A種排法;每相鄰的兩個(gè)男生之間留一個(gè)空位,有4個(gè)空位,加上兩邊的兩個(gè)空位,共7個(gè)空位,在7個(gè)空位中選3個(gè)空位排3名女生,有A種排法;根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理共有排法AA=25200(種)。
注:運(yùn)用“插空法”解決不相鄰問(wèn)題時(shí),要注意欲插入的位置是否包含兩端位置。
4 分配問(wèn)題隔板法
就是在n個(gè)相同的元素間的(n-1)個(gè)空中插入k個(gè)板,可以把n個(gè)元素分成k+1組的方法。
例4:把12個(gè)蘋(píng)果分給4個(gè)人,每人至少一個(gè),有多少種不同的分法?
分析:建立隔板模型:將12個(gè)蘋(píng)果排成一列,在它們之間形成的11個(gè)間隙中任意插入3塊隔板,就可以把蘋(píng)果分成4份,每人得一份。
所以該題答案是:C=165(種)。
5 順難則反,逆向思維
有的排列組合的題目從正面分析較難,而從反面思考往往比較容易。
例5:以正方體的八個(gè)頂點(diǎn)為頂點(diǎn)可以組成多少個(gè)不同的四面體?
分析:若直接考慮哪四個(gè)點(diǎn)能構(gòu)成四面體,情況十分復(fù)雜,而從反面考慮哪四個(gè)點(diǎn)不能構(gòu)成四面體,就比較容易。
不能構(gòu)成四面體有正方體的6個(gè)面和6個(gè)對(duì)角面,這12個(gè)面上的四個(gè)點(diǎn)不能構(gòu)成四面體,其他四個(gè)點(diǎn)都能構(gòu)成四面體。故本題答案為:C-12=58(個(gè))。
6 順序固定用“除法”
元素按一定的順序排列問(wèn)題,可先把這幾個(gè)元素與其他元素一同進(jìn)行全排列,然后用總的排列數(shù)除于這幾個(gè)元素的全排列數(shù)。
例6:6個(gè)人排隊(duì),甲、乙、丙三人按“甲——乙—— 丙”順序排的排隊(duì)方法有多少種?
分析:不考慮附加條件,排隊(duì)方法有A種,而其中甲、乙、丙的A種排法中只有一種符合條件。故符合條件的排法有A÷A=120種。
7 有序分配問(wèn)題逐分法
例7:有6本不同的書(shū),按照以下要求處理,各有幾種分法?
(1)平均分給甲、乙、丙三人。(2)甲得一本,乙得兩本,丙得三本。
解:(1)每人得2本,可考慮甲先在6本書(shū)中任取2本,取法有C種,再由乙在余下的書(shū)中取2本,取法有C種,最后由丙取余下的2本,有C種取法;
所有取法為CCC=90(種)。
(2)選取方法同(1),所以共有取法數(shù)為CCC=90(種)。
點(diǎn)評(píng):有序分配問(wèn)題是指把元素按要求分成若干組,常采用逐步分組法求解。
8 分排問(wèn)題用“直排法”
把幾個(gè)元素排成若干排的問(wèn)題,可采用統(tǒng)一排成一排的排法來(lái)處理。
例8:7個(gè)人坐兩排座位,第一排3個(gè)人,第二排坐4個(gè)人,則不同的坐法有多少種?
分析:7個(gè)人可以在前兩排隨意就坐,再無(wú)其它條件,故兩排可看作一排來(lái)處理,不同的坐法共有A種。
排列組合的解題方法還有很多,對(duì)于同一問(wèn)題有時(shí)還有多種方法,因此,要提高思維能力和嚴(yán)密推理能力,認(rèn)真思考和分析,找到最佳解題思路,選取最佳解題方法。只有學(xué)好基礎(chǔ),掌握一些常見(jiàn)的解題方法,提高思維能力和嚴(yán)密推理能力,才能真正的學(xué)好排列組合。
參考文獻(xiàn)
[1]楊光偉.對(duì)排列組合數(shù)學(xué)的一點(diǎn)建議[J].數(shù)學(xué)通訊,2010(13).
[2]陸劍波.例談排列問(wèn)題的解題策略[J]. 師范教育,2003(3).
[3]胡海霞.影響高中學(xué)組合推理的因素[J].教學(xué)教學(xué)學(xué)報(bào),2011(5).