2019年高中数学第7章计数原理7.2排列讲义(含解析)湘教版选修2_3.doc
《2019年高中数学第7章计数原理7.2排列讲义(含解析)湘教版选修2_3.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019年高中数学第7章计数原理7.2排列讲义(含解析)湘教版选修2_3.doc(17页珍藏版)》请在麦多课文档分享上搜索。
1、172 排 列第一课时 排列与排列数公式及简单应用读教材填要点1排列从 n 个不同元素中取出 m(m n)个不同的元素,按照一定的顺序排成一列,叫作从 n个不同元素中取出 m 个元素的一个排列用符号 A 表示排列的个数时,有mnA n(n1)( n2)( n m1)mn2排列数的相关公式 n!123 n,0!1.A n(n1)( n2)( n m1) .mnn! n m !小问题大思维1北京上海,上海北京的车票是同一个排列吗?提示:由于北京上海、上海北京的车票都与顺序有关,所以不是同一个排列2如何判断一个具体问题是不是排列问题?提示:判断一个具体问题是不是排列问题,就是看从 n 个不同元素中取
2、出 m(m n)个元素时是有序还是无序,有序就是排列,无序就不是排列3你认为“排列”和“排列数”是同一个概念吗?它们有什么区别?提示:“排列”与“排列数”是两个不同的概念,一个排列是指“从 n 个不同元素中取出 m(m n)个元素,按照一定的顺序排成一列” ,它不是一个数,而是具体的一件事 “排列数”是指“从 n 个不同元素中取出 m(m n)个元素的所有不同排列的个数” ,它是一个数排列的概念例 1 判断下列问题是否是排列问题:(1)某班共有 50 名同学,现要投票选举正、副班长各一人,共有多少种可能的选举结果?(2)从 2,3,5,7,9 中任取两数分别作对数的底数和真数,有多少不同对数值
3、?(3)从 1 到 10 十个自然数中任取两个数组成点的坐标,可得多少个不同的点的坐标?(4)从集合 M1,2,9中,任取相异的两个元素作为 a, b,可以得到多少个焦点在 x 轴上的椭圆方程 1?x2a2 y2b22解 (1)是选出的 2 人,担任正、副班长任意,与顺序有关,所以该问题是排列问题(2)是显然对数值与底数和真数的取值的不同有关系,与顺序有关(3)是任取两个数组成点的坐标,横、纵坐标的顺序不同,即为不同的坐标,与顺序有关(4)不是焦点在 x 轴上的椭圆,方程中的 a、 b 必有 ab, a、 b 的大小一定排列的特点是“先取后排” ,即先从 n 个不同的元素中取出 m 个元素,再
4、按一定顺序把这 m 个元素排成一列因此,判断一个问题是否为排列问题,只需考察与顺序是否有关,有关则是排列问题,无关则不是排列问题1判断下列问题是不是排列问题,并说明理由(1)从 1,2,3,4 四个数字中,任选两个做加法,有多少种不同的结果?(2)从 1,2,3,4 四个数字中,任选两个做除法,有多少种不同的结果?(3)会场有 50 个座位,要求选出 3 个座位有多少种方法?若选出 3 个座位安排 3 位客人入座,又有多少种方法?解:(1)不是排列问题;(2)是排列问题理由:由于加法运算满足交换律,所以选出的两个元素做加法时,与两元素的位置无关,但做除法时,两元素谁做除数,谁做被除数不一样,此
5、时与位置有关,故做加法不是排列问题,做除法是排列问题(3)第一问不是,第二问是理由:由于加法运算满足交换律,所以选出的两个元素做加法求结果时,与两个元素的位置无关,但列除法算式时,两个元素谁作除数,谁作被除数不一样,此时与位置有关选出 3 个座位与顺序无关, “入座”问题同“排队” ,与顺序有关,故选 3 个座位安排3 位客人入座是排列问题用列举法求简单的排列问题例 2 (1)从 1,2,3,4 四个数字中任取两个数字组成两位不同的数,一共可以组成多少个?(2)写出从 4 个元素 a, b, c, d 中任取 3 个元素的所有排列解 (1)由题意作“树形图” ,如下故组成的所有两位数为 12,
6、13,14,21,23,24,31,32,34,41,42,43,共有 12 个(2)由题意作“树形图” ,如下3故所有的排列为:abc, abd, acb, acd, adb, adc, bac, bad, bca, bcd, bda, bdc, cab, cad, cba, cbd, cda, cdb, dab, dac, dba, dbc, dca, dcb.“树形图”是解决简单排列问题的有效方法,特别是元素较少时在具体操作中,先将元素按一定顺序排出,然后以安排哪个元素在首位为分类标准,进行分类,在每类中再在前面元素不变的情况下定第二位元素,依次一直进行到完成一个排列2写出 A, B,
7、C, D 四名同学站成一排照相, A 不站在两端的所有可能站法解:如图所示的树形图:故所有可能的站法是BACD, BADC, BCAD, BDAC, CABD, CADB, CBAD, CDAB, DABC, DACB, DBAC, DCAB,共 12种与排列数公式有关的计算或证明问题例 3 (1)计算 ;2A58 7A48A8 A59(2)求证:A mA A .mn 1 m 1n mn解(1) 2A58 7A48A8 A59 287654 787658765432 98765 1.8765 8 78765 24 9(2)证明:A mA m mn 1 m 1n n 1 ! n 1 m ! n
8、1 ! n m ! n 1 ! n m m n m ! A .n! n m ! mn4若 A (55 n)(56 n)(69 n)(nN 且 n55),求 q 的值qp解:55 n,56 n,69 n 中的最大数为 69 n,且共有 69 n(55 n)115 个,(55 n)(56 n)(69 n)A ,1569 n p69 n, q15.对排列数公式的理解应注意以下两点:(1)排列数公式中连乘积的特点是:第一个因数是 n,后面每一个因数都比它前面一个因数少 1,最后一个因数是 n m1,共有 m 个因数相乘(2)一般来说,在直接进行具体计算时,选用连乘积形式较好;当对含有字母的排列数的式子
9、进行变形、解方程或论证时,采用阶乘形式较好3(1)用 A 的形式表示 (x2, xN );mn x 1 ! x 2 !(2)解关于 x 的方程 A 140A .42x 1 3x(3)解不等式:A 6A .x9 x 29解:(1)法一:A x(x1)( x2)( x3)( x4)( x5)( x6)( x5)( x6)A7x,5x 89. x 5 x 6 A5x A5xA5xA 0,( x5)( x6)90.5x故 x4(舍去), x15.法二:由 89,得 A 90A ,A7x A5xA5x 7x 5x即 90 .x! x 7 ! x! x 5 ! x!0, ,1 x 7 ! 90 x 5 x
10、 6 x 7 !( x5)( x6)90.解得 x4(舍去), x15.(2)原不等式即 ,9! 9 x ! 69! 9 x 2 !由排列数定义知Error!2 x9, xN .9化简得(11 x)(10 x)6, x221 x1040,即( x8)( x13)0, x13.又 2 x9, xN ,2 x8, xN .故 x2,3,4,5,6,7.第二课时 排列数的综合应用特殊元素(或位置)的排列问题例 1 3 名男生,4 名女生,按照不同的要求排队,求不同的排队方案的方法种数(1)全体站成一排,其中甲只能在中间或两端;(2)全体站成一排,其中甲、乙必须在两端;(3)全体站成一排,其中甲不在最
11、左端,乙不在最右端;(4)全体站成两排,前排 3 人,后排 4 人,其中女生甲和女生乙排在前排,另有 2 名男生丙和丁因个子高要排在后排解 (1)(特殊元素优先法)先考虑甲有 A 种方案,再考虑其余六人全排列,故 NA13A 2 160(种)136(2)(特殊元素优先法)先安排甲、乙有 A 种方案,再安排其余 5 人全排列,故2NA A 240(种)2 5(3)法一:(特殊元素优先法):按甲是否在最右端分两类:第一类 甲在最右端有 N1A (种),6第二类 甲不在最右端时,甲有 A 个位置可选,15而乙也有 A 个位置,而其余全排列 A ,15 5有 N2A A A ,15155故 N N1
12、N2A A A A 3 720(种)6 15155法二:(间接法):无限制条件的排列数共有 A ,而甲在左端或乙在右端的排法都有 A ,且甲在左端且乙7 6在右端的排法有 A ,5故 NA 2A A 3 720(种)7 6 5法三:(特殊位置优先法):按最左端优先安排分步对于左端除甲外有 A 种排法,16余下六个位置全排有 A ,6但减去乙在最右端的排法 A A 种,155故 NA A A A 3 720(种)166 155(4)将两排连成一排后原问题转化为女生甲、乙要排在前 3 个位置,男生丙、丁要排在10后 4 个位置,因此先排女生甲、乙有 A 种方法,23再排男生丙、丁有 A 种方法,2
13、4最后把剩余的 3 名同学排好有 A 种方法3故 NA A A 432(种)23 24 3排列问题的实质是“元素”占“位置”的问题,有限制条件的排列问题的限制条件主要表现在某元素不能排在某个位置上或某个位置不排某些元素,解决该类问题的方法主要是按“优先”原则,即优先排特殊元素或优先满足特殊位置总的来说,解决这类问题有直接法和间接法两种,具体分析时可以按位置来分析,也可以先考虑特殊元素,各种方法可以相互验证1用 0,1,2,3,4,5 这六个数字可以组成多少个符合下列条件的无重复的数字?(1)六位奇数;(2)个位数字不是 5 的六位数;(3)不大于 4 310 的四位偶数解:(1)第一步,排个位
14、,有 A 种排法;13第二步,排十万位,有 A 种排法;14第三步,排其他位,有 A 种排法4故共有 A A A 288 个六位奇数13144(2)法一:(直接法)十万位数字的排法因个位上排 0 与不排 0 而有所不同,因此需分两类第一类,当个位排 0 时,有 A 个;5第二类,当个位不排 0 时,有 A A A 个14144故符合题意的六位数共有 A A A A 504(个)5 14144法二:(排除法)0 在十万位和 5 在个位的排列都不对应符合题意的六位数,这两类排列中都含有 0 在十万位和 5 在个位的情况故符合题意的六位数共有 A 2A A 504(个)6 5 4(3)分三种情况,具
15、体如下:当千位上排 1,3 时,有 A A A 个121324当千位上排 2 时,有 A A 个1224当千位上排 4 时,形如 40,42的各有 A 个;13形如 41的有 A A 个;1213形如 43的只有 4 310 和 4 302 这两个数11故共有 A A A A A 2A A A 2110(个)121324 1224 13 1213捆绑法处理相邻问题例 2 3 名男生,4 名女生,按照不同的要求排队,求不同的排队方案的方法种数(1)全体站成一排,男、女各站在一起;(2)全体站成一排,男生必须排在一起;(3)全体站成一排,甲、乙中间必须有 2 人解 (1)男生必须站在一起,是男生的
16、全排列,有 A 种排法,女生必须站在一起,3是女生的全排列,有 A 种排法,全体男生、女生各视为一个元素,有 A 种排法,由分步4 2乘法计数原理知,共有 NA A A 288(种)排法3 4 2(2)把所有男生视为一个元素,与 4 名女生组成 5 个元素全排列,故NA A 720(种)3 5(3)任取 2 人与甲、乙组成一个整体,与余下 3 个元素全排列,故N(A A )A 960(种)25 2 4保持例题条件不变,若全体站成一排,则男生甲与男生乙之间至少有 3 人的方法有多少种?解:甲、乙两人中间无人的排法种数N1A A 1 440(种),6 2甲、乙两人中间有 1 人的排法种数N2(A
17、A )A 1 200(种),15 2 5甲、乙两人中间有 2 人的排法种数N3(A A )A 960(种)25 2 4故甲、乙两人中间至少有 3 人的排法种数 NA N1 N2 N31 440(种)7对于某些元素“相邻”的排列问题,一般采用“捆绑法” ,即先把相邻的若干个元素“捆绑”为一个大元素与其余元素全排列,然后再将这若干个元素内部全排列2张、王两家夫妇各带 1 个小孩一起到动物园游玩,购票后排队依次入园为安全起见,首尾一定要排两位爸爸,另外,两个小孩一定要排在一起,求这 6 人入园顺序排法的种数解:因为两个小孩要排在一起,所以可把两个小孩视为一个元素与两位妈妈一起排列,有 A A 12
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
2000 积分 0人已下载
下载 | 加入VIP,交流精品资源 |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 年高 数学 计数 原理 72 排列 讲义 解析 湘教版 选修 _3DOC
