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分类、分步计数原理与排列(理)

 

一、一周知识概述

1、分类计数原理

  分类计数原理:完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有m1种不同的方法,在第2类办法中有m2种不同的方法……在第n类办法中有mn种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1+m2+…+mn种不同的方法.

2、分步计数原理:

  分步计数原理:完成一件事,需要分成n个步骤,做第1步有m1种不同的方法,做第2步有m2种不同的方法……做第n步有mn种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1×m2×…×mn种不同的方法.

3、两原理的选择

  分类计数原理中“完成一件事有n类方法”,是指一件事在一定标准下的分类,标准不同,分类也不同,分类要满足“不重不漏”的原则.完成这件事的各种方法是互相独立、互相排斥的,每一种方法都完成这件事情.

  分步计数原理中做一件事的n个步骤,它们之间是相互联系的,每一步都必须取一方法,事情才能完成,单独的每一步都不能独立地完成一件事,下一步选用的方法与上一步方法的选择无关.

  两个原理的区别在于一个和分类有关,一个与分步有关.如果完成一件事有n类办法,这n类办法彼此之间是相互独立的,无论哪一类办法中的哪一种方法都能单独完成这件事,求完成这件事的方法种数,就用分类计数原理;如果完成一件事需要分成n个步骤,缺一不可,即需要依次完成所有的步骤,才能完成这件事,而完成每一个步骤各有若干种不同的方法,求完成这件事的方法种数就用分步计数原理.

4、排列定义:

  从n个不同的元素中,任取m(m≤n)个元素,按照一定顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.

  在理解这一概念时,应注意以下几个方面

  (1)取出m个不同元素(m≤n),无重复元素在同一个排列中.

  (2)m个元素按一定顺序排成一列,有顺序说明元素位置不同,则为不同排列.

  (3)相同的排列是:元素相同且排列顺序也相同,把它与相同集合区分开,相同集合只需求元素相同而无元素顺序问题.

  (4)全排列:当m=n时,称这一排列为n个元素的全排列.

5、排列数

  从n个不同的元素中取出m个不同元素的所有排列的个数,叫做n个不同元素中取出m个不同元素的排列数,记作

  (1)排列数是研究计数问题中的概念,它只管有多少个排列,而重点不在排列是什么上.

  (2)符号中m,n为正整数,且m≤n,其中是一个整体不能肢解.

6、排列数公式:

  =n·(n﹣1)·(n﹣2)·…·(n﹣m﹢1),规定:0!= 1 .

  (1)表示从n个不同元素中,取出m个元素的排列,当然也表示共得到的排列个数,即它是一个数.

  (2)公式右边式子的特点:从一个最大因数n(中n)开始,后面每个因素比前面小1,共有m个连续整数,直到n﹣m﹢1.

  (3)全排列:=n(n﹣1)…3×2×1为表示方便,引入阶乘这一计数符号,即n!=n(n﹣1)…3×2×1.便如5!=5×4×3×2×1=120.注意n!=n(n﹣1)!等阶乘间关系.

  (4)排列数公式的另一种表示形式:阶乘形式

     =n(n﹣1)…(n﹣m﹢1)·

二、典型例题解析

例1、有四位学生参加三项不同的竞赛.

(1)每位学生必须参加一项竞赛,有多少种不同结果?

(2)每项竞赛只许有一位学生参加,有多少种不同结果?

[解答]

例2、电视台在“欢乐大本营”节目中拿出两个信箱,其中存放着先后两次竞猜中成绩优秀的观众来信,甲信箱中有30封,乙信箱中有20封,现由主持人抽奖确定幸运观众,若先确定一名幸运之星,再从两信箱中各确定一名幸运伙伴,有多少种不同的结果?

[解答]

例3、 (1)解方程

   (2)化简

[解答]

例4、6个同学站成一排,

①排法有多少?

②甲同学必须站在左起第一个的排法有多少?

③甲、乙两同学必须相邻的排法有多少个?

 甲、乙、丙三个同学必须相邻呢?

④甲不在排头(左起第一个为排头)的排法有多少?

⑤甲不在头,乙不在尾的排法有多少?

⑥甲既不在头也不在尾的排法有多少?

⑦6个人中,有3个男生,3个女生,要求男女相间的排法有多少种?

⑧要求甲、乙两人不相邻的排法有多少种?

[解答]

例5、甲、乙、丙、丁四人互相传球,第一次甲传给乙、丙、丁三人中任一人第二次由拿球者再传给其他三人中任一人,这样共传了4次,则第4次球仍回到甲的方法共有( )

A.21种              B.42种

C.24种              D.27种

[解答]

例6、用0,1,2,3,4,五个数字组成没有重复的五位数,并把它们从小到大排列,问23140是第几个数?

[解答]

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