小学数学知识点例题精讲《排列的综合应用》学生版.pdf
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1、11.使学生正确理解排列的意义;2.了解排列、排列数的意义,能根据具体的问题,写出符合要求的排列;3.掌握排列的计算公式;4.会分析与数字有关的计数问题,以及与其他专题的综合运用,培养学生的抽象能力和逻辑思维能力;通过本讲的学习,对排列的一些计数问题进行归纳总结,并掌握一些排列技巧,如捆绑法等一、排列问题在实际生活中经常会遇到这样的问题,就是要把一些事物排在一起,构成一列,计算有多少种排法,就是排列问题在排的过程中,不仅与参与排列的事物有关,而且与各事物所在的先后顺序有关一般地,从n个不同的元素中取出m(mn)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列根据排列的
2、定义,两个排列相同,指的是两个排列的元素完全相同,并且元素的排列顺序也相同如果两个排列中,元素不完全相同,它们是不同的排列;如果两个排列中,虽然元素完全相同,但元素的排列顺序不同,它们也是不同的排列排列的基本问题是计算排列的总个数从n个不同的元素中取出m(mn)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同的元素的排列中取出m个元素的排列数,我们把它记做mnP根据排列的定义,做一个m元素的排列由m个步骤完成:步骤1:从n个不同的元素中任取一个元素排在第一位,有n种方法;步骤2:从剩下的(1n )个元素中任取一个元素排在第二位,有(1n )种方法;步骤m:从剩下的(1)nm个元素中任取一个元素排在第m个
3、位置,有11nmnm()(种)方法;由乘法原理,从n个不同元素中取出m个元素的排列数是121nnnnm()()(),即12.1mnPn nnnm()()(),这里,mn,且等号右边从n开始,后面每个因数比前一个因数小1,共有m个因数相乘二、排列数一般地,对于mn的情况,排列数公式变为123 2 1nnPnnn ()()表示从n个不同元素中取n个元素排成一列所构成排列的排列数这种n个排列全部取出的排列,叫做n个不同元素的全排列式子右边是从n开始,后面每一个因数比前一个因数小1,一直乘到1的乘积,记为!n,读做n的阶乘,则nnP还可以写为:!nnPn,其中!123 2 1nnnn ()()【例例
4、1 1】 甲、乙、丙、丁、戊、己六个人站队,要求:甲乙两人之间必须有两个人,问一共有多少种站法? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】先考虑给甲乙两人定位,两个人可以站在队伍从左数的一、四个,二、五个或三、六个,甲乙两人要例题精讲例题精讲知识要点知识要点教学目标教学目标7-4-3.7-4-3.排列的综合应用排列的综合应用2在内部全排列,剩下四个人再全排列,所以站法总数有:24243PP144(种) 【答案】144【巩固】 甲、乙、丙、丁、戊、己六个人站队,要求:甲乙两人之间最多有两个人,问一共有多少种站法? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析
5、】类似地利用刚才的方法,考虑给甲乙两人定位,两人之间有两个人、一个人、没有人时分别有3、4、5 种位置选取方法,所以站法总数有:2424(3+4+5)PP576(种) 【答案】576【例例 2 2】 甲、乙、丙、丁、戊、己六个人站队,要求:甲不能站在队伍左半边,乙不能站在队伍右半边,丙不能站在队伍两端,问一共有多少种站法? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】先对丙定位,有 4 种站法,无论丙站在哪里,甲和乙一定有一个人有两种站法,一个人有三种站法,剩下三个人进行全排列,所以站法总数有:33432P144 (种) 【答案】144【例例 3 3】 甲、乙、丙、丁、戊、己
6、、庚、辛八个人站队,要求:甲不能站在队伍最靠左的三个位置,乙不能站在队伍最靠右的三个位置,丙不能站在队伍两端,问一共有多少种站法? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】按甲在不在队伍最靠右的位置、乙在不在队伍最靠左的位置分四种情况讨论:如果甲在队伍最靠右的位置、乙在队伍最靠左的位置,那么丙还有 6 种站法,剩下的五个人进行全排列,站法总数有:556P720(种)如果甲在队伍最靠右的位置,而乙不在队伍最靠左的位置,那么乙还有 4 种站法,丙还有 5 种站法,剩下的五个人进行全排列,站法总数有:5545P2400 (种)如果甲不在队伍最靠右的位置,而乙在队伍最靠左的位置,
7、分析完全类似于上一种,因此同样有 2400种站法如果甲不在队伍最靠右的位置,乙也不在队伍最靠左的位置,那么先对甲、乙整体定位,甲、乙的位置选取一共有44214(种)方法丙还有 4 种站法,剩下的五个人进行全排列,站法总数有:55144P6720 (种)所以总站法种数为72024002400672012240(种)【答案】12240【例例 4 4】4名男生,5名女生,全体排成一行,问下列情形各有多少种不同的排法: 甲不在中间也不在两端; 甲、乙两人必须排在两端; 男、女生分别排在一起; 男女相间 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】 先排甲,9个位置除了中间和两端之外的
8、6个位置都可以,有6种选择,剩下的8个人随意排,也就是8个元素全排列的问题,有888765432 140320P (种)选择由乘法原理,共有640320241920(种)排法 甲、乙先排,有222 12P (种)排法;剩下的7个人随意排,有77765432 15040P (种)排法由乘法原理,共有2504010080(种)排法 分别把男生、女生看成一个整体进行排列,有222 12P (种)不同排列方法,再分别对男生、女生内部进行排列,分别是4个元素与5个元素的全排列问题,分别有44432 124P (种)和555432 1120P (种)排法由乘法原理,共有224 1205760(种)排法 先
9、排4名男生,有44432 124P (种)排法,再把5名女生排到5个空档中,有555432 1120P (种)排法由乘法原理,一共有24 1202880(种)排法3【答案】2880【例例 5 5】 小新、阿呆等七个同学照像,分别求出在下列条件下有多少种站法?(1)七个人排成一排; (2)七个人排成一排,小新必须站在中间.(3)七个人排成一排,小新、阿呆必须有一人站在中间.(4)七个人排成一排,小新、阿呆必须都站在两边.(5)七个人排成一排,小新、阿呆都没有站在边上.(6)七个人战成两排,前排三人,后排四人.(7)七个人战成两排,前排三人,后排四人. 小新、阿呆不在同一排 【考点】排列之综合运用
10、 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】(1)775040P (种) (2)只需排其余 6 个人站剩下的 6 个位置66720P (种).(3)先确定中间的位置站谁,冉排剩下的 6 个位置266P=1440(种)(4)先排两边,再排剩下的 5 个位置,其中两边的小新和阿呆还可以互换位置552240P (种)(5)先排两边,从除小新、阿呆之外的 5 个人中选 2 人,再排剩下的 5 个人,25552400PP(种).(6)七个人排成一排时,7 个位置就是各不相同的现在排成两排,不管前后排各有几个人,7 个位置还是各不相同的,所以本题实质就是 7 个元素的全排列775040P (种).(7)可以分
11、为两类情况:“小新在前,阿呆在后”和“小新在前,阿呆在后”,两种情况是对等的,所以只要求出其中一种的排法数,再乘以 2 即可4355P2=2880(种)排队问题,一般先考虑特殊情况再去全排列【答案】 (1)775040P (种) (2)66720P (种).(3)266P=1440(种) (4)552240P (种)(5)25552400PP(种).(6)775040P (种).(7)4355P2=2880(种)【例例 6 6】 一个正在行进的 8 人队列,每人身高各不相同,按从低到高的次序排列.现在他们要变成排的 2 列纵队,每列仍然是按从低到高的次序排列.同时要求并排的每两人中左边的人比右
12、边的人要矮,那么,2 列纵队有_种不同排法.【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】填空【关键词】走美杯,初赛,六年级,第 13 题【解析】将这 8 人按身高从低到高依次编号为 1,2,3,4,5,6,7,8.,现在相当于要求将这 8 个数填入下面的42的方格中,每个方格中填一个数,使得每一行的方格中的数依次增大,而每一列中下面的方格中的数比上面的方格中的数要大.81首先可以确定 1 和 8 只能分别在左上角和右下角的方格内,2 只能在第一行第二列或第二行第一 列的方格内,7 只能在第一行第四列或第二行第三列的方格内.2 和 7 的填法共有224种可能,对这 4 种情况分别进行讨论:若
13、 2 和 7 的位置如图,则第一行第三列的方格不可以填 6,但可以填3,4,5,这个方格填好后,第二行的三个空格只有唯一的填法.所以此时有 3 种填法;7281 7281 若 2 和 7 的位置如图,现在需要从 3,4,5,6 四个数中选取 2 个填入第一行的两个空格,有246C 种选法.所选出的 2 个数只有一种填法,且这两个数选出后,剩下的两个数填在第二行的两个空格,也只有一种填法,所以这种情况下有 6 种填法;若 2 和 7 的位置如图,则第二行第二列的方格内不能填 3,可以填 4,5,6,每一种填法就对应整个42方格的一种填法,所以此时有 3 种填法;47281 7281 若 2 和
14、7 的位置如图,则此时 3 和 6 只能分别填在中间22方格的左上角和右下角,4 和 5 填在剩下的 2 个方格,有 2 种填法.根据加法原理,共有363214种不同的填法.所以原题中二列纵队有 14 种不同的排法.【答案】14种【例例 7 7】 已知在由甲、乙、丙、丁、戊共 5 名同学进行的手工制作比赛中,决出了第一至第五名的名次甲、乙两名参赛者去询问成绩,回答者对甲说:“很遗憾,你和乙都未拿到冠军 ”对乙说:“你当然不会是最差的 ”从这个回答分析,5 人的名次排列共有多少种不同的情况? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】这道题乍一看不太像是排列问题,这就需要灵活
15、地对问题进行转化仔细审题,已知“甲和乙都未拿到冠军”,而且“乙不是最差的”,也就等价于5人排成一排,甲、乙都不站在排头且乙不站在排尾的排法数,因为乙的限制最多,所以先排乙,有3种排法,再排甲,也有3种排法,剩下的人随意排,有3332 16P (种)排法由乘法原理,一共有3 3 654 (种)不同的排法【答案】54【例例 8 8】 书架上有3本故事书,2本作文选和1本漫画书,全部竖起来排成一排 如果同类的书不分开,一共有多少种排法? 如果同类的书可以分开,一共有多种排法? 【考点】排列之综合运用 【难度】3 星 【题型】解答 【解析】 可以分三步来排:先排故事书,有3332 16P (种)排法;
16、再排作文选,有222 12P (种)排法;最后排漫画书有1种排法,而排故事书、作文选、漫画书的先后顺序也可以相互交换,排列的先后顺序有3332 16P (种)故由乘法原理,一共有62 1 672 种排法 可以看成3216 (本)书随意排,一共有6665432 1720P (种)排法若同类书不分开,共有72种排法;若同类书可以分开,共有720种排法【答案】720【例例 9 9】 一共有赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的灯各一盏,按照下列条件把灯串成一串,有多少种不同的串法? 把7盏灯都串起来,其中紫灯不排在第一位,也不排在第七位 串起其中4盏灯,紫灯不排在第一位,也不排在第四位 【考点】排列之
17、综合运用 【难度】2 星 【题型】解答 【解析】 可以先考虑紫灯的位置,除去第一位和第七位外,有5种选择;然后把剩下的6盏灯随意排,【解析】 是一个全排列问题,有6665432 1720P (种)排法由乘法原理,一共有57203600(种) 先安排第一盏和第四盏灯第一盏灯不是紫灯,有6种选择;第四盏灯有5种选择;剩下的5盏灯中随意选出2盏排列,有255420P (种)选择由乘法原理,有6520600 (种)【答案】600【例例 10 10】某市的电视台有八个节目准备分两天播出,每天播出四个,其中某动画片和某新闻播报必须在第一天播出,一场体育比赛必须在第二天播出,那么一共有多少种不同的播放节目方
18、案? 【考点】排列之综合运用 【难度】2 星 【题型】解答 【解析】某动画片和某新闻播报在第一天播放,对于动画片而言,可以选择当天四个节目时段的任何一个时段,一共有4种选择,对于新闻播报可以选择动画片之外的三个时段中的任何一个时段,一共有3种选择,体育比赛可以在第二天的四个节目时段中任选一个,一共有4种选择剩下的5个节目随意安排顺序,有555432 1120P (种)选择由乘法原理,一共有434 1205760 (种)不同的播放节目方案【答案】57605【例例 11 11】从6名运动员中选出4人参加4 100接力赛试求满足下列条件的参赛方案各有多少种: 甲不能跑第一棒和第四棒; 甲不能跑第一棒
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