1.2.1排列与组合(排列)(新人教A版选修2-3)解析.ppt
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1、1.2.1排列与排列与组合合(排列排列)(新人教新人教A版版选修修2-3)解析解析N=m1+m2+mn 做一件事情,完成它可以做一件事情,完成它可以做一件事情,完成它可以做一件事情,完成它可以有有有有n n类办法类办法类办法类办法,在第一类办法在第一类办法在第一类办法在第一类办法中有中有中有中有mm1 1种不同的方法,在第二类办法中有种不同的方法,在第二类办法中有种不同的方法,在第二类办法中有种不同的方法,在第二类办法中有mm2 2种不同的种不同的种不同的种不同的方法,方法,方法,方法,在第,在第,在第,在第n n类办法中有类办法中有类办法中有类办法中有mmn n种不同的方法。那么种不同的方法
2、。那么种不同的方法。那么种不同的方法。那么完成这件事共有完成这件事共有完成这件事共有完成这件事共有 .种不同的方法种不同的方法种不同的方法种不同的方法分类加法计数原理分类加法计数原理分类加法计数原理分类加法计数原理N=m1m2mn 做一件事情,完成它需要分成做一件事情,完成它需要分成做一件事情,完成它需要分成做一件事情,完成它需要分成n n个步骤个步骤个步骤个步骤,做第一步,做第一步,做第一步,做第一步有有有有mm1 1种不同的方法,做第二步有种不同的方法,做第二步有种不同的方法,做第二步有种不同的方法,做第二步有mm2 2种不同的方法,种不同的方法,种不同的方法,种不同的方法,做第,做第,做
3、第,做第n n步有步有步有步有mmn n种不同的方法,那么完成这件事有种不同的方法,那么完成这件事有种不同的方法,那么完成这件事有种不同的方法,那么完成这件事有 _ _种不同的方法种不同的方法种不同的方法种不同的方法.分步乘法计数原理分步乘法计数原理分步乘法计数原理分步乘法计数原理创设情境创设情境,引出排列问题引出排列问题探究探究 在在1.1节的例节的例9中我们看到中我们看到,用分步乘用分步乘法计数原理解决这个问题时法计数原理解决这个问题时,因做了因做了一些重复性工作而显得繁琐一些重复性工作而显得繁琐,能否对能否对这一类计数问题给出一种简捷的方这一类计数问题给出一种简捷的方法呢法呢?探究:探究
4、:问题问题1:从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学中选出名同学中选出2名参加一项活名参加一项活动,其中动,其中1名同学参加上午的活动,另名同学参加下名同学参加上午的活动,另名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?午的活动,有多少种不同的选法?问题问题2:从从1,2,3,4这这4个数中,每次取出个数中,每次取出3个排成个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?上面两个问题有什么共同特征?可以用上面两个问题有什么共同特征?可以用怎样的数学模型来刻画?怎样的数学模型来刻画?探究:探究:问题问题1:从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学中选出名同学中选出2名参加一项
5、活名参加一项活动,其中动,其中1名同学参加上午的活动,另名同学参加下名同学参加上午的活动,另名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?午的活动,有多少种不同的选法?分析:分析:把题目转化为把题目转化为从甲、乙、丙从甲、乙、丙3名同学中选名同学中选2名,名,按照参加上午的活动在前,参加下午的活动在后的按照参加上午的活动在前,参加下午的活动在后的顺序排列,求一共有多少种不同的排法?顺序排列,求一共有多少种不同的排法?上午上午下午下午相应的排法相应的排法甲乙丙乙甲丙丙甲乙甲丙甲乙乙甲乙丙丙甲丙乙第一步:确定参加上午活动的同学即从第一步:确定参加上午活动的同学即从3 3名中任名中任 选选1 1名,有名
6、,有3 3种选法种选法.第二步:确定参加下午活动的同学,有第二步:确定参加下午活动的同学,有2 2种方法种方法根据分步计数原理:根据分步计数原理:32=6 32=6 即共即共6 6种方法。种方法。把上面问题中被取的对象叫做把上面问题中被取的对象叫做元素元素,于是问于是问题就可以叙述为:题就可以叙述为:从从3个不同的元素个不同的元素a,b,c中任取中任取2个,然后按照一定个,然后按照一定的顺序排成一列,一共有多少种不同的排列方法?的顺序排成一列,一共有多少种不同的排列方法?ab,ac,ba,bc,ca,cb问题问题2:从从1,2,3,4这这4个数中,每次取出个数中,每次取出3个排成个排成一个三位
7、数,共可得到多少个不同的三位数?一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?从从4个不同的元素个不同的元素a,b,c,d 中任取中任取3个,然后按照一定的顺个,然后按照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?序排成一列,共有多少种不同的排列方法?abc,abd,acb,acd,adb,adc;bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;cab,cad,cba,cbd,cda,cdb;dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.有此可写出所有的三位数:有此可写出所有的三位数:123,124,132,134,142,143;213,214,231,234,241,243,312,314,
8、321,324,341,342;412,413,421,423,431,432。同样,问题可以归结为:同样,问题可以归结为:同样,问题可以归结为:同样,问题可以归结为:从个不同的元素从个不同的元素从个不同的元素从个不同的元素a a,b b,c c,d d中任取个,然后按中任取个,然后按中任取个,然后按中任取个,然后按照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?照一定的顺序排成一列,共有多少种不同的排列方法?abc,abd,acb,acd,adb,adc;abc,abd,acb,acd,adb,a
9、dc;bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;cab,cad,cba,cbd,cda,cdb;cab,cad,cba,cbd,cda,cdb;dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.上面两个问题有什么共同特征?上面两个问题有什么共同特征?上面两个问题有什么共同特征?上面两个问题有什么共同特征?可以用怎样的数学模型来刻画?可以用怎样的数学模型来刻画?可以用怎样的数学模型来刻画?可以用怎样的数学模型来刻画?(1)有顺序的有顺序的(2)不论是排列之前,还是之后,所有的元素都不相等不论是排列
10、之前,还是之后,所有的元素都不相等?基本概念基本概念1、排列:、排列:一般地,从一般地,从n个不同中取出个不同中取出m(m n)个元素,个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元个不同元素中取出素中取出m个元素的一个排列。个元素的一个排列。说明:说明:1 1、元素不能重复。、元素不能重复。n n个中不能重复,个中不能重复,m m个中也不能重复。个中也不能重复。2 2、“按一定顺序按一定顺序”就是与位置有关,这是判断一个问题是就是与位置有关,这是判断一个问题是否是排列问题的关键。否是排列问题的关键。3 3、两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相同,两个
11、排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相同,而且元素的排列顺序也完全相同。而且元素的排列顺序也完全相同。4 4、m mn n时的排列叫选排列,时的排列叫选排列,m mn n时的排列叫全排列。时的排列叫全排列。5 5、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用“树形图树形图”。例例1 1、下列问题中哪些是排列问题?、下列问题中哪些是排列问题?(1 1)1010名学生中抽名学生中抽2 2名学生开会名学生开会(2 2)1010名学生中选名学生中选2 2名做正、副组长名做正、副组长(3 3)从)从2,3,5,7,112,3,5,7,11中任
12、取两个数相乘中任取两个数相乘(4 4)从)从2,3,5,7,112,3,5,7,11中任取两个数相除中任取两个数相除(5 5)2020位同学互通一次电话位同学互通一次电话(6 6)2020位同学互通一封信位同学互通一封信(7 7)以圆上的)以圆上的1010个点为端点作弦个点为端点作弦(8 8)以圆上的)以圆上的1010个点中的某一点为起点,作过另一个点的个点中的某一点为起点,作过另一个点的射线射线(9 9)有)有1010个车站,共需要多少种车票?个车站,共需要多少种车票?(1010)有)有1010个车站,共需要多少种不同的票价?个车站,共需要多少种不同的票价?排列中的注意点:排列中的注意点:排
13、列中的注意点:排列中的注意点:1、元素不能重复。、元素不能重复。n个中不能重复,个中不能重复,m个中也不能重复。个中也不能重复。2、“按一定顺序按一定顺序”就是与位置有关,这是判断一个问题是就是与位置有关,这是判断一个问题是 否是排列问题的关键。否是排列问题的关键。3、两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相、两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相 同,而且元素的排列顺序也完全相同。同,而且元素的排列顺序也完全相同。4、mn时的排列叫全排列。时的排列叫全排列。5、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好 采用采用“树形图树形图
14、”。2、排列数:、排列数:从从n n个不同的元素中取出个不同的元素中取出m(mn)m(mn)个元素个元素的所有排列的个数,叫做从的所有排列的个数,叫做从n n个不同的元素中个不同的元素中取出取出m m个元素的排列数。用符号个元素的排列数。用符号 表示。表示。“排列排列”和和“排列数排列数”有什么区别和联有什么区别和联系?系?排列数,而不表示具体的排列。所有排列的个数,是一个数;“排列数”是指从 个不同元素中,任取个元素的所以符号只表示“一个排列”是指:从个不同元素中,任取按照一定的顺序排成一列,不是数;个元素问题中是求从个不同元素中取出个元素的问题中是求从个不同元素中取出个元素的排列数,记为排
15、列数,记为 ,已经算得已经算得问题问题2中是求从中是求从4个不同元素中取出个不同元素中取出3个元素的个元素的排列数,记为,已经算出排列数,记为,已经算出探究:探究:从从n n个不同元素中取出个不同元素中取出2 2个元素的排列个元素的排列数数 是多少?是多少?呢呢?呢呢?第第1位位第第2位位第第3位位第第m位位n种种(n-1)种种(n-2)种种(n-m+1)种种(1)(1)排列数公式(排列数公式(1 1):):当当m mn n时,时,正整数正整数1 1到到n n的连乘积,叫做的连乘积,叫做n n的阶乘,用的阶乘,用 表示。表示。n n个不同元素的全排列公式:个不同元素的全排列公式:(2)(2)排
16、列数公式(排列数公式(2 2):):说明:说明:1 1、排列数、排列数公式公式的第一个常用来计算,第二个常用来证明。的第一个常用来计算,第二个常用来证明。为了使当为了使当m mn n时上面的公式也成立,规定:时上面的公式也成立,规定:2 2、对于、对于 这个条件要留意,往往是解方程时的隐含条这个条件要留意,往往是解方程时的隐含条件。件。排列数公式排列数公式排列数公式排列数公式观察观察观察观察排列数公式有何特征:排列数公式有何特征:排列数公式有何特征:排列数公式有何特征:(1 1)第一个因数是第一个因数是第一个因数是第一个因数是n n,后面每一个因数比它前面一,后面每一个因数比它前面一,后面每一
17、个因数比它前面一,后面每一个因数比它前面一个因数少个因数少个因数少个因数少1 1(2 2)最后一个因数是最后一个因数是最后一个因数是最后一个因数是n nmm1 1(3 3)共有共有共有共有mm个因数个因数个因数个因数 n n个不同元素全部取出的一个排列,叫做个不同元素全部取出的一个排列,叫做个不同元素全部取出的一个排列,叫做个不同元素全部取出的一个排列,叫做n n个元素个元素个元素个元素的一个全排列,这时公式中的的一个全排列,这时公式中的的一个全排列,这时公式中的的一个全排列,这时公式中的n=mn=m,即有,即有,即有,即有:就是说,就是说,就是说,就是说,n n个不同元素全部取出的排列数,等
18、于正个不同元素全部取出的排列数,等于正个不同元素全部取出的排列数,等于正个不同元素全部取出的排列数,等于正整数整数整数整数1 1到到到到n n的连乘积,的连乘积,的连乘积,的连乘积,正整数正整数1到到n的连乘积,叫做的连乘积,叫做n的阶乘的阶乘,用,用n!表示,表示,所以所以n个不同元素的全排列数公式可以写成个不同元素的全排列数公式可以写成另外,我们规定另外,我们规定0!1例例1 计算:计算:我们发现:我们发现:我们发现:我们发现:这个结果有一般性吗?这个结果有一般性吗?这个结果有一般性吗?这个结果有一般性吗?例例例例2 (1)2 (1)若若若若,则则则则n=n=,m=m=解:(解:(解:(解
19、:(1 1)n=17n=17,m=14 m=14 (2)(2)若若若若则则则则用排列数符号表示为用排列数符号表示为用排列数符号表示为用排列数符号表示为 1计算:(1)(2)课堂练习课堂练习2从4种蔬菜品种中选出3种,分别种植在不同土质的3块土地上进行试验,有种不同的种植方法?4信号兵用3种不同颜色的旗子各一面,每次打出3面,最多能打出不同的信号有()3从参加乒乓球团体比赛的5名运动员中选出3名进行某场比赛,并排定他们的出场顺序,有种不同的方法?排列问题,是取出排列问题,是取出m m个元素后,还要按一个元素后,还要按一定的顺序排成一列,取出同样的定的顺序排成一列,取出同样的m m个元素,只个元素
20、,只要要排列顺序不同排列顺序不同,就视为完成这件事的两种,就视为完成这件事的两种不同的方法(两个不同的排列)不同的方法(两个不同的排列)小结小结 由排列的定义可知,由排列的定义可知,排列与元素的顺序有排列与元素的顺序有关关,也就是说与位置有关的问题才能归结为排,也就是说与位置有关的问题才能归结为排列问题当元素较少时,可以根据排列的意义列问题当元素较少时,可以根据排列的意义写出所有的排列写出所有的排列 例例例例3 3 某年全国足球甲级(某年全国足球甲级(某年全国足球甲级(某年全国足球甲级(A A组)联赛共有组)联赛共有组)联赛共有组)联赛共有1414个队参个队参个队参个队参加,每队要与其余各队在
21、主、客场分别比赛一次,求总加,每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次,求总加,每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次,求总加,每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次,求总共要进行多少场比赛共要进行多少场比赛共要进行多少场比赛共要进行多少场比赛.解:任意两队间进行解:任意两队间进行解:任意两队间进行解:任意两队间进行1 1次主场比赛与次主场比赛与次主场比赛与次主场比赛与 1 1 次客场比赛,次客场比赛,次客场比赛,次客场比赛,对应于从对应于从对应于从对应于从1414个元素中任取个元素中任取个元素中任取个元素中任取2 2个元素的一个排列因此,比个元素的一个排列因此,比个元素的一个排列因此,比个元素
22、的一个排列因此,比赛的总场次是赛的总场次是赛的总场次是赛的总场次是=1413=182.=1413=182.例例例例4 4(1 1)从)从)从)从5 5本本本本不同的书中选不同的书中选不同的书中选不同的书中选3 3本送给本送给本送给本送给3 3名同学,每人名同学,每人名同学,每人名同学,每人各各各各1 1本,共有多少种不同的送法?本,共有多少种不同的送法?本,共有多少种不同的送法?本,共有多少种不同的送法?(2 2)从)从)从)从5 5种种种种不同的书中买不同的书中买不同的书中买不同的书中买3 3本送给本送给本送给本送给3 3名同学,每人各名同学,每人各名同学,每人各名同学,每人各1 1本,本,
23、本,本,共有多少种不同的送法?共有多少种不同的送法?共有多少种不同的送法?共有多少种不同的送法?(种种)(种种)百位百位百位百位十位十位十位十位个位个位个位个位解法一:直接法解法一:直接法解法一:直接法解法一:直接法0 0 0 0是是是是“特殊元素特殊元素特殊元素特殊元素”,特殊元素要特殊(优先)处理。,特殊元素要特殊(优先)处理。,特殊元素要特殊(优先)处理。,特殊元素要特殊(优先)处理。有限制条件的排列问题有限制条件的排列问题有限制条件的排列问题有限制条件的排列问题1 1 特殊元素、特殊位置问题特殊元素、特殊位置问题特殊元素、特殊位置问题特殊元素、特殊位置问题 例例例例5 5 用用用用 0
24、 0 到到到到 9 9 这十个数字,可以组成多少个没有重这十个数字,可以组成多少个没有重这十个数字,可以组成多少个没有重这十个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?复数字的三位数?复数字的三位数?复数字的三位数?对排列方法对排列方法对排列方法对排列方法分步思考分步思考分步思考分步思考。解法三:解法三:解法三:解法三:间接法间接法间接法间接法.所求的三位数的个数是所求的三位数的个数是所求的三位数的个数是所求的三位数的个数是:求以求以求以求以0 0 0 0为排头的排列数为为排头的排列数为为排头的排列数为为排头的排列数为:从总数中去掉不合条件的排列的种数从总数中去掉不合条件的排列的种数从总数中去
25、掉不合条件的排列的种数从总数中去掉不合条件的排列的种数求总数:从求总数:从求总数:从求总数:从0 0到到到到9 9这十个数字中任取三个数字的排列数为这十个数字中任取三个数字的排列数为这十个数字中任取三个数字的排列数为这十个数字中任取三个数字的排列数为:解法二:直接法解法二:直接法解法二:直接法解法二:直接法 第一类:每一位数字都不是第一类:每一位数字都不是第一类:每一位数字都不是第一类:每一位数字都不是0 0的三位数有的三位数有的三位数有的三位数有第二类:个位数字是第二类:个位数字是第二类:个位数字是第二类:个位数字是0 0的三位数有的三位数有的三位数有的三位数有第三类:十位数字是第三类:十位
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- 1.2 排列 组合 新人 选修 解析
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