人教版导与练总复习数学一轮教师用书:第十章第1节 两个计数原理、排列与组合.pdf
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1、第+音 计数原理、概率、随机变量及其分布(必修第二册+选择性必修第三册)第1节 两个计数原理、排列与组合课程标准要求1.掌握分类加法计数原理与分步乘法计数原理,理解两个计数原理的区别与联系,能运用两个计数原理分析并解决一些简单的实际问题.2.理解排列、组合的概念,掌握排列数公式和组合数公式,能利用排列与组合的知识解决简单的实际问题.必备知识课前回顾 馆 激 材夯实四基1.两个计数原理脸知识梳理两个计数原理目标策略过程方法总数分类加法计数原理完成一件事有两类不同的方案在第1类方案中有m种不同的方法,在第2类方案中有n种不同的方法N=m+n种不同的方法分步乘法计数原理需要两个步骤做第1步有m种不同
2、的方法,做第2步有n种不同的方法N=m X n种不同的方法释疑分类加法计数原理中,完成一件事的方法属于其中一类,并且只属于其中一类.分步乘法计数原理中,各个步骤相互依存,步与步乏而“相互独立,分步完成”.2.排列与组合排列与排列数组合与组合数定义排列:一般地,从 n 个不同元素中取出m(mWn)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个元素的一个排列组合:一般地,从n 个不同元素中取出 m(mWn)个元素作为一组,叫做从n 个不同元素中取出m个元素的一个组合排列数:从n 个不同元素中取 出 m(mWn)个元素的所有不同排列的个数,叫做组合数:从n 个不同元素中取出m(mWn
3、)个元素的所有不同组合的个数.从 n 个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号A普表示叫做从n 个不同元素中取出m个元素的组合数,用符号C1 表示公式排列数公式A曾=n(n-l)(n-2)(n-m+lh/!n-m)!组合数公式pm_A_n(n-l)(n-2)(n-m+1)_ nn A/m!m!(n-m)!性A F nX(n l)X(n 2)X cS=i;更 重 要 结 论1.解决排列、组合问题的五大技巧质X 3 X 2 X l=n!;0!=1rm nn-m.pm pm-1 pm,Ln-v,n+l备注n,m N*且 m W n(1)特殊元素优先安排.合理分类与准确分步.(3)排列、组合混合问题要
4、先选后排.(4)相邻问题捆绑处理.(5)不相邻问题插空处理.2.三个常用公式 A 六 n A%.(2)(n+1)!-n!=n ,n!.(3)k C j=n C t 对点自测已1.已知某公园有4 个门,从一个门进,另一个门此则不同的走法的种数为(C )A.1 6 B.1 3 C.1 2 D.1 0解析:将4 个门编号为1,2,3,4,从 1 号门进入后,有3 种出门的方式,共 3 种走法,从2,3,4号门进入,同样各有3 种走法,共有不同走法3 X 4=1 2(种).故选 C.2.6把椅子摆成一排,3人随机就座,任何两人不相邻的坐法种数为(D )A.1 4 4 B.1 2 0 C.7 2 D.2
5、 4解析:“插空法”,先排3个空位,形成4个空隙供3人选择就座,因此任何两人不相邻的坐法种数为A:=4 X 3 X 2=2 4.故选D.3 .(选择性必修第三册P l 1习题T2改编)如图,从A城到B城有3条路,从B城到D城有4条路;从A城到C城有4条路,从C城到D城有5条路,则某旅客从A城到D城共有 条不同的路线.解析:共有3 X 4+4 X 5=3 2 (条)不同的路线.答案:3 24 .把5件不同产品摆成一排,若产品A与产品B相邻,且产品A与产品C不相邻,则不同的摆法有 种.解析:设这5件不同的产品分别为A,B,C,D,E,先把产品A与产品B捆绑有A吊种摆法,再与产品D,E全排列有A g
6、种摆法,最后把产品C插空有3种 摆 法,所 以 共 有 义3=36(种)不同摆法.答案:36关键能力课堂突破国考点一分类加法、分步乘法计数原理类 手 涔 支出实四算1.如果一条直线与一个平面平行,那么称此直线与平面构成一个“平行线面组”.在一个长方体中,由两个顶点确定的直线与含有四个顶点的平面构成的“平行线面组”的个数是(B)A.60 B.48 C.36 D.24解析:长方体的6个表面构成的“平行线面组”的个数为6X6=36,另含4个顶点的6个面(非表面)构成的“平行线面组”的个数为6 X 2=12,故符合条件的“平行线面组”的个数是36+12=48.故选B.2.现有5种不同颜色的染料,要对如
7、图所示的四个不同区域进行涂色,要求有公共边的两个区域不能使用同一种颜色,则不同的涂色方法的种数是(D )A.120 B.140 C.240 D.260解析:由题意,先涂A处共有5种涂法,再涂B处有4种涂法,最后涂C处,若C处与A处所涂颜色相同,则C处共有1种涂法,D处有4种涂法;若C处与A处所涂颜色不同,则C处有3种涂法,D处有3种涂法,由此可得不同的涂色方法有5X4X(IX 4+3X3)=260(种).故选D.3.若椭圆过+B 1的焦点在y轴上,且me 1,2,3,4,5,nm n1,2,3,4,5,6,7,则 这 样 的 椭 圆 的 个 数 为.解析:当 m=l 时,n=2,3,4,5,6
8、,7,共 6 个;当 m=2 时,n=3,4,5,6,7,共 5 个;当 m=3 时,n=4,5,6,7,共 4 个;当 m=4 时,n=5,6,7,共 3 个;当m=5 时,n=6,7,共 2 个.故共有6+5+4+3+2=2 0 个满足条件的椭圆.答案:2 04.已知集合M=1,2,3,4,集合A,B 为集合M的非空子集,若对V x GA,y Q B,x y 恒成立,则称(A,B)为集合M的一个“子集对”,则集合M的“子集对”共有 个.解析:A=时,B有 23-1 种情况;A=时,B 有 2 2-1 种情况;A=时,B 有 1 种情况;A=1,2 时,B 有 2 2-1 种情况;A=1,3
9、,2,3,1,2,3 时,B 均有 1 种情况,故满足题意的“子集对”共有7+3+1+3+3=1 7(个).答案:1 7一题后悟通1 .分类加法计数原理和分步乘法计数原理,都是关于做一件事的不同方法的种数问题,区别在于:分类加法计数原理针对“分类”问题,其中各种方法相互独立,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步乘法计数原理针对“分步”问题,各个步骤相互依存,只有各个步骤都完成了才算完成这件事.2 .分类标准要明确,做到不重复不遗漏.3.混合问题一般是先分类再分步.4.切实理解“完成一件事”的含义,以确定需要分类还是需要分步进行.康 考点二排列问题1 .某次联欢会要安排3 个歌舞类节目、2
10、个小品类节目和1 个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是(B )A.7 2 B.1 2 0 C.1 44 D.1 6 8解析:安排小品节目和相声节目的顺序有三种:“小品1,小品2,相声”“小品1,相声,小品2”和“相声,小品1,小品2”.对于第一种情况,形式为“口,小品1,歌舞1,小品2,口,相声,口”,有A 5 禺A 4=36(种)安排方法;同理,第三种情况也有36 种安排方法,对于第二种情况,三个节目形成4 个空,其形式为“口,小品1,口,相声,口,小品2,口”,有 2朋448 (种)安排方法,故共有36+36+48=1 2 0 (种)安排方法.故选B.2.(多选题)把 5
11、件不同产品A,B,C,D,E 摆成一排,则(ABC D )A.A与 B 相邻有48 种摆法B.A 在 C的左边有6 0 种摆法C.A,B 相邻又A,C相邻,有1 2 种摆法D.A 与B 相邻,且A 与 C 不相邻有3 6 种摆法解析:产品A 与 B 相邻,把A,B 作为一个元素有A%种方法,而A,B 可交换位置,所以有2 A*4 8 种摆法;A 在 C的左边有得Ag=6 0 种摆法;当A,B 相邻又满足A,C 相邻,有2 AAi 2 种摆法;A 与B 相邻,且A 与C 不相邻有48-1 2=3 6 (种)摆法.故选ABC D.3.6名同学站成1排照相,要求同学甲既不站在最左边又不站在最右边,共
12、有 种不同站法.解析:法一(位置优先法)先从其他5人中安排2人站在最左边和最右边,再安排余下4人的位置,分为两步:第1步,从除甲外的5人中选2人站在最左边和最右边,有A白种站法;第2步,余下4人(含甲)站在剩下的4个位置上,有A%种站法.由分步乘法计数原理可知,共有A S%480(种)不同的站法.法二(元素优先法)先安排甲的位置(既不站在最左边又不站在最右边),再安排其他5人的位置,分为两步:第1步,将甲排在除最左边、最右边外的任意位置上,有A:种站法;第2步,余下5人站在剩下的5个位置上,有A饼中站法.由分步乘法计数原理可知,共有A:A、480(种)不同的站法.答案:480一题后悟通求解排列
13、应用问题的6种主要方法直接法把符合条件的排列数直接列式计算优先法优先安排特殊元素或特殊位置捆绑法把相邻元素看作一个整体与其他元素一起排列,同时注意捆绑元素的内部排列插空法对不相邻问题,先考虑不受限制的元素的排列,再将不相邻的元素插在前面元素排列的空当中定序问题对于定序问题,可先不考虑顺序限制,排列后,再除以定族 考点三组合问题除法处理序元素的全排列间接法正难则反、等价转化的方法1.(多选题)(2 0 2 1湖北麻城高三联考)某学生想在物理、化学、生物、政治、历史、地理、技术这七门课程中选三门作为选考科目,下列说法错误的是(ABD )A.若任意选择三门课程,选法总数为A?B.若物理和化学至少选一
14、门,选法总数为玛髭C.若物理和历史不能同时选,选法总数为C尹玛D.若物理和化学至少选一门,且物理和历史不同时选,选法总数为c l c j-c l解析:对于A,若任意选择三门课程,选法总数为G,错误;对于B,若物理和化学选一门,有C;种方法,其余两门从剩余的5门中选,有釐种选法,选法总数为最髭;若物理和化学选两门,有喘种选法,剩下一门从剩余的5门中选,有玛种选法,有除玛种,故总数为禺年+C犯义,错误;对 于C,若物理和历史不能同时选,选法总数为G-C犯9C尹玛,正确;对 于D,有3种情况:若物理和化学选一门,只选物理且物理和历史不同时选,有C;出种选法;选化学,不选物理,有C;髭种选法;物理与化
15、学都选且不选历史,有c犯;种选法,故总数为C;出+C;釐+C犯上6+1 0+4=2 0,错误.故选ABD.2.A,B,C,D四个家庭各有2个孩子共8个孩子,他们准备分乘甲、乙两辆汽车出去游玩,每车限坐4名(乘同一辆车的4个孩子不考虑位置),其中A 家庭的挛生姐妹需乘同一辆车,则乘坐甲车的4 个孩子恰有 2 个来自同一个家庭的乘坐方式共有(B )A.1 8 种 B.2 4 种 C.3 6 种 D.4 8 种解析:根据题意,分两种情况讨论:A家庭的李生姐妹在甲车上,甲车上另外的2 个孩子要来自不同的家庭,可以在剩下的三个家庭中任选两个,再从每个家庭的2 个孩子中任选1 个来乘坐甲车,有髭X C/X
16、 禺=1 2(种)乘坐方式;A家庭的李生姐妹不在甲车上,需要在剩下的三个家庭中任选1 个,让其2 个孩子都在甲车上,对于剩余的两个家庭,从每个家庭的2 个孩子中任选1 个来乘坐甲车,有禺义禺X禺=1 2(种)乘坐方式,所以共有1 2+1 2=2 4(种)乘坐方式.故选B.3.某校有4 个社团向高一学生招收新成员,现有3 名同学,每人只选报1 个社团,恰有2 个社团没有同学选报的报法有 种.(用数字作答)解析:法一 第一步,选2 名同学报名某个社团,有CK产1 2 种报法;第二步,从剩余的3 个社团里选一个社团安排另一名同学,有玛解=3 种报法.由分步乘法计数原理得共有1 2 X 3=3 6(种
17、)报法.法二 第一步,将3 名同学分成两组,一组1 人,一组2人,共髭种方法;第二步,从4 个社团里选取2 个社团让两组同学分别报名,共A:种方法.由分步乘法计数原理得共有釐A 3 6 (种)报法.答案:3 6*题 后悟通组合问题的2 种题型及解法啜 考点四排列与组合的综合问题题型解法“含 有”或“不含 有”某些元素的组合“含”,则 先 将 这 些 元 素 取 此 再 由 另 外 元 素 补 足 不含”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取“至 少”或“至多”含有几个元素的组合解这类题型必须十分重视“至 少”与“至 多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解.用直接法和间接法都可以求解,通常
18、用直接法分类复杂时,考虑逆向思维,用间接法处理口 角 度-整体均分问题教育部为了发展贫困地区教育,在全国重点师范大学免费培养教育专业师范生,毕业后要分到相应的地区任教,现有6 个免费培养的教育专业师范毕业生要平均分到3 所学校去任教,有 种不同的分派方法.解 析:先 把 6 个 毕 业 生 平 均 分 成 3 组,有 隼 骗=15(种)方 法,再 将 3 组毕 业 生分到3 所学校,有Ag=6(种)方 法,故 6 个毕业生平均分到3 所学校,共 有 空 组 X A:90(种)不同的分派方法.A3答 案:90解题策略1本题属于整体均分问题,解题时要注意分组后,不管它们的顺序如何,都是一种情况,所
19、以分组后一定要除以A*n 为均分的组数),避免重复计数.幅 度 二 部分均分问题(S H)某人有中国古代四大名著:三国演义 西游记 水浒传 红楼梦 各一本,他要将这四本书全部借给三位同学,每位同学至少一本,但 西游记 红楼梦这两本书不能借给同一人,则不同的借法有 种.解析:根据题意,分两步进行分析:将四本书分成3组,其 中1组两本,其 他2组各一本,有卑6=6 (种)分组方法,但 西游记 红楼梦这两本书不能借给同一人,即这两本书不能分在同一组,西游记 红楼梦 分在同一组的情况有1种,故四本书分成3组,符合题意的分法有6-1=5(#);将分好的3组全排列,对应三位同学,有A=6(种)情况,故不同
20、的借法有5 X 6=3 0(种).答案:3 0,解题策略I对于部分均分问题,解题时注意重复的次数是均匀分组的阶乘数,即若有m组元素个数相等,则分组时应除以m!,一个分组过程中有几个这样的均匀分组就要除以几个这样的全排列数.除 度 三 不等分组问题若 将6名教师分到3所中学任教,一 所1名,一 所2名,一 所3名,则有 种不同的分法.解析:将6名教师分组,分三步完成:第1步,在6名教师中任取1名作为一组,有禺种分法;第2步,在余下的5名教师中任取2名作为一组,有髭种分法;第3步,余下的3名教师作为一组,有髭种分法.根据分步乘法计数原理,共有玛髭虞=6 0 (种)分法.再将这3 组教师分配到3 所
21、中学,有Ag=6 种分法,故共有6 0 X 6=3 6 0 (种)不同的分法.答案:3 6 0,解题策略I对于不等分组问题,只需先分组,后排列,注意分组时任何组中元素的个数都不相等,所以不需要除以全排列数.针对训练1 .某校高二年级共有6 个班级,现从外地转入4 名学生,要安排到该年级的两个班级且每班安排2 名,则不同的安排方法种数为()A.A式;C.A|Ai D.2 A1解析:将4人平均分成两组有 第种方法,将两组分配到6 个班级中的2 个班有A看种,所以不同的安排方法有2 A式祭中.故选B.2 .(2 0 2 0 新高考H卷)3 名大学生利用假期到2 个山村参加扶贫工作,每名大学生只去1
22、个村,每个村至少1 人,则不同的分配方案共有()A.4 种 B.5 种 C.6 种 D.8 种解析:根据题意,可先将3 名大学生分成2 组,一组2 人,一组1 人,共有髭=3 种分法,再将这两组分配到2 个山村,有A=2 种分法,故共有3 义2=6(种)分法.故选C.3.将6 本不同的书分给甲、乙、丙、丁 4 个人,每人至少1 本的不同分法共有 种.(用数字作答)解析:把6 本不同的书分成4 组,每组至少1 本的分法有2 种情况,有1组3本,其余3组每组1本,不同的分法共有盘等乜2 0(种);A!有2组每组2本,其余2组每组1本,不同的分法共有p l p l要等三4 5(种).A改 助所以不同
23、的分组方法共有2 0+4 5=6 5(种).然后把分好的4组书分给4个人,所以不同的分法共有6 5X A:=156 0(种).答案:1 56 0院 备选例题C D(1)从1,2,3,4,9五个数中每次取出两个数记为a,b,则可得到1 0 ga b的不同值的个数为()A.9 B.1 0 C.1 3 D.1 6(2)(2 0 2 1 广西南宁高三模拟)有不同的语文书9本,不同的数学书7本,不同的英语书5本,从中选出不属于同一学科的书2本,则不同的选法有()A.2 1 种 B.3 1 5 种 C.1 4 3 种 D.1 53 种(3)如果一个三位正整数如“a e2 a 3”满足阳3且2 2区,则称这
24、样的三位数为凸数(如1 2 0,3 4 3,2 7 5等),那 么 所 有 凸 数 的 个 数 为.(4)有A,B,C型高级电脑各一台,甲、乙、丙、丁 4个操作人员的技术等级不同,甲、乙会操作三种型号的电脑,丙不会操作C型电脑,而丁只会操作A型电脑.从这4个操作人员中选3人分别去操作这三种型号的电脑,则不同的选派方法有 种.(用数字作答)解析:(1)显然 a W 1,若 a=2,3,4,9,b=l 时,有 l oga b=0,1 个;若 a=2,b=3,4,9 时,有 l og23,l og24=2,l og29,3 个;若 a=3,b=2,4,9 时,有 l og32,l og34,l og
25、39=2 (舍去),2 个;若 a=4,b=2,3,9 时,有 l og42=i,l og43,l og49=l og23 (舍去),2 个;若 a=9,b=2,3,4 时,有 l og 9 2,l og 9 3=*舍去),l og94=l og:3 2 (舍去),1 个,共有 1+3+2+2+1=9(个).故选 A.可分三类:一类:语文、数学各1本,共有9 X7=6 3 (种);二类:语文、英语各1本,共有9义5=4 5(种);三类:数学、英语各1本,共有7 X5=3 5 (种).所以共有6 3+4 5+3 5=1 4 3(种)不同选法.故选C.若a?=2,则百位数字只能选1,个位数字可选1
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