分类加法计数原理和分步乘法计数原理精.ppt
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1、分类加法计数原理和分步乘法计数原理第1页,本讲稿共78页 2008年年29届夏季奥运会在北京举行奥运会足球届夏季奥运会在北京举行奥运会足球赛共有个队参赛它们先分成个小组进行循环赛共有个队参赛它们先分成个小组进行循环赛,决出强,这个队按确定的程序进行淘汰赛后,赛,决出强,这个队按确定的程序进行淘汰赛后,最后决出冠亚军,此外还决出了第三、第四名问一最后决出冠亚军,此外还决出了第三、第四名问一共安排了多少场比赛?共安排了多少场比赛?实际问题实际问题 要回答这个问题,就要用到排列、组合的知识要回答这个问题,就要用到排列、组合的知识在运用排列、组合方法时,经常要用到在运用排列、组合方法时,经常要用到分类
2、计数原分类计数原分类计数原分类计数原理与分步计数原理理与分步计数原理理与分步计数原理理与分步计数原理第2页,本讲稿共78页 用一个大写的的英文字母用一个大写的的英文字母或或一个阿拉伯一个阿拉伯数字给教室里的座位编号,总共能够编出多数字给教室里的座位编号,总共能够编出多少种不同的号码?少种不同的号码?问题 1第3页,本讲稿共78页问题 2.从甲地到乙地,可以乘火车,也可以乘汽车,还可以乘轮船。一天中,火车有4 班,汽车有2班,轮船有3班。那么一天中乘坐这些交通工具从甲地到乙地共有多少种不同的走法?分析分析:从甲地到乙地有从甲地到乙地有3类方法类方法,第一类方法第一类方法,乘火车,有乘火车,有4种
3、方法种方法;第二类方法第二类方法,乘汽车,有乘汽车,有2种方法种方法;第三类方法第三类方法,乘轮船乘轮船,有有3种方法种方法;所以所以 从甲地到乙地共有从甲地到乙地共有 4+2+3=9 种方法。种方法。第4页,本讲稿共78页一、分类计数原理一、分类计数原理一、分类计数原理一、分类计数原理 完成一件事,有两类办法完成一件事,有两类办法.在第在第1类办法中有类办法中有m种不同的方法,在第种不同的方法,在第2类方法中有类方法中有n种不同的方法,则种不同的方法,则完成这件事共有完成这件事共有 2)首先要根据具体的问题确定一个分类标准,在分类标准下进)首先要根据具体的问题确定一个分类标准,在分类标准下进
4、行分类,然后对每类方法计数行分类,然后对每类方法计数.1)各类办法之间相互独立)各类办法之间相互独立,都能独立的完成这件事,要计算都能独立的完成这件事,要计算方法种数方法种数,只需将各类方法数相加只需将各类方法数相加,因此分类计数原理又称因此分类计数原理又称加法加法原理原理说明说明说明说明N=m+n种不同的方法种不同的方法第5页,本讲稿共78页问题问题3 3、用前用前6 6个大写英文字母和个大写英文字母和1 19 9九个阿拉伯数九个阿拉伯数字,以字,以A A1 1,A A2 2,B B1 1,B B2 2,的方式给教室里的的方式给教室里的座位编号,总共能编出多少个不同的号码?座位编号,总共能编
5、出多少个不同的号码?第6页,本讲稿共78页字母字母数字数字得到的号码得到的号码A A123456789A1A2A3A4A5A6A7A8A9树形图第7页,本讲稿共78页第8页,本讲稿共78页二、分步计数原理二、分步计数原理二、分步计数原理二、分步计数原理 完成一件事,需要两个步骤。做第完成一件事,需要两个步骤。做第1步有步有m种不同的方法,种不同的方法,做第做第2步有步有n种不同的方法,则完成这件事共有种不同的方法,则完成这件事共有 2)首先要根据具体问题的特点确定一个分步的标准,然)首先要根据具体问题的特点确定一个分步的标准,然后对每步方法计数后对每步方法计数.1)各个步骤相互依存)各个步骤相
6、互依存,只有各个步骤都完成了只有各个步骤都完成了,这件事才算完这件事才算完成成,将各个步骤的方法数相乘得到完成这件事的方法总数将各个步骤的方法数相乘得到完成这件事的方法总数,又又称称乘法原理乘法原理说明说明说明说明N=mn种不同的方法种不同的方法第9页,本讲稿共78页 加法原理 乘法原理联系联系区别一区别一完成一件事情共有完成一件事情共有n类类办法,关键词是办法,关键词是“分类分类”完成一件事情完成一件事情,共分共分n个个步骤,关键词是步骤,关键词是“分步分步”区别二区别二每类办法都能每类办法都能独立完成独立完成这件事情。这件事情。每一步得到的只是中间结果,每一步得到的只是中间结果,任何一步都
7、任何一步都不能能独立完成不能能独立完成这件事情这件事情,缺少任何一步也,缺少任何一步也不能完成这件事情,只有每不能完成这件事情,只有每个步骤完成了,才能完成这个步骤完成了,才能完成这件事情。件事情。分类计数原理和分步计数原理,回答的都是关于分类计数原理和分步计数原理,回答的都是关于完成一件事情的不同方法的种数的问题。完成一件事情的不同方法的种数的问题。区别三区别三各类办法是互斥的、各类办法是互斥的、并列的、独立的并列的、独立的各步之间是相关联的各步之间是相关联的分类计数与分步计数原理的区别和联系:第10页,本讲稿共78页例1在填写高考志愿表时,一名高中毕业生了解到A、B两所大学各有一些自己感兴
8、趣的强项专业,具体情况如下:A大学B大学生物学化学医学物理学工程学数学会计学信息技术学法学如果这名同学只能选一个专业,那么他共有多少种选择呢?解:这名同学在解:这名同学在A大学中有大学中有5种专业选择,在种专业选择,在B大学中有大学中有4种专业选择。种专业选择。根据分类计数原理:这名同学可能的专业选择共有根据分类计数原理:这名同学可能的专业选择共有5+49种。种。第11页,本讲稿共78页例2、设某班有男生30名,女生24名。现要从中选出男、女生各一名代表班级参加比赛,共有多少种不同的选法?例例3、肥城市的部分电话号码是肥城市的部分电话号码是0538323,后面每个数字后面每个数字来自来自09这
9、这10个数个数,问可以产生多少个不同的电话号码问可以产生多少个不同的电话号码?变式变式:若要求最后若要求最后4个数字不重复个数字不重复,则又有多少种不同的电话则又有多少种不同的电话号码号码?053832310 10 10 10=104分析分析:分析分析:=504010 987第12页,本讲稿共78页例例4、书架上第书架上第1层放有层放有4本不同的计算机书本不同的计算机书,第第 2层放有层放有3本不同的文艺书本不同的文艺书,第第3层放有层放有2本不同的本不同的体育杂志体育杂志.(2)从书架的第从书架的第1、2、3层各取层各取1本书本书,有多少种有多少种 不同取法不同取法?N43+29 N4 32
10、24(1)从书架上任取从书架上任取1本书本书,有多少种不同的取法有多少种不同的取法?第13页,本讲稿共78页解:需先分类再分步解:需先分类再分步.(3)从书架上取2本不同种的书,有多少种不同的取法?根据两个基本原理,不同的取法总数是根据两个基本原理,不同的取法总数是 N=43+42+32=26N=43+42+32=26第一类:从一、二层各取一本,第一类:从一、二层各取一本,有有43=1243=12种方法;种方法;第二类:从一、三层各取一本,第二类:从一、三层各取一本,有有42=842=8种方法;种方法;第三类:从二、三层各取一本,第三类:从二、三层各取一本,有有32=632=6种方法;种方法;
11、答答:从书架上取从书架上取2 2本不同种的书本不同种的书,有有2626种不同种不同的取法的取法.第14页,本讲稿共78页例 要从甲、乙、丙3幅不同的画中选出2幅,分别挂在左右两边墙上的指定位置,问共有多少种不同的挂法?32第15页,本讲稿共78页4.要从甲、乙、丙3名工人中选出2名分别上日班和晚班,有多少种不同的选法?第一步:选第一步:选1 1人上日班;人上日班;第二步:选第二步:选1 1人上晚班人上晚班.有有3 3种方法种方法有有2 2种方法种方法N N3 32 26 6(种)(种)第16页,本讲稿共78页5.从5人中选4人参加数、理、化学科竞赛,其中数学2人,理、化各1人,求共有多少种不同
12、的选法?数学2人化学1人物理1人5 5种种4 4种种3 3种种N N5 54 43 36060(种)(种)第17页,本讲稿共78页6.三个比赛项目,六人报名参加。)每人参加一项有多少种不同的方法?)每项人,且每人至多参加一项,有多少种不同的方法?)每项人,每人参加的项数不限,有多少种不同的方法?第18页,本讲稿共78页7.现要安排一份5天值班表,每天有一个人值班。共有5个人,每个人都可以值多天班或不值班,但相邻两天不能由同一个人值班,问此值班表由多少种不同的排法?解:分解:分5步进行:步进行:第一步:先排第一天,可排第一步:先排第一天,可排5人中的任一个,有人中的任一个,有5种排法;种排法;第
13、二步:再排第二天,此时不能排第一天的人,有第二步:再排第二天,此时不能排第一天的人,有4种排法种排法;第三步:再排第三天,此时不能排第二天的人,有第三步:再排第三天,此时不能排第二天的人,有4种排法种排法;第四步:同前第四步:同前第五步:同前第五步:同前由分步计数原理可得不同排法有由分步计数原理可得不同排法有544441280种种第19页,本讲稿共78页8.个班分别从个风景点中选择一处游览,不同选法的种数个班分别从个风景点中选择一处游览,不同选法的种数是是还是还是?9.乘积(乘积(a1+a2+a3)()(b1+b2+b3+b4)()(c1+c2+c3+c4+c5)展开后共有多少项?展开后共有多
14、少项?第20页,本讲稿共78页 10.如图,该电路,从A到B共有多少条不同的线路可通电?AB第21页,本讲稿共78页解解:从总体上看由从总体上看由A到到B的通电线路可分三类的通电线路可分三类,第一类第一类,m1=3 条条 第二类第二类,m2=1 条条 第三类第三类,m3=22=4,条条 所以所以,根据分类原理根据分类原理,从从A到到B共有共有 N=3+1+4=8 条不同的线路可通电。条不同的线路可通电。在解题时有时既要分类又要分步。第22页,本讲稿共78页1、分类加法计数原理、分类加法计数原理:完成一件事,有:完成一件事,有n类办法,在类办法,在第第1类办法中有类办法中有m1种不同的方法种不同
15、的方法,在第在第2类办法中有类办法中有m2种不同的方法种不同的方法在第在第n类办法中类办法中有有m mn n种不同的方法种不同的方法.那么完成这件事共有那么完成这件事共有 种不同的方种不同的方法法.2 2、分步乘法计数原理、分步乘法计数原理:完成一件事,需要分成完成一件事,需要分成n n个步个步骤,做第骤,做第1 1步有步有m m1 1种不同的方法种不同的方法,做第做第2 2步有步有m m2 2种不同的种不同的方法方法,做第,做第n n步有步有m mn n种不同的方法种不同的方法.那么完成这件事那么完成这件事共有共有 种不同的方法种不同的方法.分类加法计数原理和分步乘法计数原理的共同点:不同点
16、:分类加法计数原理与分类有关,分步乘法计数原理与分步有关。回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题第23页,本讲稿共78页分类计数原理 分步计数原理完成一件事,共有完成一件事,共有n类办法,类办法,关键词关键词“分类分类”区别区别1完成一件事,共分完成一件事,共分n个步个步骤,关键词骤,关键词“分步分步”区别区别2区别区别3每类办法都能独立地完成每类办法都能独立地完成这件事情,它是独立的、这件事情,它是独立的、一次的、且每次得到的是一次的、且每次得到的是最后结果,最后结果,只须一种方法就只须一种方法就可完成这件事可完成这件事。每一步得到的只是中间结果
17、,任每一步得到的只是中间结果,任何一步都不能独立完成这件事,何一步都不能独立完成这件事,缺少任何一步也不能完成这件事,缺少任何一步也不能完成这件事,只有各个步骤都完成了,才能完只有各个步骤都完成了,才能完成这件事成这件事。各类办法是互相独立的。各类办法是互相独立的。各步之间是互相关联的。各步之间是互相关联的。即:即:类类独立,步步关联类类独立,步步关联。第24页,本讲稿共78页例例1.1.五名学生报名参加四项体育比赛,每人限五名学生报名参加四项体育比赛,每人限报一项,报名方法的种数为多少?又他们争夺报一项,报名方法的种数为多少?又他们争夺这四项比赛的冠军,获得冠军的可能性有多少这四项比赛的冠军
18、,获得冠军的可能性有多少种?种?解:(解:(1)5名学生中任一名均可报其中的任一项,因此每名学生中任一名均可报其中的任一项,因此每个学生都有个学生都有4种报名方法,种报名方法,5名学生都报了项目才能算完成名学生都报了项目才能算完成这一事件故报名方法种数为这一事件故报名方法种数为44444=种种.(2)每个项目只有一个冠军,每一名学生都可能获得)每个项目只有一个冠军,每一名学生都可能获得其中的一项获军,因此每个项目获冠军的可能性有其中的一项获军,因此每个项目获冠军的可能性有5种种故有故有n=5=种种.第25页,本讲稿共78页例例2.给程序模块命名,需要用给程序模块命名,需要用3个字符,其中首个字
19、个字符,其中首个字符要求用字母符要求用字母AG或或UZ,后两个要求用数字,后两个要求用数字19,问最多可以给多少个程序命名?,问最多可以给多少个程序命名?分析:分析:要给一个程序模块命名,可以分三个步骤:第一步,选首字符;要给一个程序模块命名,可以分三个步骤:第一步,选首字符;第二步,先中间字符;第三步,选末位字符。第二步,先中间字符;第三步,选末位字符。解:解:首字符共有首字符共有7+613种不同的选法,种不同的选法,答:答:最多可以给最多可以给10531053个程序命名。个程序命名。中间字符和末位字符各有中间字符和末位字符各有9种不同的选法种不同的选法根据分步计数原理,最多可以有根据分步计
20、数原理,最多可以有13991053种不同的选法种不同的选法第26页,本讲稿共78页例例3.核糖核酸(核糖核酸(RNA)分子是在生物细胞中发现的化学成分,一个)分子是在生物细胞中发现的化学成分,一个RNA分子分子是一个有着数百个甚至数千个位置的长链,长链中每一个位置上都由一种称是一个有着数百个甚至数千个位置的长链,长链中每一个位置上都由一种称为碱基的化学成分所占据,总共有个不同的碱基,分别用为碱基的化学成分所占据,总共有个不同的碱基,分别用A,C,G,U表表示,在一个示,在一个RNA分子中,各种碱基能够以任意次序出现,所以在任意一个位分子中,各种碱基能够以任意次序出现,所以在任意一个位置上的碱基
21、与其他位置上的碱基无关。假设有一类置上的碱基与其他位置上的碱基无关。假设有一类RNA分子由分子由100个碱基组个碱基组成,那么能有多少种不同的成,那么能有多少种不同的RNA分子?分子?UUUAAACCCGGG分析分析:用用100个位置表示由个位置表示由100个碱基组成的长链,每个位置都可以从个碱基组成的长链,每个位置都可以从A、C、G、U中任中任选一个来占据。选一个来占据。第1位第2位第3位第100位4种4种4种4种解:解:100个碱基组成的长链共有个碱基组成的长链共有100个位置,在每个位置中,从个位置,在每个位置中,从A、C、G、U中任选一个来填入,中任选一个来填入,每个位置有每个位置有4
22、种填充方法。根据分步计数原理,共有种填充方法。根据分步计数原理,共有种不同的种不同的RNA分子分子.第27页,本讲稿共78页例4.电子元件很容易实现电路的通与断、电位的高与底等两种状态,而这也是最容易控制的两种状态。因此计算机内部就采用了每一位只有0或1两种数字的计数法,即二进制,为了使计算机能够识别字符,需要对字符进行编码,每个字符可以用一个或多个字节来表示,其中字节是计算机中数据存储的最小计量单位,每个字节由个二进制位构成,问(1)一个字节(8位)最多可以表示多少个不同的字符?(2)计算机汉字国标码(GB码)包含了6763个汉字,一个汉字为一个字符,要对这些汉字进行编码,每个汉字至少要用多
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