排列組合常用方法總結
排列組合是組合學(xué)最基本的概念。所謂排列，就是指從給定個(gè)數的元素中取出指定個(gè)數的元素進(jìn)行排序。組合則是指從給定個(gè)數的元素中僅僅取出指定個(gè)數的元素，不考慮排序。下面是排列組合常用方法總結，請參考
一、排列組合部分是中學(xué)數學(xué)中的難點(diǎn)之一，原因在于
(1)從千差萬(wàn)別的實(shí)際問(wèn)題中抽象出幾種特定的數學(xué)模型，需要較強的抽象思維能力；
(2)限制條件有時(shí)比較隱晦，需要我們對問(wèn)題中的關(guān)鍵性詞(特別是邏輯關(guān)聯(lián)詞和量詞)準確理解；
(3)計算手段簡(jiǎn)單，與舊知識聯(lián)系少，但選擇正確合理的計算方案時(shí)需要的思維量較大；
(4)計算方案是否正確，往往不可用直觀(guān)方法來(lái)檢驗，要求我們搞清概念、原理，并具有較強的分析能力。
二、兩個(gè)基本計數原理及應用
(1)加法原理和分類(lèi)計數法
1．加法原理
2．加法原理的集合形式
3．分類(lèi)的要求
每一類(lèi)中的每一種方法都可以獨立地完成此任務(wù)；兩類(lèi)不同辦法中的具體方法，互不相同(即分類(lèi)不重)；完成此任務(wù)的任何一種方法，都屬于某一類(lèi)(即分類(lèi)不漏)
(2)乘法原理和分步計數法
1．乘法原理
2．合理分步的要求
任何一步的一種方法都不能完成此任務(wù)，必須且只須連續完成這n步才能完成此任務(wù)；各步計數相互獨立；只要有一步中所采取的方法不同，則對應的完成此事的方法也不同
[例題分析]排列組合思維方法選講
1．首先明確任務(wù)的意義
例1.從1、2、3、……、20這二十個(gè)數中任取三個(gè)不同的數組成等差數列，這樣的不同等差數列有________個(gè)。
分析：首先要把復雜的生活背景或其它數學(xué)背景轉化為一個(gè)明確的排列組合問(wèn)題。
設a,b,c成等差，∴2b=a+c,可知b由a,c決定，
又∵2b是偶數，∴a,c同奇或同偶，即：從1，3，5，……，19或2，4，6，8，……，20這十個(gè)數中選出兩個(gè)數進(jìn)行排列，由此就可確定等差數列，因而本題為2=180。
例2.某城市有4條東西街道和6條南北的街道，街道之間的間距相同，如圖。若規定只能向東或向北兩個(gè)方向沿圖中路線(xiàn)前進(jìn)，則從M到N有多少種不同的走法?
分析：對實(shí)際背景的分析可以逐層深入
�。ㄒ唬⿵腗到N必須向上走三步，向右走五步，共走八步。
�。ǘ┟恳徊绞窍蛏线�是向右，決定了不同的走法。
�。ㄈ┦聦�(shí)上，當把向上的步驟決定后，剩下的步驟只能向右。
從而，任務(wù)可敘述為：從八個(gè)步驟中選出哪三步是向上走，就可以確定走法數，
∴本題答案為：=56。
2．注意加法原理與乘法原理的特點(diǎn)，分析是分類(lèi)還是分步，是排列還是組合
例3．在一塊并排的10壟田地中，選擇二壟分別種植A，B兩種作物，每種種植一壟，為有利于作物生長(cháng)，要求A，B兩種作物的間隔不少于6壟，不同的選法共有______種。
分析：條件中“要求A、B兩種作物的間隔不少于6壟”這個(gè)條件不容易用一個(gè)包含排列數，組合數的式子表示，因而采取分類(lèi)的方法。
第一類(lèi)：A在第一壟，B有3種選擇；
第二類(lèi)：A在第二壟，B有2種選擇；
第三類(lèi)：A在第三壟，B有一種選擇，
同理A、B位置互換，共12種。
例4．從6雙不同顏色的手套中任取4只，其中恰好有一雙同色的取法有________。
(A)240(B)180(C)120(D)60
分析：顯然本題應分步解決。
�。ㄒ唬⿵�6雙中選出一雙同色的手套，有種方法；
�。ǘ⿵氖Ｏ碌氖皇痔字腥芜x一只，有種方法。
�。ㄈ⿵某八婕暗膬呻p手套之外的八只手套中任選一只，有種方法；
�。ㄋ模┯捎谶x取與順序無(wú)關(guān)，因而（二）（三）中的選法重復一次，因而共240種。
例5．身高互不相同的6個(gè)人排成2橫行3縱列，在第一行的每一個(gè)人都比他同列的身后的人個(gè)子矮，則所有不同的排法種數為_(kāi)______。
分析：每一縱列中的兩人只要選定，則他們只有一種站位方法，因而每一縱列的排隊方法只與人的選法有關(guān)系，共有三縱列，從而有=90種。
例6．在11名工人中，有5人只能當鉗工，4人只能當車(chē)工，另外2人能當鉗工也能當車(chē)工�，F從11人中選出4人當鉗工，4人當車(chē)工，問(wèn)共有多少種不同的選法?
分析：采用加法原理首先要做到分類(lèi)不重不漏，如何做到這一點(diǎn)？分類(lèi)的標準必須前后統一。
以?xún)蓚�(gè)全能的工人為分類(lèi)的對象，考慮以他們當中有幾個(gè)去當鉗工為分類(lèi)標準。
第一類(lèi)：這兩個(gè)人都去當鉗工，有種；
第二類(lèi)：這兩人有一個(gè)去當鉗工，有種；
第三類(lèi)：這兩人都不去當鉗工，有種。
因而共有185種。
例7．現有印著(zhù)0，l，3，5，7，9的六張卡片，如果允許9可以作6用，那么從中任意抽出三張可以組成多少個(gè)不同的三位數?
分析：有同學(xué)認為只要把0，l，3，5，7，9的排法數乘以2即為所求，但實(shí)際上抽出的三個(gè)數中有9的話(huà)才可能用6替換，因而必須分類(lèi)。
抽出的三數含0，含9，有種方法；
抽出的三數含0不含9，有種方法；
抽出的三數含9不含0，有種方法；
抽出的三數不含9也不含0，有種方法。
又因為數字9可以當6用，因此共有2×(+)++=144種方法。
例8．停車(chē)場(chǎng)劃一排12個(gè)停車(chē)位置，今有8輛車(chē)需要停放，要求空車(chē)位連在一起，不同的停車(chē)方法是________種。
分析：把空車(chē)位看成一個(gè)元素，和8輛車(chē)共九個(gè)元素排列，因而共有種停車(chē)方法。
3．特殊元素，優(yōu)先處理；特殊位置，優(yōu)先考慮
例9．六人站成一排，求
(1)甲不在排頭，乙不在排尾的排列數
(2)甲不在排頭，乙不在排尾，且甲乙不相鄰的排法數
分析：（1）先考慮排頭，排尾，但這兩個(gè)要求相互有影響，因而考慮分類(lèi)。
第一類(lèi)：乙在排頭，有種站法。
第二類(lèi)：乙不在排頭，當然他也不能在排尾，有種站法，
共+種站法。
�。�2）第一類(lèi)：甲在排尾，乙在排頭，有種方法。
第二類(lèi)：甲在排尾，乙不在排頭，有種方法。
第三類(lèi)：乙在排頭，甲不在排頭，有種方法。
第四類(lèi)：甲不在排尾，乙不在排頭，有種方法。
共+2+=312種。
例10．對某件產(chǎn)品的6件不同正品和4件不同次品進(jìn)行一一測試，至區分出所有次品為止。若所有次品恰好在第五次測試時(shí)被全部發(fā)現，則這樣的測試方法有多少種可能?
分析：本題意指第五次測試的產(chǎn)品一定是次品，并且是最后一個(gè)次品，因而第五次測試應算是特殊位置了，分步完成。
第一步：第五次測試的有種可能；
第二步：前四次有一件正品有中可能。
第三步：前四次有種可能。
∴共有種可能。
4．捆綁與插空
例11.8人排成一隊
(1)甲乙必須相鄰(2)甲乙不相鄰
(3)甲乙必須相鄰且與丙不相鄰(4)甲乙必須相鄰，丙丁必須相鄰
(5)甲乙不相鄰，丙丁不相鄰
分析：（1）有種方法。
�。�2）有種方法。
�。�3）有種方法。
�。�4）有種方法。
�。�5）本題不能用插空法，不能連續進(jìn)行插空。
用間接解法：全排列-甲乙相鄰-丙丁相鄰+甲乙相鄰且丙丁相鄰，共--+=23040種方法。
例12.某人射擊8槍?zhuān)?槍?zhuān)『糜腥龢屵B續命中，有多少種不同的情況?
分析：∵連續命中的三槍與單獨命中的一槍不能相鄰，因而這是一個(gè)插空問(wèn)題。另外沒(méi)有命中的之間沒(méi)有區別，不必計數。即在四發(fā)空槍之間形成的5個(gè)空中選出2個(gè)的排列，即。
例13.馬路上有編號為l，2，3，……，10十個(gè)路燈，為節約用電又看清路面，可以把其中的三只燈關(guān)掉，但不能同時(shí)關(guān)掉相鄰的兩只或三只，在兩端的燈也不能關(guān)掉的情況下，求滿(mǎn)足條件的關(guān)燈方法共有多少種?
分析：即關(guān)掉的燈不能相鄰，也不能在兩端。又因為燈與燈之間沒(méi)有區別，因而問(wèn)題為在7盞亮著(zhù)的燈形成的不包含兩端的6個(gè)空中選出3個(gè)空放置熄滅的燈。
∴共=20種方法。
4．間接計數法.(1)排除法
例14.三行三列共九個(gè)點(diǎn)，以這些點(diǎn)為頂點(diǎn)可組成多少個(gè)三角形?
分析：有些問(wèn)題正面求解有一定困難，可以采用間接法。
所求問(wèn)題的方法數=任意三個(gè)點(diǎn)的組合數-共線(xiàn)三點(diǎn)的方法數，
∴共種。
例15．正方體8個(gè)頂點(diǎn)中取出4個(gè)，可組成多少個(gè)四面體?
分析：所求問(wèn)題的方法數=任意選四點(diǎn)的組合數-共面四點(diǎn)的方法數，
∴共-12=70-12=58個(gè)。
例16.l，2，3，……，9中取出兩個(gè)分別作為對數的底數和真數，可組成多少個(gè)不同數值的對數?
分析：由于底數不能為1。
�。�1）當1選上時(shí)，1必為真數，∴有一種情況。
�。�2）當不選1時(shí)，從2--9中任取兩個(gè)分別作為底數，真數，共，其中log24=log39，log42=log93,log23=log49,log32=log94.
因而一共有53個(gè)。
(3)補上一個(gè)階段，轉化為熟悉的問(wèn)題
例17.六人排成一排，要求甲在乙的前面，(不一定相鄰)，共有多少種不同的方法?如果要求甲乙丙按從左到右依次排列呢?
分析：（一）實(shí)際上，甲在乙的前面和甲在乙的后面兩種情況對稱(chēng)，具有相同的'排法數。因而有=360種。
�。ǘ┫瓤紤]六人全排列；其次甲乙丙三人實(shí)際上只能按照一種順序站位，因而前面的排法數重復了種，∴共=120種。
例18．5男4女排成一排，要求男生必須按從高到矮的順序，共有多少種不同的方法?
分析：首先不考慮男生的站位要求，共種；男生從左至右按從高到矮的順序，只有一種站法，因而上述站法重復了次。因而有=9×8×7×6=3024種。
若男生從右至左按從高到矮的順序，只有一種站法，同理也有3024種，綜上，有6048種。
例19.三個(gè)相同的紅球和兩個(gè)不同的白球排成一行，共有多少種不同的方法?
分析：先認為三個(gè)紅球互不相同，共種方法。而由于三個(gè)紅球所占位置相同的情況下，共有變化，因而共=20種。
5．擋板的使用
例20．10個(gè)名額分配到八個(gè)班，每班至少一個(gè)名額，問(wèn)有多少種不同的分配方法?
分析：把10個(gè)名額看成十個(gè)元素，在這十個(gè)元素之間形成的九個(gè)空中，選出七個(gè)位置放置檔板，則每一種放置方式就相當于一種分配方式。因而共36種。
6．注意排列組合的區別與聯(lián)系：所有的排列都可以看作是先取組合，再做全排列；同樣，組合如補充一個(gè)階段(排序)可轉化為排列問(wèn)題。
例21.從0，l，2，……，9中取出2個(gè)偶數數字，3個(gè)奇數數字，可組成多少個(gè)無(wú)重復數字的五位數?
分析：先選后排。另外還要考慮特殊元素0的選取。
�。ㄒ唬﹥蓚�(gè)選出的偶數含0，則有種。
�。ǘ﹥蓚�(gè)選出的偶數字不含0，則有種。
例22.電梯有7位乘客，在10層樓房的每一層停留，如果三位乘客從同一層出去，另外兩位在同一層出去，最后兩人各從不同的樓層出去，有多少種不同的下樓方法?
分析：（一）先把7位乘客分成3人，2人，一人，一人四組，有種。
�。ǘ┻x擇10層中的四層下樓有種。
∴共有種。
例23.用數字0，1，2，3，4，5組成沒(méi)有重復數字的四位數，
(1)可組成多少個(gè)不同的四位數?
(2)可組成多少個(gè)不同的四位偶數?
(3)可組成多少個(gè)能被3整除的四位數?
(4)將(1)中的四位數按從小到大的順序排成一數列，問(wèn)第85項是什么?
分析：（1）有個(gè)。
�。�2）分為兩類(lèi)：0在末位，則有種：0不在末位，則有種。
∴共+種。
�。�3）先把四個(gè)相加能被3整除的四個(gè)數從小到大列舉出來(lái)，即先選
0，1，2，3
0，1，3，5
0，2，3，4
0，3，4，5
1，2，4，5
它們排列出來(lái)的數一定可以被3整除，再排列，有：4×()+=96種。
�。�4）首位為1的有=60個(gè)。
前兩位為20的有=12個(gè)。
前兩位為21的有=12個(gè)。
因而第85項是前兩位為23的最小數，即為2301。
7．分組問(wèn)題
例24.6本不同的書(shū)
(1)分給甲乙丙三人，每人兩本，有多少種不同的分法?
(2)分成三堆，每堆兩本，有多少種不同的分法？
(3)分成三堆，一堆一本，一堆兩本，一堆三本，有多少種不同的分法？
(4)甲一本，乙兩本，丙三本，有多少種不同的分法?
(5)分給甲乙丙三人，其中一人一本，一人兩本，第三人三本，有多少種不同的分法?
分析：（1）有中。
�。�2）即在（1）的基礎上除去順序，有種。
�。�3）有種。由于這是不平均分組，因而不包含順序。
�。�4）有種。同（3），原因是甲，乙，丙持有量確定。
�。�5）有種。
例25.6人分乘兩輛不同的車(chē)，每車(chē)最多乘4人，則不同的乘車(chē)方法為_(kāi)______。
分析：（一）考慮先把6人分成2人和4人，3人和3人各兩組。
第一類(lèi)：平均分成3人一組，有種方法。
第二類(lèi)：分成2人，4人各一組，有種方法。
�。ǘ┰倏紤]分別上兩輛不同的車(chē)。
綜合（一）（二），有種。
例26.5名學(xué)生分配到4個(gè)不同的科技小組參加活動(dòng)，每個(gè)科技小組至少有一名學(xué)生參加，則分配方法共有________種.
分析：（一）先把5個(gè)學(xué)生分成二人，一人，一人，一人各一組。
其中涉及到平均分成四組，有=種分組方法。
�。ǘ┰倏紤]分配到四個(gè)不同的科技小組，有種，
由（一）（二）可知，共=240種。
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