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文档介绍
【数学】2019届一轮复习人教A版10-2 排列与组合
10.2 排列与组合 [知识梳理] 1.排列与组合的概念 2.排列数与组合数 (1)排列数的定义:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用A表示. (2)组合数的定义:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数,用C表示. 3.排列数、组合数的公式及性质 公式 (1)A=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)= (2)C== = (1)0!=1;A=n! 性质 (2)C=C;C=C+C 4.常用结论 (1)①A=(n-m+1)A; ②A=A; ③A=nA. (2)①nA=A-A; ②A=A+mA. (3)1!+2·2!+3·3!+…+n·n!=(n+1)!-1. (4)①C=C; ②C=C; ③C=C. (5)①kC=nC; ②C+C+C+…+C=C. [诊断自测] 1.概念思辨 (1)从1,2,3,…,9任取两个不同的数,分别填入和式□+□中求和有多少个不同的结果?此题属于排列问题.( ) (2)从2,4,6,8任取两个数,分别作对数“log□□”的底数、真数,有多少个不同的对数值?此题属于排列问题.( ) (3)甲、乙、丙、丁四个好朋友相互发微信,共有多少条微信?此题属于组合问题.( ) (4)若组合式C=C,则x=m成立.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× 2.教材衍化 (1)(选修A2-3P18例3)6名同学排成一排,其中甲、乙两人必须排在一起的不同排法有( ) A.720种 B.360种 C.240种 D.120种 答案 C 解析 先把甲、乙两人“捆绑”在一起看成一个人,因而有A种不同排法,再把两人“松绑”,两人之间有A种排法,因此所求不同排法总数为AA=240.故选C. (2)(选修A2-3P28A组T17)从4名男同学和3名女同学中选出3名参加某项活动,则男女生都有的选法种数是( ) A.18 B.24 C.30 D.36 答案 C 解析 解法一:选出的3人中有2名男同学1名女同学的方法有CC=18种,选出的3人中有1名男同学2名女同学的方法有CC=12种,故3名学生中男女生都有的选法有CC+CC=30种.故选C. 解法二:从7名同学中任选3名的方法数,再减去所选3名同学全是男生或全是女生的方法数,即C-C-C=30.故选C. 3.小题热身 (1)某学校要召开期末考试总结表彰会,准备从甲、乙等7名受表彰的学生中选派4人发言,要求甲、乙2名同学至少有1人参加,那么不同的发言种数为( ) A.840 B.720 C.600 D.30 答案 B 解析 由题知可分两种情况.第一种:甲、乙2人中恰有1人参加,方法种数为C·C·A=480,第二种:甲、乙2人同时参加,方法种数为C·A=240.根据分类计数原理,不同的发言种数为480+240=720.故选B. (2)从1,3,5,7中任取2个数字,从0,2,4,6,8中任取2 个数字,组成没有重复数字的四位数,其中能被5整除的四位数共有________个. 答案 300 解析 符合条件的四位数的个位必须是0或5,但0不能排在首位,故0是其中的特殊元素,应优先安排.按照0排在个位,0排在十、百位和不含0为标准分为三类: ①0排在个位能被5整除的四位数有A·(CC)A=144个; ②0排在十、百位,但5必须排在个位有A·A(CC)·A=48个; ③不含0,但5必须排在个位有A· (CC)A=108个. 由分类加法计数原理得所求四位数共有300个. 题型1 排列问题 7位同学站成一排: (1)其中甲站在中间的位置,共有多少种不同的排法? (2)甲、乙只能站在两端的排法共有多少种? (3)甲不排头、乙不排尾的排法共有多少种? (4)甲、乙两同学必须相邻的排法共有多少种? (5)甲、乙两同学必须相邻,而且丙不能站在排头和排尾的排法有多少种? (6)甲、乙两同学不能相邻的排法共有多少种? (7)甲总在乙的前面的排法有多少种? 解 (1)其中甲站在中间的位置,共有A=720种不同的排法. (2)甲、乙只能站在两端的排法共有AA=240种. (3)7位同学站成一排,共有A种不同的排法; 甲排头,共有A种不同的排法; 乙排尾,共有A种不同的排法; 甲排头且乙排尾,共有A种不同的排法; 故共有A-2A+A=3720种不同的排法. (4)先将甲、乙两位同学“捆绑”在一起看成一个元素与其余的5个元素(同学)一起进行全排列有A种方法;再将甲、乙两个同学“松绑”进行排列有A种方法,所以这样的排法一共有AA=1440种. (5)甲、乙两同学必须相邻,而且丙不能站在排头和排尾的排法有: 解法一:将甲、乙两同学“捆绑”在一起看成一个元素,此时一共有6个元素,因为丙不能站在排头和排尾,所以可以从其余的5个元素中选取2个元素放在排头和排尾,有A种方法;将剩下的4个元素进行全排列有A种方法;最后将甲、乙两个同学“松绑”进行排列有A种方法,所以这样的排法一共有AAA=960种方法. 解法二:将甲、乙两同学“捆绑”在一起看成一个元素,此时一共有6个元素. 若丙站在排头或排尾有2A种方法,所以丙不能站在排头和排尾的排法有(A-2A)·A=960种方法. 解法三:将甲、乙两同学“捆绑”在一起看成一个元素,此时一共有6个元素,因为丙不能站在排头和排尾,所以可以从其余的四个位置选择共有A种方法. 再将其余的5个元素进行全排列共有A种方法,最后将甲、乙两同学“松绑”,所以这样的排法一共有AAA=960种方法. (6)甲、乙两同学不能相邻的排法共有: 解法一:(间接法)A-A·A=3600种. 解法二:(插空法)先将其余五个同学排好有A种方法,此时他们留下六个位置(就称为“空”吧),再将甲、乙同学分别插入这六个位置(空)有A种方法,所以一共有:A·A=3600种. (7)甲总在乙的前面则顺序一定,共有=2520种. [结论探究1] 若将本例结论变为“甲、乙、丙三个同学都不能相邻”,则有多少种不同的排法? 解 先将其余四个同学排好,有A种方法,此时他们隔开了五个空位,再从中选出三个空位安排甲、乙、丙,故共有AA=1440种方法. [结论探究2] 若甲、乙、丙三位同学不都相邻,则有多少种不同的排法? 解 7位同学站成一排,共有A种不同的排法; 甲、乙和丙三个同学都相邻的排法共有AA=720种. 故共有A-AA=4320种不同的排法. [结论探究3] (1)若将7人站成两排,前排3人,后排4人,共有多少种不同的排法? (2)若现将甲、乙、丙三人加入队列,前排加1人,后排加2人,其他人保持相对位置不变,则有多少种不同的加入方法? 解 (1)站成两排(前3后4),共有A=5040种不同的排法. (2)第一步,从甲、乙、丙三人选一个加到前排,有3种,第二步,前排3人形成了4个空,任选一个空加一人,有4种,第三步,后排4人形成了5个空,任选一个空加一人有5种,此时形成6个空,任选一个空加一人,有6种,根据分步计数原理有3×4×5×6=360种方法. 方法技巧 1.求解有限制条件排列问题的主要方法 2.解决有限制条件排列问题的策略 (1)根据特殊元素(位置)优先安排进行分步,即先安排特殊元素或特殊位置. (2)根据特殊元素当选数量或特殊位置由谁来占进行分类. 提醒:(1)分类要全,以免遗漏. (2)插空时要数清插空的个数,捆绑时要注意捆绑后元素的个数及要注意相邻元素的排列数. (3)用间接法求解时,事件的反面数情况要准确. 冲关针对训练 (2018·北京西城区质检)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. 答案 36 解析 记其余两种产品为D,E,将相邻的A,B视为一个元素,先与D,E排列,有AA种方法;再将C插入,仅有3个空位可选,共有AAC=2×6×3=36种不同的摆法. 题型2 组合问题 某市工商局对35种商品进行抽样检查,已知其中有15种假货.现从35种商品中选取3种. (1)其中某一种假货必须在内,不同的取法有多少种? (2)其中某一种假货不能在内,不同的取法有多少种? (3)恰有2种假货在内,不同的取法有多少种? (4)至少有2种假货在内,不同的取法有多少种? (5)至多有2种假货在内,不同的取法有多少种? 解 (1)从余下的34种商品中,选取2种有C=561种,∴某一种假货必须在内的不同取法有561种. (2)从34种可选商品中,选取3种,有C=5984种. ∴某一种假货不能在内的不同取法有5984种. (3)从20种真货中选取1件,从15种假货中选取2件有CC=2100种. ∴恰有2种假货在内的不同的取法有2100种. (4)选取2种假货有CC种,选取3件假货有C种,共有选取方式CC+C=2100+455=2555种. ∴至少有2种假货在内的不同的取法有2555种. (5)选取3件的总数为C,因此共有选取方式 C-C=6545-455=6090种. ∴至多有2种假货在内的不同的取法有6090种. 方法技巧 1.组合问题的常见题型及解题思路 (1)常见题型:一般有选派问题、抽样问题、图形问题、集合问题、分组问题等. (2)解题思路:①分清问题是否为组合问题;②对较复杂的组合问题,要搞清是“分类”还是“分步”,一般是先整体分类,然后局部分步,将复杂问题通过两个原理化归为简单问题.见本例(4). 2.两类带有附加条件的组合问题的解法 (1)“含有”或“不含有”某些元素的题型:若“含有”,则先将这些元素取出,再由另外元素补足;若“不含有”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取. (2)“至少”或“最多”含有几个元素的题型:解这类题目要重视“至少”与“最多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解.用直接法或间接法都可以求解,通常用直接法分类复杂时,用间接法求解.见本例(2),(5). 冲关针对训练 (2018·武汉模拟)若从1,2,3,…,9这9个整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有( ) A.60种 B.63种 C.65种 D.66种 答案 D 解析 共有4个不同的偶数和5个不同的奇数,要使和为偶数,则4个数全为奇数,或全为偶数,或2个奇数和2个偶数,∴共有不同的取法有C+C+CC=66(种).故选D. 题型3 排列组合的综合应用 角度1 排列组合的简单应用 有五张卡片,它们的正、反面分别写着0与1,2与3,4与 5,6与7,8与9,将其中任意三张并排放在一起组成三位数,共可组成多少个不同的三位数? 解 解法一:(直接法)从0与1两个特殊值着眼,可分三类: ①取0不取1,可先从另四张卡片中选一张作百位,有C种选法;0可在后两位,有C种方法;最后剩下的三张中任取一张,有C种方法;又除含0的那张外,其他两张都有正面或反面两种可能,故此时可得不同的三位数有CCC22个. ②取1不取0,同上分析可得不同的三位数C·22·A个. ③0和1都不取,有不同的三位数C·23·A个. 综上所述,共有不同的三位数: CCC·22+C·22·A+C·23·A=432个. 解法二:(间接法)任取三张卡片可以组成不同的三位数C·23·A个,其中0在百位的有C·22·A个,这是不合题意的,故共有不同的三位数:C·23·A-C·22·A=432个. 角度2 分组分配问题 国家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. 答案 90 解析 先把6个毕业生平均分成3组,有种方法,再将3组毕业生分到3所学校,有A=6种方法,故6个毕业生平均分到3所学校,共有·A=90种分派方法. 方法技巧 1.解决简单的排列与组合的综合问题的思路 (1)根据附加条件将要完成事件先分类. (2)对每一类型取出符合要求的元素组合,再对取出的元素排列. (3)由分类加法计数原理计算总数,见角度1典例. 2.分组、分配问题的求解策略 (1)对不同元素的分配问题. ①对于整体均分,解题时要注意分组后,不管它们的顺序如何,都是一种情况,所以分组后一定要除以A(n为均分的组数),避免重复计数. ②对于部分均分,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!,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.见角度2典例. ③对于不等分组,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. (2)对于相同元素的“分配”问题,常用方法是采用“隔板法”. 冲关针对训练 将2名教师,4名学生分成2个小组,分别安排到甲、乙两地参加社会实践活动,每个小组由1名教师和2名学生组成,不同的安排方案共有( ) A.12种 B.10种 C.9种 D.8种 答案 A 解析 2名教师各在1个小组,给其中1名教师选2名学生,有C种选法,另2名学生分配给另1名教师,然后将2个小组安排到甲、乙两地,有A种方案,故不同的安排方案共有CA=12种,故选A. 1.(2017·全国卷Ⅱ)安排3名志愿者完成4 项工作,每人至少完成1项,每项工作由1人完成,则不同的安排方式共有( ) A.12种 B.18种 C.24种 D.36种 答案 D 解析 由题意可得其中1人必须完成2项工作,其他2人各完成1项工作,可得安排方式为C·C·A=36(种),或列式为C·C·C=3××2=36(种). 故选D. 2.(2018·豫南九校联考)某医院拟派2名内科医生、3名外科医生和3名护士共8人组成两个医疗分队,平均分到甲、乙两个村进行义务巡诊,其中每个分队都必须有内科医生、外科医生和护士,则不同的分配方案有( ) A.72种 B.36种 C.24种 D.18种 答案 B 解析 A(CC+CC)=36(种).故选B. 3.(2017·东北三省四市联考)甲、乙两人要在一排8个空座上就坐,若要求甲、乙两人每人的两旁都有空座,则坐法有( ) A.10种 B.16种 C.20种 D.24种 答案 C 解析 一排共有8个座位,现有两人就坐,故有6个空座.∵要求每人的两旁均有空座,∴在6个空座的中间5个空中插入2个座位让两人就坐,即有A=20(种)坐法.故选C. 4.(2017·浙江高考)从6男2女共8名学生中选出队长1人,副队长1人,普通队员2人组成4人服务队,要求服务队中至少有1名女生,共有________种不同的选法.(用数字作答) 答案 660 解析 只有1名女生时,先选1名女生,有C种方法;再选3名男生,有C种方法;然后排队长、副队长位置,有A种方法.由分步乘法计数原理,知共有CCA=480(种)选法. 有2名女生时,再选2名男生,有C种方法;然后排队长、副队长位置,有A种方法.由分步乘法计数原理,知共有CA=180(种)选法.所以依据分类加法计数原理知共有480+180=660(种)不同的选法. [基础送分 提速狂刷练] 一、选择题 1.(2018·泉州模拟)将甲、乙等5名交警分配到三个不同路口疏导交通,每个路口至少一人,且甲、乙在同一路口的分配方案共有( ) A.18种 B.24种 C.36种 D.72种 答案 C 解析 分两类,甲乙在一路口,其余3人中也有两人在一路口,则有CA种.当有3人在一路口时只能是甲、乙和其余三人中一个在一起,则有CA,所以共有CA+CA=36种,故选C. 2.某学校周五安排有语文、数学、英语、物理、化学、体育六节课,要求体育不排在第一节课,数学不排在第四节课,则这天课表的不同排法种数为( ) A.600 B.288 C.480 D.504 答案 D 解析 对六节课进行全排列有A种方法,体育课排在第一节课有A种方法,数学课排在第四节课也有A种方法,体育课排在第一节课且数学课排在第四节课有A种方法,由排除法得这天课表的不同排法种数为A-2A+A=504.故选D. 3.某班级举办的演讲比赛中,共有5位选手参加,其中3位女生、2位男生.如果2位男生不能连续出场,且女生甲不能排在第一个,那么出场顺序的排法种数为( ) A.90 B.60 C.48 D.36 答案 B 解析 先排3位女生,3位女生间及两端有4个空,从4个空中选2个排男生,共有AA=72种排法.若女生甲排在第一个,则3位女生间及一端有3个空,从3个空中选2个排男生,有AA=12种排法,所以满足条件的排法种数为72-12=60.故选B. 4.(2018·山西质量监测)A,B,C,D,E,F六人围坐在一张圆桌周围开会,A是会议的中心发言人,必须坐最北面的椅子,B,C二人必须坐相邻的两把椅子,其余三人坐剩余的三把椅子,则不同的座次有( ) A.60种 B.48种 C.30种 D.24种 答案 B 解析 由题意知,不同的座次有AA=48(种),故选B. 5.(2018·福建福州八中模拟)甲、乙等5人在9月3号参加了纪念抗日战争胜利70周年阅兵庆典后,在天安门广场排成一排拍照留念,甲和乙必须相邻且都不站在两端的排法有( ) A.12种 B.24种 C.48种 D.120种 答案 B 解析 甲乙相邻,将甲乙捆绑在一起看作一个元素,共有AA种排法,甲乙相邻且在两端有CAA种排法,故甲乙相邻且都不站在两端的排法有AA-CAA=24(种).故选B. 6.(2017·黔江模拟)从0,2中选一个数字,从1,3,5中选两个数字,组成无重复数字的三位数,其中奇数的个数为( ) A.24 B.18 C.12 D.6 答案 B 解析 根据所选偶数为0和2分类讨论求解. ①当选数字0时,再从1,3,5中取2个数字排在个位与百位.∴排成的三位奇数有CA=6个. ②当选数字2时,再从1,3,5中取2个数字有C种方法.然后将选中的两个奇数数字选一个排在个位,其余2个数字全排列.∴排成的三位奇数有CCA=12个. ∴由分类加法计数原理,共有18个符合条件的三位奇数.故选B. 7.(2018·河北衡水模拟)某大学的8名同学准备拼车去旅游,其中大一、大二、大三、大四每个年级各两名,分乘甲、乙两辆汽车.每辆车限坐4名同学(乘同一辆车的4名同学不考虑位置),其中大一的孪生姐妹需乘同一辆车,则乘坐甲车的4名同学中恰有2名同学是来自于同一年级的乘坐方式共有( ) A.24种 B.18种 C.48种 D.36种 答案 A 解析 若大一的孪生姐妹乘坐甲车,则此时甲车中的另外2人分别来自不同年级,有CCC=12种,若大一的孪生姐妹不乘坐甲车,则有2名同学来自同一个年级,另外2名分别来自不同年级,有CCC=12种,所以共有24种乘坐方式,故选A. 8.在航天员进行的一项太空实验中,先后要实施6个程序,其中程序A只能出现在第一步或最后一步,程序B和C实施时必须相邻,请问实验顺序的编排方法共有( ) A.34种 B.48种 C.96种 D.144种 答案 C 解析 由题意知程序A只能出现在第一步或最后一步,∴从第一个位置和最后一个位置中选一个位置把A排列,有A=2种结果.∵程序B和C在实施时必须相邻,∴把B和C看作一个元素,同除A外的3个元素排列,注意B和C之间还有一个排列,共有AA=48种结果.根据分步计数原理知共有2×48=96种结果,故选C. 9.(2018·福建漳州八校联考)若无重复数字的三位数满足条件:①个位数字与十位数字之和为奇数,②所有数位上的数字和为偶数,则这样的三位数的个数是( ) A.540 B.480 C.360 D.200 答案 D 解析 由个位数字与十位数字之和为奇数知个位数字、十位数字 1奇1偶,有CCA=50种排法;所有数位上的数字和为偶数,则百位数字是奇数,有C=4种满足题意的选法,故满足题意的三位数共有C×CCA=200(个).故选D. 10.(2018·赣州摸底)甲、乙、丙3名教师安排在10月1日至5日的5天中值班,要求每人值班一天且每天至多安排一人,其中甲不在10月1日值班且丙不在10月5日值班,则不同的安排方法有( ) A.36种 B.39种 C.42种 D.45种 答案 B 解析 当甲安排在10月2日值班时,则丙可以安排在1,3,4日中某一天,乙可以在剩余的3日中选一天,有CC=9种排法,同理可得甲安排在10月3日,4日中的一天值班时,有CC+CC=18种排法;当甲安排在10月5日值班时,有A=12种排法,所以不同的安排方法有9+18+12=39种,故选B. 二、填空题 11.(2017·江西八所重点中学联合模拟)摄像师要对已坐定一排照像的5位小朋友的座位顺序进行调整,要求其中恰有2人座位不调整,则不同的调整方案的种数为________.(用数字作答) 答案 20 解析 从5人中任选3人有C种,将3人位置全部进行调整,有C·C·C种,故有N=C·C·C·C=20种调整方案. 12.(2018·江西宜春模拟)将标号为1,2,3,4,5的五个球放入3个不同的盒子中,每个盒子至少有一个球,则一共有________种放法. 答案 150 解析 标号为1,2,3,4,5的五个球放入3个不同的盒子中,每个盒子至少有一个球,故可分成(3,1,1)和(2,2,1)两组,共有C+=25种分法,再分配到三个不同的盒子中,共有25·A=150种放法. 13.(2017·河南天一大联考)如图,图案共分9个区域,有6种不同颜色的涂料可供涂色,每个区域只能涂一种颜色的涂料,其中2和9同色、3和6同色、4和7同色、5和8同色,且相邻区域的颜色不相同,则涂色方法有________种. 答案 720 解析 由题意知2,3,4,5的颜色都不相同,先涂1,有6种方法,再涂2,3,4,5,有A种方法,故一共有6·A=720种. 14.两个家庭的4个大人与2个小孩一起到动物园游玩,购票后排队依次入园.为安全起见,首尾一定要排2个爸爸,另外,2个小孩一定要排在一起,则这6人入园顺序的排法种数为________. 答案 24 解析 第一步:将2个爸爸排在两端,有2种排法;第二步:将2个小孩视为一人与2个妈妈任意排在中间的三个位置上,有A种排法;第三步:将2个小孩排序有2种排法.故总的排法有2×2×A=24种. 三、解答题 15.某市委从组织机关10名科员中选3人担任驻村第一书记,求甲、乙至少有1人入选,而丙没有入选的不同选法的种数? 解 由于丙不入选,相当于从9人中选派3人. 解法一:(直接法)甲、乙两人均入选,有CC种选法,甲、乙两人只有1人入选,有CC种选法. ∴由分类加法计数原理,共有CC+CC=49种选法. 解法二:(间接法)从9人中选3人有C种选法,其中甲、乙均不入选有C种选法. ∴满足条件的选派方法有C-C=84-35=49种. 16.(2018·保定调研)已知集合M={1,2,3,4,5,6},集合A,B,C为M的非空子集,若∀x∈A,y∈B,z∈C,x查看更多
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