内容正文:
数学·选择性必修·第三册
第六章 计数原理
培优课(一)排列组合的应用问题
课下培优巩固练(七)
突破点一 相同元素的分组分配问题
【例1】 有10个运动员名额,分给班号分别为1,2,3的3个班.
(1)每班至少1个名额,有多少种分配方案?
(2)每班至少2个名额,有多少种分配方案?
(3)可以允许某些班级没有名额,有多少种分配方案?
[思维点拨] “名额”是没有区分的,说明这是相同元素的分配问题,可采用“隔板法”处理.
解:(1)因为10个名额没有差别,把它们排成一排,相邻名额之间形成9个空,在9个空中选2个位置插入“隔板”,可把名额分成3份,对应地分给3个班级,每一种插入隔板的方法对应一种分法,共有C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(9)) =36(种)分法.
图(1)是其中一种分法,表示分别给1班、2班、3班的名额分别是2个、5个、3个.
(2)要求每班至少2个名额,可以先从10个名额中拿出3个,分别给各班1个名额,还剩下7个名额,此时题目转化为将7个名额分给3个班级且每人班级至少1个名额,应用“隔板法”,可得有C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(6)) =15(种)分法.
图(2)是其中一种分法,表示分别给1班、2班、3班的名额分别是3+1=4(个),2+1=3(个),2+1=3(个).
(3)因为允许某些班级没有名额,所以“隔板”可以相邻,
可以把10个名额和2个“隔板”共12个元素进行排序,只要在12个位置中选好2个位置安排“隔板”,就可把名额分成3份,然后对应地分给3个班级,(比如“隔板”相邻了,说明2班名额为0个)这样每一种安置“隔板”的方法对应一种分法,分配方案共有C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(12)) =66(种).
[总结] “隔板法”能快速解决相同元素的分配问题,由于元素和“隔板”都是相同的,需按组合问题求解.使用“隔板法”的关键是要根据题意转化为“每组至少1个”或“每组至少0个”的问题,才能合理使用“隔板法”解决问题.
【跟踪训练】 1.将5个相同的球放入8个不同的盒子中,每个盒里至多放一个球,则不同的放法有( )
A.A eq \o\al(\s\up24(5),\s\do8(8)) 种 B.C eq \o\al(\s\up24(5),\s\do8(8)) 种
C.58种 D.85种
解析:由于球都相同,盒子不同,每个盒里至多放一个球,所以只要选出5个不同的盒子即可.故共有C eq \o\al(\s\up24(5),\s\do8(8)) 种不同的放法.
答案:B
2.6人参加一项活动,要求是“必须有人去,去几个人,谁去,自己定”,则不同的去法种数为________.
解析:按照参加的人数分类,参加的人数分别为1,2,3,4,5,6,所以不同的去法有C eq \o\al(\s\up24(1),\s\do8(6)) +C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(6)) +C eq \o\al(\s\up24(3),\s\do8(6)) +C eq \o\al(\s\up24(4),\s\do8(6)) +C eq \o\al(\s\up24(5),\s\do8(6)) +C eq \o\al(\s\up24(6),\s\do8(6)) =63(种).
答案:63
突破点二 分组分配问题
【例2】 6本不同的书,分给甲、乙、丙3人.在下列条件下各有多少种不同的分组方法?
(1)每人2本;
(2)一人1本,一人2本,一人3本;
(3)一人4本,其余2人每人1本.
解:(1)法一 本题为平均分组,并且有分配对象,先分组(与顺序无关),有2),\s\do1(6)) eq \f(CC eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(4)) C eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) ,A eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(3)) )
种分法,再分配给3个人(与顺序有关),有A eq \o\al(\s\up24(3),\s\do8(3)) 种排列,共有2),\s\do1(6)) eq \f(CC eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(4)) C eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) ,A eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(3)) )
A eq \o\al(\s\up24(3),\s\do8(3)) 种不同的分配方法,所以有C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(6)) C eq \o\al(\s\up24(2),\s\do8(4)) C eq \o\a