内容正文:
书
!
"
#
$
%
&
'
(
)
*
+
,
-
!
"
#
.
#
#
#
#
#
#
#
第三章 排列、组合与二项式定理
3. 1 排列与组合
3. 1. 1 基本计数原理
!"#$%&'(
课程标准
1.了解分类加法计数原理、分步乘法计算原理及其意义.
2.能利用计数原理解决简单的实际问题.
学法解读
1.能够结合具体实例,识别和理解分类加法计算原理和分步乘法计数原理及其作用.(数学抽象)
2.能够运用分类加法计数原理和分步乘法计数原理解决简单的实际问题.(数学运算)
)*+,%-.+
分类加法计数原理
完成一件事,如果有n类办法,且:第一类办
法中有m1 种不同的方法,第二类办法中有m2 种
不同的方法……第n类办法中有mn 种不同的方
法.那么完成这件事共有N = m1 + m2 +…+ mn
种不同的方法.
思考1:(1)定义中每一类中的每一种方法能
否独立完成这件事?
(2)各类办法之间有何关系?每一类办法中
各种方法之间有何关系?
分步乘法计数原理
完成一件事,如果需要分成n个步骤,且:做
第一步有m1 种不同的方法,做第二步有m2 种不
同的方法……做第n步有mn种不同的方法.那么
完成这件事共有N = m1m2…mn 种不同的方法.
思考2:(1)定义中每一步中的每一种方法能
否独立完成这件事?
(2)定义中的“完成一件事”指的是什么?
(3)根据定义完成一件事的方法数怎样计算
?
!!"
#
#
#
#
#
#
/
0
1
2
#
3
4
5
6
7
"
8
9
:
#
两个计数原理的区别
分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回
答的都是有关完成一件事的不同方法的种数问
题.它们的区别在于:
分类加法计数原理 分步乘法计数原理
针对的是“分类”问题 针对的是“分步”问题
每类办法中的每种方法
都能独立地完成这件事
每一步完成的只是这件事
的一个环节,只有各步骤
都完成了才算完成这件事
各类办法之间是互斥
的、并列的、独立的
各步之间是相互依存的,并
且既不能重复,也不能遗漏
思考3:分类加法计数原理每一类中的方法
和分步乘法计数原理每一步中的方法有何区别
?
/012%345
题型探究
题型一 分类加法计数原理
1.在所有的两位数中,个位数字比十位数字
大的有多少?
[分析] 根据情况安排个位、十位上的数
字.先确定分类标准,再求出每一类的个数,最后
得出结论.
[尝试作答
]
[规律方法] 应用分类加法计数原理解题
时要注意以下三点:
(1)明确题目中所指的“完成一件事”指的是
什么事,怎样才算是完成这件事.
(2)完成这件事的n类办法中的各种方法是
互不相同的,无论哪类办法中的哪种方法都可以
单独完成这件事.
(3)确立恰当的分类标准,这个“标准”必须
满足:①完成这件事情的任何一种方法必须属于
其中的一类;②不同类中的方法不能相同,即不重
复,无遗漏.
对点训练? (1)某教师有相同的语文参
考书3本,相同的数学参考书4本,从中取出4本
赠送给4位学生,每位学生1本,则不同的赠送方
法共有 (B )
A. 20种 B. 15种
C. 10种 D. 4种
(2)为调查今年的北京雾霾治理情况,现从
高二(1)班的男生38人和女生18人中选取1名
学生做代表,参加学校组织的调查团,则选取代表
的方法有56 种.
题型二 分步乘法计数原理
2.由数字0,1,2,3这四个数字,可组成多少个:
(1)无重复数字的三位数?
(2)可以有重复数字的三位数?
[分析] (1)数字各不相同,且百位上的数
字不可为0;(2)数字可以重复,但百位上的数字
不可为0.
[尝试作答
]
[规律方法] 利用分步乘法计数原理解题
的一般思路
(1)分步:将完成这件事的过程分成若干步.
(2)计数:逐一求出每一步中的方法数.
(3)结论:将每一步中的方法数相乘得最终
结果.
对点训练? (1)现有6
名同学去听同时
!!#
!
"
#
$
%
&
'
(
)
*
+
,
-
!
"
#
.
#
#
#
#
#
#
#
进行的5个课外知识讲座,每名同学可自由选择
其中的一个讲座,不同选法的种数是 (A )
A. 56 B. 65 C. 30 D. 11
(2)回文数是指从左到右读与从右到左读都
一样的正整数.如22,121,3443,94249等.显然2
位回文数有9个:11,22,33,…,99;3位回文数有
90个101,111,121,…,191,202,…,999.则5位
回文数有900 个.
题型三 两个计数原理的综合应用
3.现有高一学生50人,高二学生42人,高三
学生30人,组成冬令营.
(1)若从中选1人作总负责人,共有多少种不
同的选法?
(2)若每年级各选1名负责人,共有多少种不
同的选法?
(3)若从中推选两人作为中心发言人,要求
这两人要来自不同的年级,则有多少种选法?
[分析] 要分清是“分类”还是“分步”.
(1)是分类;(2)是分步;(3)是先分类后
分步.
[尝试作答
]
[规律方法] 利用两个计数原理的解题策略
用两个计数原理解决具体问题时,首先,要分
清是“分类”还是“分步”,区分分类还是分步的关
键是看这种方法能否完成这件事情.其次,要清楚
“分类”或“分步”的具体标准,在“分类”时要遵循
“不重不漏”的原则,在“分步”时要正确设计“分
步”的程序,注意步与步之间的连续性;有些题目
中“分类”与“分步”同时进行,即“先分类后分步”
或“先分步后分类”.
对点训练? 将3种农作物全部种植在如
图所示的5块试验田里,每块试验田种植一种农
作物,且相邻的试验田不能种植同一种农作物,不
同的种植方法共有 种.
易错警示
分步标准不清致错
4.甲、乙、丙、丁4名同学争夺数学、物理、化
学3门学科知识竞赛的冠军,且每门学科只有1
名冠军产生,则不同的冠军获得情况共有
种.
[错解] 分四步完成这件事.
第一步,第1名同学去夺3门学科的冠军,有
可能1个也没获得,也可能获得1个或2个或3
个,因此,共有4种不同情况.同理,第二、三、四步
分别由其他3名同学去夺这3门学科的冠军,却
各自有4种不同情况.
由分步乘法计数原理知,不同的冠军获得情
况共有4 × 4 × 4 × 4 = 256(种).
[辨析] 用分步乘法计数原理求解对象可
重复选取的问题时,哪类对象必须“用完”就以哪
类对象作为分步的依据.本题中要完成的“一件
事”是“争夺3门学科知识竞赛的冠军,且每门学
科只有1名冠军产生”,而错解中可能出现某一学
科冠军被2人,3人甚至4人获得的情形,另外还
可能出现某一学科没有冠军产生的情况.
[正解]
6789%:;<
1.自2020年起,山东夏季高考成绩由“3 + 3”组
成,其中第一个“3”指语文、数学、外语3科,第
二个“3”指学生从物理、化学、生物、政治、历
史、地理6科中任选3科作为选考科目.某同学
计划从物理、化学、生物3科中任选2科,从政
治、历史、地理3科中任选1科作为选考科目,
则该同学3科选考科目的不同选法的种数为
(D )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 9
2.集合P ={x,1},Q ={y,1,2},其中x,y∈{1,2
,
!!$
#
#
#
#
#
#
/
0
1
2
#
3
4
5
6
7
"
8
9
:
#
3,…,9},且PQ.把满足上述条件的一对有序
整数对(x,y)作为一个点的坐标,则这样的点的
个数是 (B )
A. 9 B. 14 C. 15 D. 21
3.把3封信投到4个信箱,所有可能的投法共有
(C )
A. 24种 B. 4种 C. 43种 D. 34种
4.(四川高考题)用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复
数字的五位数,其中比40 000大的偶数共有(B )
A. 144个B. 120个C. 96个 D. 72个
5.一个科技小组中有4名女同学和5名男同学,
从中任选1人参加学科竞赛,不同的选派方法
共有 种;若从中任选1名女同学和1
名男同学参加学科竞赛,不同的选派方法共有
种.
请同学们认真完成练案[1
]
3. 1. 2 排列与排列数
第1课时 排列与排列数
!"#$%&'(
课程标准
1.理解排列的概念,能正确写出一些简单问题的所有排列.(重点)
2.会用排列数公式进行求值和证明.(难点)
学法解读
1.通过学习排列的概念,培养数学抽象的素养.
2.借助排列数公式进行计算,培养数学运算的素养.
)*+,%-.+
排列的概念
(1)一般地,从n个不同对象中,任取m(m≤
n)个对象,按照一定的顺序 排成一列,称为从n
个不同对象中取出m个对象的一个排列.
(2)特别地,m = n 时的排列(即取出所有
对象 的排列)称为全排列.
思考1:两个排列相同的条件是什么?
排列数及排列数公式
排列数的定义
从n个不同对象中取出m个对象的
所有排列 的个数,称为从n个不同
对象中取出m个对象的排列数
排列数的表示 Amn (n,n∈N,m≤n)
排列
数公
式
乘积式Amn = n(n -1)(n -2)…(n -m +1)
阶乘式Amn = n!(n -m)!
阶乘 A
n
n = n·(n -1)·(n -2)·…·2·1
= n!
规定 0! = 1 ,A0n = 1
性质 Amn +mAm - 1n = Amn + 1
思考2:排列与排列数的区别是什么
?
!!%
书
学案及练案部分 参考答案
[学案部分]
第三章 排列、组合与二项式定理
3. 1 排列与组合
3. 1. 1 基本计数原理
必备知识·探新知
知识点1 m1 + m2 +…+ mn
思考1:(1)能,每一类中的每一种方法都能独立完成这
件事.
(2)各类办法之间相互独立,并且任何一类办法中任何一
种方法也相互独立.
知识点2 m1m2…mn
思考2:(1)不能.每一步中的每一种方法不能独立完成这
件事.
(2)完成一件事指的是将完成这件事划分成几个步骤,各
步骤之间有一定的连续性,只有当所有步骤都完成了,整个事件
才算完成.
(3)从计数上看,各步的方法数的积就是完成这一件事的
方法总数.
知识点3
思考3.分类加法计数原理每一类中的方法可以完成一件
事情,而分步乘法计数原理每一步中的方法不能独立完成一件
事情.
关键能力·攻重难
例1:方法一:按十位上的数字分别是1,2,3,4,5,6,7,8分
成八类,在每一类中满足条件的两位数分别有8个,7个,6个,5
个,4个,3个,2个,1个.
由分类加法计数原理知,满足条件的两位数的个数是8 + 7
+ 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 36.
方法二:按个位上的数字分别是2,3,4,5,6,7,8,9分成八
类,在每一类中满足条件的两位数分别有1个,2个,3个,4个,5
个,6个,7个,8个.
由分类加法计数原理知,满足条件的两位数的个数是1 + 2
+ 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 = 36.
方法三:考虑两位数的个位数字与十位数字的大小关系,利
用对应思想解决.
所有的两位数共有90个,其中个位数字等于十位数字的两
位数为11,22,33,…,99,共9个.个位数字与十位数字不能调换
位置的两位数为10,20,30,…,90,共9个.剩余的72个两位数
中,将每一个“个位数字(a)小于十位数字(b)的两位数”的个位
数字与十位数字调换位置后,都有一个“个位数字(b)大于十位
数字(a)的两位数”与其对应,故满足条件的两位数的个数是72
÷ 2 = 36.
对点训练1:(1)B 若4本中有3本语文参考书和1本数
学参考书,则有4种方法,若4本中有1本语文参考书和3本数
学参考书,则有4种方法,若4本中有2本语文参考书和2本数
学参考书,则有6种方法,若4本都是数学参考书,则有一种方
法,所以不同的赠选方法共有4 + 4 + 6 + 1 = 15(种).
(2)56 完成这件事需要分两类完成:第一类:选1名男生,
有38种选法;第二类:选1名女生,有18种选法,根据分类加法
计数原理,共有N = 38 + 18 = 56(种)不同的选法.
例2:(1)分三步完成.
第一步:排百位,1,2,3三个数字都可以,有3种不同的
方法;
第二步:排十位,除百位上已用的,其余三个数字都可以,有
3种不同的方法;
第三步:排个位,除百位、十位上已用的,其余两个数字都可
以,有2种不同的方法.
故可组成无重复数字的三位数共3 × 3 × 2 = 18(个).
(2)分三步完成.
第一步:排百位,1,2,3这三个数字都可以,有3种不同的
方法;
第二步:排十位,0,1,2,3这四个数字都可以,有4种不同的
方法;
第三步:排个位,0,1,2,3这四个数字都可以,有4种不同的
方法.
故可组成有重复数字的三位数共3 × 4 × 4 = 48(个).
对点训练2:(1)A 第一名同学有5种选择方法,第二名也
有5种选择方法,…,依次,第六名同学有5种选择方法,综上,6
名同学共有56种不同的选法.
(2)900 第一步,选左边第一个数字和右边第一个数字相
同,有9种选法;第二步,选左边第二个数字和右边第二个数字
相同,有10种选法;第三步,选左边第三个数字就是右边第三个
数字,有10种选法,故5位回文数有9 × 10 × 10 = 900,故答案
为900.
例3:(1)从高一选1人作总负责人有50种选法;从高二选
1人作总负责人有42种选法;从高三选1人作总负责人有30种
选法.由分类加法计数原理,可知共有50 + 42 + 30 = 122(种)
选法.
(2)从高一选1名负责人有50种选法;从高二选1名负责
人有42种选法;从高三选1名负责人有30种选法.由分步乘法
计数原理,可知共有50 × 42 × 30 = 63 000(种)选法.
(3)①高一和高二各选1人作为中心发言人,有50 × 42 =
2 100(种)选法;
②高二和高三各选1人作为中心发言人,有42 × 30 = 1 260
(种)选法;
③高一和高三各选1人作为中心发言人,有50 × 30 = 1 500
(种)选法.故共有2 100 + 1 260 + 1 500 = 4 860(种)选法.
对点训练3:42 分别用a,b,c代表3种农作物,将试验田
从左到右依次编号为①②③④⑤.
先种①号田,有3种种植方法,不妨设种植a.
再种②号田,可种植b或c,有2种种植方法,不妨设种植b.
若③号田种植c,则④⑤号田分别有2种种植方法,则不同
的种植方法共有2 × 2 = 4(种).
若③号田种植a,则④号田可种植上b或c.
(1)若④号田种植c,则⑤号田有2种种植方法;
(2)若④号田种植b,则⑤号田只能种植c,有1种种植
方法.
综上所述,不同的种植方法共有3 ×2 ×(4 +2 +1)=42(种).
例4:64 由题知,研究的对象是“3门学科”,只有3门学科
各产生1名冠军,才算完成了这件事,而4名同学不一定每人都
能获得冠军,故完成这件事分三步.
第一步,产生第1个学科冠军,它一定被其中1
名同学获
—125—
得,有4种不同的获得情况;
第二步,产生第2个学科冠军,因为夺得第1个学科冠军的
同学还可以去争夺第2个学科的冠军,所以第2个学科冠军也
是由4名同学去争夺,有4种不同的获得情况;
第三步,同理,产生第3个学科冠军也有4种不同的获得
情况.
由分步乘法计数原理知,不同的冠军获得情况共有4 × 4 × 4
= 64(种).
课堂检测·固双基
1. D 分两步,第一步,从物理、化学、生物3科中任选2科,有3种选
法,第二步,从政治、历史、地理3科中任选1科,有3种选法.根据
分步乘法计数原理可得不同选法共有3 ×3 =9(种).
2. B 因为PQ,所以分两类.当x = 2时,y∈{3,4,5,6,7,8,
9},所以点的个数为7;当x≠2时,x = y∈{3,4,5,6,7,8,9},
所以点的个数为7.则满足题意的点共有14个.
3. C 第1封信投到信箱中有4种投法;
第2封信投到信箱中也有4种投法;
第3封信投到信箱中也有4种投法.
只要把这3封信投完,就做完了这件事,由分步乘法计数原理
可得共有43种投法.
4. B 根据题意,需分两类解决:
第一类,万位填4时,此40 000大的偶数有2 × 4 × 3 × 2 = 48
(个);
第二类,万位填5时,比40 000大的偶数有3 × 4 × 3 × 2 = 72
(个).
根据分类加法计数原理,可知比40 000大的偶数共有48 + 72
= 120(个).
5. 9 20 根据分类加法计数原理知,从中任选1人参加学科竞
赛,不同的选派方法共有4 + 5 = 9种;由分步乘法计数原理
知,从中任选1名女同学和1名男同学参加学科竞赛,不同的
选派方法共有4 × 5 = 20种.
3. 1. 2 排列与排列数
第1课时 排列与排列数
必备知识·探新知
知识点1 (1)一定的顺序 (2)m = n 取出所有对象
思考1:两个排列相同则应具备排列的对象及排列的顺序
均相同.
知识点2 所有排列 Amn n(n - 1)(n - 2)…(n - m + 1)
n·(n - 1)·(n - 2)·…·2·1 n! 1 1 Amn + 1
思考2:“排列”与“排列数”是两个不同的概念,“排列”是
指“从n个不同对象中取出m(m≤n)个对象,按照一定的顺序
排成一列”,它不是数,而是具体的一件事;而“排列数”是上述
完成这件事所有不同的排列个数,它是一个数.
关键能力·攻重难
例1:(1)不是;(2)是;(3)第一问不是,第二问是;(4)是;
(5)是.
理由是:(1)(2)中由于加法运算满足交换律,所以选出的
两个元素做加法时,与两元素的顺序无关,但做除法时,两元素
谁作除数,谁作被除数不一样,此时与顺序有关,故做加法不是
排列问题,做除法是排列问题. (3)中选座位与顺序无关,“入
座”问题,与顺序有关,故选3个座位安排三位客人是排列问题.
(4)中每个人的职务不同,例如甲当班长或当学习委员是不同
的,存在顺序问题,属于排列问题.(5)A给B写信与B给A写信
是不同的,所以存在着顺序问题,属于排列问题.
对点训练1:(1)由于取出的两数组成点的坐标与哪一个数
作横坐标,哪一个数作纵坐标的顺序有关,所以这是一个排到
问题.
(2)因为从10名同学中抽取两人去学校开座谈会的方式不
用考虑两人的顺序,所以这不是排列问题.
(3)因为从一门进,从另一门出是有顺序的,所以是排列
问题.
综上,(1)(3)是排列问题,(2)不是排列问题.
例2:A315 = 15 × 14 × 13 = 2 730,
A66 = 6 × 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 720.
(2)因为55 - n,56 - n,…,69 - n中的最大数为69 - n,且
共有(69 - n)-(55 - n)+ 1 = 15(个)数,
所以(55 - n)(56 - n)·…·(69 - n)= A1569 - n .
(3)由排列数公式可知n(n + 1)(n + 2)(n + 3)·…·(n +
m)= Am + 1n + m .
对点训练2:(1)18 因为Amn = 11 × 10 × 9 × 8 ×…× 5,所以
n = 11,m =(11 - 5)+ 1 = 7,m + n = 18.
(2)36 A67 = 7 × 6 × 5 × 4 × 3 × 2,A56 = 6 × 5 × 4 × 3 × 2,A45 =
5 × 4 × 3 × 2,
所以A
6
7 - A
5
6
A55
= 7 × 6 - 6 = 36.
例3:(1)从7本不同的书中选3本送给3名同学,相当于从
7个元素中任取3个元素的一个排列,所以具有A37 = 7 × 6 × 5 =
210(种)不同的送法.
(2)从7种不同的书中买3本书,这3本书并不要求都不相同,
根据分步乘法计数原理,共有7 ×7 ×7 =343(种)不同的送法.
对点训练3:(1)用一颗骰子连掷三次,投掷出的互不相同
的数字顺次排成一个三位数,属于求排列数问题,相当于从6个
元素中任取3个元素的一个排列,所以共有A36 = 6 × 5 × 4 = 120
(个)不同的数.
(2)每掷一次,出现的数字均有6种可能性,根据分步乘法
计数原理,共有6 × 6 × 6 = 216(个)不同的数.
(3)两个数字相同有三种可能性,即百位和十位,十位和个
位,个位和百位相同,而每种情况有6 × 5 = 30(个)三位数,故共
有3 × 6 × 5 = 90(个)三位数.
例4:由Ax8 < 6Ax - 28 ,得 8!(8 - x)!< 6 ×
8!
(10 - x)!,
化简得x2 - 19x + 84 < 0,解之得7 < x < 12, ①
又8≥x,
x - 2 > 0{ ,∴ 2 < x≤8, ②
由①②及x∈N得x = 8.
课堂检测·固双基
1. B 由排列数公式可知m = 4,故选B.
2. C 这是一个排列问题,与顺序有关,任意两人对应的是两种
站法,故C正确.
3. B 因为加法和乘法满足交换律,所以选出两数做加法和乘法
时,结果与两个数字位置无关,故不是排列问题,而减法、除法
与两个数字的位置有关,故是排列问题.
4. C 由A2n - 1 - n < 7,得(n - 1)(n - 2)- n < 7,即- 1 < n < 5,又
因为n∈N且n - 1≥2,所以n = 3,4.故选C.
5. 12 bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed 画出
树状图如下:
可知共12个,它们分别为bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,
bde,bea,bec,
bed.
—126—