内容正文:
计数原理
6.2.4 组合数
第六章
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所有不同组合的个数
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学习目标
1.掌握组合数定义并能推导组合数公式.
2.了解组合数的性质.
3.能运用组合数公式进行计算.
知识点一 组合数及组合数公式
从1,3,5,7中任取两个进行除法运算,
1.可以得到多少个不同的商?
2.如何用分步乘法计数原理求商的个数?
3.你能得出计算C的公式吗?
组合数及组合数公式
组合数定义
从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的__________________,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数
符号
C
组合数
公式
乘积式
C=
阶乘式
C=
备注
规定:C=1
[例1] (1)计算C-C·A;
(2)证明:C=C.
(1)原式=C-A=-7×6×5=210-210=0.
(2)C=·==C.
[变式探究]
将本例(2)题改为求证:C=C.
因为右边=·
==C=左边,
所以左边=右边,所以原等式成立.
组合数公式的两种形式的适用范围
组合数公式的乘积式主要适用于含具体数字的组合数的计算,阶乘式主要适用于含字母的组合数的有关变形及证明.
[练1] (2024·南京高二期中)5C-8C=( )
A.C B.C C.0 D.C
B
5C-8C=5×-8×=-===C.
知识点二 组合数的性质
1.试用两种方法求:从a,b,c,d,e 5人中选出3人参加数学竞赛,2人参加英语竞赛,共有多少种选法?你有什么发现?你能得到什么结论吗?
2.从含有队长的10名排球队员中选出6人参加比赛,共有多少种选法?
3.在问题2中,若队长必须参加,有多少种选法?若队长不能参加有多少种选法?
4.通过问题2,3,你得到什么结论?你能推广到一般结论吗?
组合数的性质
(1)性质1:C=;
(2)性质2:C=C+C.
(1)性质1反映了组合数的对称性.若m>,通常不直接计算C,而改为计算C,这样可以减少计算量.
(2)①性质2的特点是左端下标为n+1,右端下标都为n,相差1;左端的上标与右端上标的一个一样,右端的另一个上标比它们少1.
②体现了“含”与“不含”的分类思想.
[例2] (1)若C=C,则x=( )
A.-1 B.4
C.-1或4 D.1或5
(2)计算C+C+C+…+C的值为( )
A.C B.C
C.C-1 D.C-1
(1)由C=C,得x-2=2x-1或x-2+2x-1=9,解得x=-1(不合题意,舍去)或x=4.
(2)C+C+C+…+C=C+C+C+…+C-C=C+C+…+C-1=…=C+C-1=C-1,故选C.
用组合数性质解题的思路
(1)性质1常用于简化组合数的计数;
(2)性质2常用于组合式的化简,正用可将一个组合数化为两个组合数,反用则“合二为一”.
[练2] 化简:C-C+C=________.
答案:0
原式=(C+C)-C=C-C=0.
[练3] 已知C-C=C,求n的值.
根据题意,C-C=C,变形可得,
C=C+C,
由组合数的性质,可得C=C,故8+7=n+1,解得n=14.
综合应用 组合数在实际问题中的应用
[例3] 现有10名教师,其中男教师6名,女教师4名.
(1)现要从中选2名去参加会议有多少种不同的选法?
(2)选出2名男教师或2名女教师参加会议,有多少种不同的选法?
(3)现要从中选出男、女教师各2名去参加会议,有多少种不同的选法?
(1)从10名教师中选2名去参加会议的选法种数,就是从10个不同元素中取出2个元素的组合数,即C==45.
(2)可把问题分两类情况:
第1类,选出的2名是男教师有C种方法;
第2类,选出的2名是女教师有C种方法.
根据分类加法计数原理,共有C+C=21种不同选法.
(3)从6名男教师中选2名的选法有C种,从4名女教师中选2名的选法有C种,根据分步乘法计数原理,共有不同的选法为C×C=90种.
解答简单的组合问题的思路
(1)确定这件事是组合问题;
(2)分析这件事是否需分类或分步完成;
(3)结合两个计数原理利用组合数公式求出结果.
[练4] 已知一个口袋里装有除颜色外完全相同的7个白球和1个红球,从中任取5个球.
(1)共有多少种不同的取法?
(2)其中恰有1个红球,共有多少种不同的取法?
(3)其中不含红球,共有多少种不同的取法?
(1)从一个口袋里的8个球中任取5个球,不同取法的种数是C=C==56.
(2)从口袋里的8个球中任取5个球,其中恰有1个红球,可以分两步完成:
第一步,从7个白球中任取4个白球,有C种取法;
第二步,把1个红球取出,有C种取法.
故不同取法的种数是CC=C=C=35.
(3)从口袋里任取5个球,其中不含红球,只需从7个白球中任取5个白球即可,
不同取法的种数是C=C=21.
(3)从口袋里任取5个球,其中不含红球,只需从7个白球中任取5个白球即可,
不同取法的种数是C=C=21.
1.知识清单
(1)组合数与组合数公式.
(2)组合数的两个性质.
(3)组合数在实际问题中的应用.
2.方法归纳:分类讨论、直接法、间接法.
3.常见误区:不注意组合数中m与n的限制条件;计算中不能运用组合数性质.
◎随堂演练
1.(2024·盐城高二期中)求C+C的值为( )
A.9 B.18 C.24 D.30
C+C=+=9,故选A.
2.(2024·徐州高二期中)若C=C,则n的值可以是( )
A.10 B.12 C.13 D.15
根据组合数的性质,若C=C,满足且n∈N*,解得8.5≤n≤17,n∈N*,且3=17-n,或者3+17-n=n,解得n=14或n=10,只有A符合题意.
3.(2024·张家口高二期中)若2名教师教4个班,每人教2个班的分配方案有( )
A.3种 B.4种 C.6种 D.8种
根据题意任选两个班给任意一位教师即可,故分配方案有C=6种.
4.(2024·青岛高二期末)从4名男生和2名女生中选2人参加会议,要求至少有一名男生,则不同的安排方法有( )
A.13种 B.14种 C.15种 D.16种
根据题意,从4名男生和2名女生中选2人参加会议,有C=15种安排方法,
其中没有男生,即全部为女生的安排方法有C=1种,则至少有一名男生的安排方法有15-1=14种.
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