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排列应用题常用解题思想及解题方法例析

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排列应用题是数学教学中的难点,本文就其解题思想及解题方法举例做些分析,以期能对数学学习者有所启示.

一、常用解题思想

1化归思想

解题意味着什么――就是把所要解决的问题转化为已经解决的问题.

例1同室4人各写一张贺卡,先集中起来,然后每人从中拿一张别人的贺卡,求不同的分配方式.

分析我们建立数学模型转化为数学问题――用1,2,3,4这4个数字组成无重复数字的四位数,其中1不在个位,2不在十位,3不在百位,4不在千位的四位数共有多少个?

2对称思想

挖掘题目中隐含的对称性,运用对称思维解题,能得到简捷的解法.

例2A,B,C,D,E五人并排站成一排,B必须在A的右边(A与B可以不相邻),有多少种不同的排法?

分析考虑对称性,B在A的右边与B在A的左边的机会均等,所以排列为A552=60(种).

3逆反思想

对有些数学问题,如果从正面去探求常常一筹莫展,但是若改变一下思维的角度,从问题的反面进行逆向思考,常能找到解题的方法.

例3一个小组共有10名同学,其中4名女同学,6名男同学,要从小组内选出3名代表进行排列,要求至少有一名女同学,一共有多少种排法?

分析至少一名女同学包括三类.第一类:1名女生,2名男生;第二类:2名女生,1名男生;第三类:3名都是女生.

所以正面考虑的话,就是C14×C26×A33+C24×C16×A33+A34=600(种)排法.现在我们考虑反面:3名都是男生的排法有A36=120(种),所以有A310-120=600(种).

二、几种方法

1特征分析法

例4由1,2,3,4,5,6这6个数字可以组成多少个无重复数字且是6的倍数的五位数?

分析一个数是6的倍数,与一个数是2的倍数且是3的倍数是等价的,而其中为3的倍数的数必须满足“各个数位上的数字之和是3的倍数”,因此,满足题意要求的五位数应有以下几类可能:

第一类:1,2,4,5,6做数码,有72种;第二类:1,2,3,4,5做数码,有48种.

那么根据分类加法计数原理,符合题意的五位数就有72+48=120(种).

注所谓“特征分析法”,就是以事物的特征(本质属性)为突破口,寻找解题思路的方法,当问题比较复杂的时候,还要注意分类和分步.

2元素、位置分析法

元素及其所占的位置,这是排列问题中的两个基本要素,以元素为主,分析各种可能性,称为“元素分析法”;以位置为主,分析各种可能性,称为“位置分析法”.

例53封不同的信,有4个信箱可供投递,共有多少种投递方法?

解法一元素分析法(以信为主).

第一步:投第一封信,有4种.

第二步:投第二封信,有4种.

第三步:投第三封信,有4种.

所以共有64种.

解法二位置分析法(以信箱为主).

第一类:四个信箱中某一个信箱有3封信的有4种.

第二类:四个信箱中某一个信箱有1封信,一个信箱有2封信,有C13×C22×A24=36(种).

第三类:四个信箱中某三个信箱各有1封信的收信方法有24种.

因此收信方法共有4+36+24=64(种).

注不少排列组合的问题中,某个元素或某个位置有特殊的作用,这个特殊元素或特殊位置是解题的关键,抓住关键进行展开,问题往往就会迎刃而解,如此例中的“数学课”或“体育课”便是特殊元素.

3二分法

例6从0,1,2,3,4,5这6个数字中取出5个组成多少个无重复数字的五位数?

分析该题我们可以按照取出的5个数字来分为有0和无0两类.

“取与不取”“含与不含”“在与不在”等等,在解排列组合的应用题中,常可化难为易,将一个事件划分为几个互相对立的事件,这便是形式逻辑中的“二分法”.

三、几种技巧

1画格子,坐位置

这是排列组合问题中一个最基本、最重要的模型,大量的问题都可以用这个模型取套解.

例7从A,B,C,D,E五名同学中选三名,到甲、乙、丙三个位置中的一处,有多少种方法?

分析我们把甲、乙、丙看做三个位置,于是问题就转化为五名同学选三个位子坐下的问题.

2先组后排

有不少问题需要分为“先组合,再排列”两步完成,如例3第二类.

3先合后分――捆绑法

有一类问题要求某些元素必须排在一起,在解题时,我们可将这些元素先合一,即视为一个单元,与其他元素进行排列,然后再对一个这样的排列考虑单元内各元素的不同排列.

4先排后插――插空法

某些元素不相邻排列时,可以先排其他元素,再将这些不相邻元素插入空当,这种方法称为“插空法”.