十一  組合知識(shí)要點(diǎn)組合問題非??简?yàn)同學(xué)們的思維能力,其中組合計(jì)數(shù)、概率等問題是自招考試的高頻考點(diǎn),抽屜原理、染色問題、極端原理等偶爾也會(huì)出現(xiàn).一、乘法原理一般地,如果完成一件事需要n個(gè)步驟缺一不可,第1步有m1種不同的方法,第2步有m2種不同的方法,第3步有m3種不同的方法……n步有mn種不同的方法,則完成這件事一共有種不同的方法.乘法原理運(yùn)用的范圍:這件事要分幾個(gè)彼此互不影響的獨(dú)立步驟來完成,這幾步是完成這件任務(wù)缺一不可,這樣的問題可以使用乘法原理解決.我們可以簡(jiǎn)記為:乘法分步,步步相關(guān)二、加法原理一般地,如果完成一件事有n類步驟每一類中的任何一種方法都能獨(dú)立完成這件事情,第1類有m1,種不同的方法,第2類有m2種不同的方法,第3類有m3種不同的方法……n類有mn種不同的方法,則完成這件事一共有種不同的方法.加法原理運(yùn)用的范圍:完成一件事的方法分成幾類,每一類中的任何一種方法都能完成任務(wù),這樣的問題可以使用加法原理解決.我們可以簡(jiǎn)記為:加法分類,類類獨(dú)立三、排列在實(shí)際生活中經(jīng)常會(huì)遇到這樣的問題,就是要把一些事物排在一起,構(gòu)成一列,計(jì)算有多少種排法,就是排列問題.在排的過程中,不僅與參與排列的事物有關(guān),而且與各事物所在的先后順序有關(guān).根據(jù)排列的定義,兩個(gè)排列相同,指的是兩個(gè)排列的元素完全相同,并且元素的排列順序也相同.如果兩個(gè)排列中,元素不完全相同,它們是不同的排列;如果兩個(gè)排列中,雖然元素完全相同,但元素的排列順序不同,它們也是不同的排列.排列的基本問題是計(jì)算排列的總個(gè)數(shù).n個(gè)不同的元素中取出mmn個(gè)元素的所有排列的個(gè)數(shù),叫做從n個(gè)不同的元素的排列中取出m個(gè)元素的排列數(shù),我們把它記做..四、組合一般地,從n個(gè)不同元素中取出m個(gè)mn元素組成一組不計(jì)較組內(nèi)各元素的次序,叫做從n個(gè)不同元素中取出m個(gè)元素的一個(gè)組合.從排列和組合的定義可以知道,排列與元素的順序有關(guān),而組合與順序無關(guān).如果兩個(gè)組合中的元素完全相同,那么不管元素的順序如何,都是相同的組合,只有當(dāng)兩個(gè)組合中的元素不完全相同時(shí).才是不同的組合.n個(gè)不同元素中取出m個(gè)元素mn的所有組合的個(gè)數(shù),叫做從n個(gè)不同元素中取出m個(gè)不同元素的組合數(shù).記作.例題精講回答下列問題:115的自然數(shù)可以組成的五位數(shù)共有幾個(gè)?2)有3種染料給三行144列的方格網(wǎng)染色,一共有多少種染色方法(只列式,不計(jì)算)?至少取多少列方格,才能保證有兩列方格染色完全相同?3)從十位同學(xué)中任意選取2名同學(xué),一共有多少種選法?4)爸爸、媽媽、客人和我四人圍著圓桌喝茶.若只考慮每人左鄰的情況,問共有多少種不同的入座方法?5)圖11-l中有六個(gè)點(diǎn),任意三個(gè)點(diǎn)都不在一條直線上.請(qǐng)問:以這些點(diǎn)為頂點(diǎn),一共可以連出多少個(gè)三角形?6)某鐵路線上,在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間原有7個(gè)車站,現(xiàn)在新增加了3個(gè)車站,這樣需要增加幾種不同的車票?6時(shí)被邀請(qǐng)參加一項(xiàng)動(dòng).必須有人去,去幾個(gè)人自決定,共有多少種不同的去法?小明的媽媽給了小明9塊一樣的糖,讓他在接下來的4天正好吃完,每天至少吃一塊,則小明有多少種不同的吃糖方案4個(gè)人進(jìn)行籃球訓(xùn)練,互相傳球接球,要求每個(gè)人接球后馬上傳給別人,開始由甲發(fā)球,并作為第一次傳球,第五次傳球后,球又回到甲手中,問有多少種傳球方法?游樂園的門票11張,每人限購1張.現(xiàn)在有10個(gè)小朋友排隊(duì)購票,其中5個(gè)小朋友只有1元的鈔票,另外5個(gè)小朋友只有2元的鈔票,售票員沒有準(zhǔn)備零錢.問有多少種排隊(duì)方法,使售票員總能找得開零錢?給定一個(gè)15×15的方格表,將其中有公共邊的方格稱為相鄰的.將某些相鄰方格的中心用線段相連,得到一條不白交的閉折線.現(xiàn)知該折線關(guān)于方格表的一條對(duì)角線對(duì)稱.證明:折線的長度不大于200物體AB放在坐標(biāo)平面上同時(shí)移動(dòng),且每次移動(dòng)一個(gè)單位長度,A0,0開始移動(dòng)每次以相同的可能性向右或向上移動(dòng),物體B5,7開始移動(dòng),每次以相同的可能性向左或向下移動(dòng),問兩物體相遇的可能性是多少?攝影師給8名同學(xué)照相,有兩人合影,也有三人合影,若任意兩名同學(xué)都恰好合影一次,問最少要拍多少張照片某同學(xué)在暑假里做數(shù)學(xué)競(jìng)賽題,每天至少做一題,每星期至多做12題,一共做了7個(gè)星期,求證:該同學(xué)在連續(xù)的若干天里恰好做了12道題.平面上有20個(gè)點(diǎn),在他們之間已連了n線段,若任意三點(diǎn)之間都至少有一條線段.求n的最小值.20個(gè)紅球、17個(gè)白球,重量都是正整數(shù).紅球與白球重量之和相等,且都小于340.證明:一定可以取出一些紅球和一些白球,使得這些紅球重量之和等于這些白球重量之和不能全取習(xí)題鞏固某件工作需要鉗工2人和電工2人共同完成.現(xiàn)有鉗工3人、電工3人,另有1人鉗工、電工都會(huì).從7人中挑選4人完成這項(xiàng)工作,共有多少種方法?平面上10個(gè)兩兩相交的圓最多能將平面分割成多少個(gè)區(qū)域在圖中單位:厘米1一共有幾個(gè)長方形?2所有這些長方形面積的和是多少?11名外語翻譯人員,其中5名是英語翻譯員,4名是日語翻譯員,另外兩名英語、日語都精通.從中找出8人,使他們組成兩個(gè)翻譯小組,其中4人翻譯英文,另4人翻譯日文,這兩個(gè)小組能同時(shí)工作.問這樣的分配名單共可以開出多少張?假如電子計(jì)時(shí)器所顯示的十個(gè)數(shù)字是0126093028這樣一串?dāng)?shù),它表示的是1269時(shí)3028秒.在這串?dāng)?shù)里,0出現(xiàn)了3次,2出現(xiàn)了2次,13、6、8、9各出現(xiàn)1次,而4、57沒有出現(xiàn).如果在電子計(jì)時(shí)器所顯示的這串?dāng)?shù)里.01、2、3、4、56、7、8、9這十個(gè)數(shù)字都只出現(xiàn)一次,稱它所表示的時(shí)刻為十全時(shí).那么2016年一共有幾個(gè)這樣的十全時(shí)?1,2,,2011中選取n個(gè)數(shù),使得其中任意兩數(shù)的差都不等于47.求n的最大值7名學(xué)生參加演出,學(xué)校為他們安排了m次演出,每次由其中3名同學(xué)同時(shí)登臺(tái)演出,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種方案,使得7名學(xué)生中,任意兩名同臺(tái)演出的次數(shù)一樣多,且使m最?。?/span>求證:任意9個(gè)整數(shù)中,必有5個(gè)整數(shù),它們的和被5整除.有紅、黃、藍(lán)卡片各6張,分別寫有數(shù)字1、2、34、5、6.從中選取6張,要求三色俱全,且數(shù)字1、2、3、4、5、6各一張,則不同的選法有多少種?自招鏈接在右圖中,不包含的長方形有        個(gè).第二季中國好聲音楊坤組某一學(xué)員和那英組某一學(xué)員進(jìn)行一對(duì)一PK9位專業(yè)評(píng)委依次給兩位學(xué)員投票,最終楊坤組學(xué)員拿到5票,那英組學(xué)員拿到4票.請(qǐng)問在依次投票的過程中,楊坤組學(xué)員得票數(shù)一直嚴(yán)格大于那英組學(xué)員得票數(shù)的概率是多少?參考答案1根據(jù)乘法原理,5×5×5×5×5=3125.共有3125個(gè).2根據(jù)乘法原理,抽屜原理,從最壞的情況考慮取到的第一個(gè)是列.344個(gè)相異元素的環(huán)形排列問題,共有種不同的入座方法.5因?yàn)槿我馊齻€(gè)點(diǎn)都不在一條直線上;所以以這些點(diǎn)為頂點(diǎn),一共可以連出個(gè)三角形.6原來有車站7+2=9,現(xiàn)在有車站9+3=12考慮每兩個(gè)站點(diǎn)之間的往返車票起始站和終點(diǎn)站互異,所以新增的車票種類為種.(法一)可以分為一人去、兩人去、三人去、四人去、五人去、六人去六種情況,每種情況都是組合問題.第一種情況有6種去法;第二種情況有種去法;第三種情況有種去法;第四種情況有種去法;第五種情況有種去法;第六種情況有種去法.根據(jù)加法原理,共有6+15+20+15+6+1=63種不同的去法.(法二)每個(gè)人都有去或不去兩種可能,因此共有26種可能,但必須有人去,即所有人都不去的情況必須排除,因此有種.插板法:9塊一樣的糖有8個(gè)間隔,要分成4份,需要3個(gè)問隔,所以有種方案.設(shè)第n次傳球后,球又回到甲手中的傳球方法有an種.可以想象前次傳球,如果每一次傳球都任選其他三人中的一人進(jìn)行傳球,即每次傳球都有3種可能,由乘法原理,共有(種)傳球方法.這些傳球方法并不是都符合要求的,它們可以分為兩類,一類是第次恰好傳到甲手中,這有種傳法,它們不符合要求,因?yàn)檫@樣第n次無法再把球傳給甲;另一類是第次傳球,球不在甲手中,第n次持球人再將球傳給甲,有an種傳法.根據(jù)加法原理,有由于甲是發(fā)球者,一次傳球后球又回到甲手中的傳球方法是不存在的,所以利用遞推關(guān)系可以得到:,,這說明經(jīng)過5次傳球后,球仍回到甲手中的傳球方法有60種.本題也可以列表求解.由于第n次傳球后,球不在甲手中的傳球方法,第n+1次傳球后球就可能回到甲手中,所以只需求出第四次傳球后,球不在甲手中的傳法共有多少種.n次傳球傳球的方法球在甲手中的傳球方法球不在甲手中的傳球方法130329363276214812160524360183從表中可以看出經(jīng)過五次傳球后,球仍回到甲手中的傳球方法共有60種.與類似題目找對(duì)應(yīng)關(guān)系.要保證售票員總能找得開零錢,必須保證每一位拿2元錢的小朋友前面的若干小朋友中,拿1元的要比拿2元的人數(shù)多,先將拿1元錢的小朋友看成是相同的,將拿2元錢的小朋友看成是相同的,可以利用斜直角三角模型.在圖11-2中,每條小橫線段代表1元錢的小朋友,每條小豎線段代表2元錢的小朋友,因?yàn)閺?/span>A點(diǎn)沿格線走到B點(diǎn),每次只能向右或向上走,無論到途中哪一點(diǎn),只要不超過斜線,那么經(jīng)過的小橫線段都不少于小豎線段,所以本題相當(dāng)于求右圖中從AB有多少種不同走法.使用標(biāo)數(shù)法,可求出從AB42種走法.但是由于10個(gè)小朋友互不相同,必須將他們排隊(duì),可以分成兩步,第一步排拿2元的小朋友,5個(gè)人共有5!=120種排法;第二步排拿到1元的小朋友,也有120種排法,所以共有5!×5=14400種排隊(duì)方法.這樣,使售票員能找得開零錢的排隊(duì)方法共有42×14400=604800種.因?yàn)殚]折線不自交,可知它恰好經(jīng)過對(duì)角線方格上的兩個(gè)中心點(diǎn).(因?yàn)殚]所以有2個(gè),因?yàn)椴蛔越凰灾荒転?/span>2個(gè).)那么可以得到這條閉折現(xiàn)一定不經(jīng)過其他的13個(gè)對(duì)角線方格的中心點(diǎn).將15×15的方格表黑白二染色,對(duì)角線染黑色,則黑色小方格一定比白色小方格多一個(gè).又因?yàn)檎劬€上的中心點(diǎn)所在的小方格是黑白交替出現(xiàn)的,所以閉折曲線上的黑點(diǎn)和白點(diǎn)個(gè)數(shù)是相等的.如果閉折線不經(jīng)過13個(gè)黑點(diǎn),那么他必然不經(jīng)過12個(gè)白點(diǎn).所以閉折線經(jīng)過的中心點(diǎn)的個(gè)數(shù)最多不超過;也就是說,折線的長度不大于200因?yàn)閺?/span>AB的距離為12,所以要移動(dòng)6次,物體AB才能相遇.6次移動(dòng)中,不同的移動(dòng)方式有種.其中AB能相遇的移動(dòng)方式有AB相遇的可能性為設(shè)3人合影的有x張,兩人合影的有y張,則因?yàn)槊績扇硕记『煤嫌耙粡?,所以每人至多可?/span>3張合影.故等x8,所以8人編號(hào)為1,2,34,56,78;8張三人合影為:(12,4),(2,3,5),(3,4,6),(4,5,7),(5,68),(6,7,9),(78,2),(8,1,3);4張二人合影為:(1,5),(26),(3,7),(4,8);顯然這12張照片滿足條件,所以最少要拍12張.設(shè)前n天做了an;那么,上面這98個(gè)數(shù)不同的取值最多96種.所以其中必有兩數(shù)相等.不妨設(shè),則這表明從第(i+1)天開始,到第j天這連續(xù)若干天里恰好做了12道題.設(shè)A點(diǎn)連出的線段數(shù)最少,且為k條(0k19);將20個(gè)點(diǎn)分為兩組,一組為A點(diǎn)和所有與A相連的k個(gè)點(diǎn),共(k+1)個(gè)點(diǎn);另外一組為余下的點(diǎn),為是個(gè)點(diǎn);對(duì)于第一組的(k+1)個(gè)點(diǎn),因?yàn)?/span>A點(diǎn)連出的最少為k,所以他們連出的最少為;對(duì)于第二組的是個(gè)點(diǎn),他們都不和A點(diǎn)相連,那么如果選取A點(diǎn)和他們其中的兩個(gè)點(diǎn),那么這三點(diǎn)之間至少有一條直線,于是第二組的是個(gè)點(diǎn)必須兩兩相連,共有條線.兩者相加最少為.所以整理得:當(dāng)且僅當(dāng)k=9時(shí)取=下面構(gòu)造一種方法證明90是可以的:20個(gè)點(diǎn)分為2組,每組10個(gè)點(diǎn).同組的兩兩相連,不同組的不連.共連滿足題意;綜上:n的最小值為90對(duì)20個(gè)紅球、17個(gè)白球的重量做排序,,記,由已知條件知考慮340個(gè)元素,由抽屜原理,它們模339必有兩個(gè)是同余的,不妨設(shè),那么又因?yàn)?/span>,,所以,也就是得到了,命題得證.習(xí)題鞏固分兩類情況討論:1)都會(huì)的這1人被挑選中,則有:如果這人做鉗工的話,則再按乘法原理,先選一名鉗工有3種方法,再選2名電工也有3種方法,所以有3?3=9種方法.同樣,這人做電工,也有9種方法.2)都會(huì)的這一人沒有被挑選,則從3名鉗工中選2人,有3種方法,從3名電工中選2人,也有3種方法,一共有3?3=9種方法.所以,根據(jù)加法原理,一共有9+9+9=27種方法.先考慮最簡(jiǎn)單的情形,為了敘述方便,設(shè)平面上k個(gè)圓最多能將平面分割成ak個(gè)部分.從圖1中可以看出,,,,,可以發(fā)現(xiàn)ak滿足下列關(guān)系式:實(shí)際上,當(dāng)平面上的個(gè)圓把平面分成個(gè)區(qū)域時(shí),如果再在平面上出現(xiàn)第k個(gè)圓,為了保證劃分平面的區(qū)域盡可能多,新添的第k個(gè)圓不能通過平面上前個(gè)圓之間的交點(diǎn)這樣,第k個(gè)圓與前面個(gè)圓共產(chǎn)生個(gè)交點(diǎn),如圖2個(gè)交點(diǎn)把第k個(gè)圓分成了段圓弧,而這段圓弧中的每一段都將所在的區(qū)域一分為二,所以也就是整個(gè)平面的區(qū)域數(shù)增加了個(gè)部分所以,那么,10個(gè)圓最多能將平面分成92部分1)一共有(個(gè))長方形;2所求的和是(平方厘米)針對(duì)兩名英語、日語都精通人員(以下稱多面手)的參與情況分成三類:1)多面手不參加,則需從5名英語翻譯員中選出4人,有種選擇,需從4名日語翻譯員中選出4人,有1種選擇由乘法原理,有種選擇2多面手中有一人參加,有2種選擇,而選出的這個(gè)人又有參加英文或日文翻譯兩種可能:如果參加英文翻譯,則需從5名英語翻譯員中再選出3人,有選擇,需從4名日語翻譯員中選出4人,有1種選擇,由乘法原理,有種選擇;如果參加日文翻譯,則需從5名英語翻譯員中選出4人,有種選擇,需從4名日語翻譯員中再選出3名,有種選擇,由乘法原理,有種選擇根據(jù)加法原理,多面手中有一人參加,有種選擇3多面手中兩人均參加,有一種選擇,但此時(shí)又分三種情況:兩人都譯英文,兩人都譯日文,兩人各譯一個(gè)語種情況中,還需從5名英語翻譯員中選出2人,有種選擇,需從4名日語翻譯員中選4人,有1種選擇由乘法原理,有種選擇情況中,需從5名英語翻譯員中選出4人,有種選擇,還需從4名日語翻譯員中選出2人,有種選擇根據(jù)乘法原理,共有種選擇情況中,兩人各譯一個(gè)語種,有兩種安排即兩種選擇,剩下的需從5名英語翻譯員中選出3人,有種選擇,需從4名日語翻譯員中選出3名,有種選擇,由乘法原理,有種選擇根據(jù)加法原理,多面手中兩人均參加,一共有種選擇綜上所述,由加法原理,這樣的分配名單共可以開出1)容易驗(yàn)證在1、2、10、1112月內(nèi)沒有十全時(shí)23月里只有形式032   1         符合條件,其中2個(gè)方格中可以填454條橫線上可以填6789,所以3月里有個(gè)十全時(shí)同理,4、5月里各有48個(gè)十全時(shí)36月里有2種形式:061   23      ,062   1         061   23      中,2個(gè)方格中可以填45,3條橫線上可以填789,062   1         中,2個(gè)方格中可以填3454條橫線上可以填7893、45中余下的某一個(gè)所以6月里有個(gè)十全時(shí)同理,7、8、9月里各有156個(gè)十全時(shí)綜上所述,2016年一共有個(gè)這樣的十全時(shí)1,2,3,,11;排成一圈,發(fā)現(xiàn)從中至多只能選取5個(gè)數(shù)保證菘中任意兩數(shù)的差都不等于47;,所以我們盡可能選取19之間的數(shù),以便使多一個(gè)完整的周期經(jīng)嘗試選取數(shù)為:13,4,6,9;檢驗(yàn),,,發(fā)現(xiàn)相鄰周期間也不存在不滿足題意的兩數(shù)所以當(dāng)時(shí),,,915個(gè)數(shù)滿足條件且為最多設(shè)任意兩名同臺(tái)演出n次,;當(dāng)時(shí),m最小為7,將7人編號(hào)為1,2,7,7場(chǎng)演出如下:(1,24),(2,35),(3,4,6),(45,7),(56,1),(6,7,2),(71,3提示:通過余數(shù)進(jìn)行討論數(shù)字1、23、45、6各一張的選法有36種,其中三色不全的選法有故滿足條件的選法有自招鏈接根據(jù)乘法原理,所有長方形總數(shù)為(個(gè)),包含的長方形有(個(gè)),所以不包含的長方形有(個(gè))我們把所有的比分,畫到直角坐標(biāo)系里面形成下圖:每個(gè)點(diǎn)可以向右或者向上走,即標(biāo)數(shù)法所以一共14種可能性,而,所以,所求概率為 

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