排列组合基本题型方法


排列组合方法汇总
排列组合问题联系实际生动有趣,但题型多样,思路灵活,因此解决排列组合问题,首先要认真 审题,弄清楚是排列问题、组合问题还是排列与组合综合问题;其次要抓住问题的本质特征,采用合 理恰当的方法来处理。

一.特殊元素和特殊位置优先策略
例 1.由 0,1,2,3,4,5 可以组成多少个没有重复数字五位奇数. 解:由于末位和首位有特殊要求,应该优先安排,以免不合要求的元素占了这两个位置. 先排末位共有
1 C3 1 C4 3 A4

然后排首位共有

最后排其它位置共有

C1C1 A3 ? 288 由分步计数原理得 4 3 4

C4

1

A4

3

C3

1

位置分析法和元素分析法是解决排列组合问题最常用也是最基本的方法,若以元素分析为主,需 先安排特殊元素,再处理其它元素.若以位置分析为主,需先满足特殊位置的要求,再处理其它位 置。若有多个约束条件,往往是考虑一个约束条件的同时还要兼顾其它条件

练习题:7 种不同的花种在排成一列的花盆里,若两种葵花不种在中间,也不种在两端的花盆里,问有 多少不同的种法?

二.相邻元素捆绑策略
例 2. 7 人站成一排 ,其中甲乙相邻且丙丁相邻, 共有多少种不同的排法. 解:可先将甲乙两元素捆绑成整体并看成一个复合元素,同时丙丁也看成一个复合元素,再与其它元 素进行排列,同时对相邻元素内部进行自排。由分步计数原理可得共有 法
5 2 2 A5 A2 A2 ? 480 种不同的排

甲 乙

丙 丁

要求某几个元素必须排在一起的问题,可以用捆绑法来解决问题.即将需要相邻的元素合并 为一个元素,再与其它元素一起作排列,同时要注意合并元素内部也必须排列. 练习题:某人射击 8 枪,命中 4 枪,4 枪命中恰好有 3 枪连在一起的情形的不同种数为 20

三.不相邻问题插空策略
例 3.一个晚会的节目有 4 个舞蹈,2 个相声,3 个独唱,舞蹈节目不能连续出场,则节目的出场顺序有多 少种? 解:分两步进行第一步排 2 个相声和 3 个独唱共有 中间包含首尾两个空位共有种 种

A 5 种, 5 第二步将 4 舞蹈插入第一步排好的 6 个元素

4 4 A 6 不同的方法,由分步计数原理,节目的不同顺序共有 A5 A6 5

元素相离问题可先把没有位置要求的元素进行排队再把不相邻元素插入中间和两 端 练习题:某班新年联欢会原定的 5 个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个 新节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为 30

1

四.定序问题倍缩空位插入策略
例 4.7 人排队,其中甲乙丙 3 人顺序一定共有多少不同的排法 解:(倍缩法)对于某几个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后 用总排列数除以这几个元素之间的全排列数,则共有不同排法种数是: (空位法)设想有 7 把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有 1 种坐法,则共有
4 A 7 种方法。

A7 / A3 7 3

4 A 7 种方法, 其余的三个位置甲乙丙共有

思考:可以先让甲乙丙就坐吗?
3 (插入法)先排甲乙丙三个人,共有 C7 种选择,再排其余 4 四人共有 A 4 方法 4

定序问题可以用倍缩法,还可转化为占位插 空模型处理 练习题:10 人身高各不相等,排成前后排,每排 5 人,要求从左至右身高逐渐增加,共有多少排法?
5 C10

五.重排问题(谁选谁)求幂策略
例 5.把 6 名实习生分配到 7 个车间实习,共有多少种不同的分法 解:完成此事共分六步:把第一名实习生分配到车间有 7 种分法.把第二名实习生分配到车间也有 7 种分依此类推,由分步计数原理共有 7 种不同的排法 允许重复的排列问题的特点是以元素为研究对象,元素不受位置的约束,可以逐一安排各个元素 的位置,一般地 n 不同的元素没有限制地安排在 m 个位置上的排列数为 m 种 练习题: 某班新年联欢会原定的 5 个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目.如果将这两个节目插入 原节目单中,那么不同插法的种数为 42 2. 某 8 层大楼一楼电梯上来 8 名乘客人,他们到各自的一层下电梯,下电梯的方法 7
8 n

6

六.元素相同问题隔板策略
例 10.有 10 个运动员名额,分给 7 个班,每班至少一个,有多少种分配方案? 解: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个空隙。在9个空档中选6 个位置插个隔板, 可把名额分成7份, 对应地分给7个班级, 每一种插板方法对应一种分法共有 种分法。

C96

一 班

二 班

三 班

四 班

五 班

六 班

七 班

将 n 个相同的元素分成 m 份(n,m 为正整数),每份至少一个元素,可以用 m-1 块隔板, 插入 n 个元素排成一排的 n-1 个空隙中,所有分法数为 Cn?1
m?1

练习题: 1 .10 个相同的球装 5 个盒中,每盒至少一有多少装法? 2 . x ? y ? z ? w ? 100 求这个方程组的自然数解的组数

C94
3 C103

2

七.多排问题直排策略
例 7.8 人排成前后两排,每排 4 人,其中甲乙在前排,丙在后排,共有多少排法 解:8 人排前后两排,相当于 8 人坐 8 把椅子,可以把椅子排成一排.个特殊元素有 置上的特殊元素丙有

A 2 种,再排后 4 个位 4

A1 种,其余的 5 人在 5 个位置上任意排列有 A 5 种,则共有 A 2 A1 A 5 种 4 5 4 4 5

前 排

后 排

一般地,元素分成多排的排列问题,可归结为一排考虑,再分段研 究. 练习题:有两排座位,前排 11 个座位,后排 12 个座位,现安排 2 人就座规定前排中间的 3 个座位不 能坐,并且这 2 人不左右相邻,那么不同排法的种数是 346

八.排列组合混合问题先选后排策略
例 8.有 5 个不同的小球,装入 4 个不同的盒内,每盒至少装一个球,共有多少不同的装法. 解:第一步从 5 个球中选出 2 个组成复合元共有 个不同的盒内有

C52 种方法.再把 4 个元素(包含一个复合元素)装入 4

2 A 4 种方法,根据分步计数原理装球的方法共有 C5 A 4 4 4

解决排列组合混合问题,先选后排是最基本的指导思想.此法与相邻元素捆绑策略相似吗? 练习题: 一个班有 6 名战士,其中正副班长各 1 人现从中选 4 人完成四种不同的任务,每人完成一种任 务,且正副班长有且只有 1 人参加,则不同的选法有 192 种

九.小集团问题先整体后局部策略
例 9.用 1,2,3,4,5 组成没有重复数字的五位数其中恰有两个偶数夹 1,5在两个奇数之间,这样的五位 数有多少个? 解:把1,5,2,4当作一个小集团与3排队共有 分步计数原理共有

A 2 种排法,再排小集团内部共有 A 2 A 2 种排法,由 2 2 2

A 2 A 2 A 2 种排法. 2 2 2

1524

3

小集团排列问题中,先整体后局部,再结合其它策略进行处理。 练习题: 1.计划展出 10 幅不同的画,其中 1 幅水彩画,4幅油画,5幅国画, 排成一行陈列,要求同一 品种的必须连在一起,并且水彩画不在两端,那么共有陈列方式的种数为 2. 5 男生和5女生站成一排照像,男生相邻,女生也相邻的排法有

A 2 A5 A 4 2 5 4

A 2 A5 A5 种 2 5 5

十.正难则反总体淘汰策略
例 11.从 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 这十个数字中取出三个数,使其和为不小于 10 的偶数,不同的 取法有多少种? 解:这问题中如果直接求不小于 10 的偶数很困难,可用总体淘汰法。这十个数字中有 5 个偶数 5 个奇 数,所取的三个数含有 3 个偶数的取法有
3 1 C5 ,只含有 1 个偶数的取法有 C5C52 ,和为偶数的取法共有

3

1 2 3 1 2 3 C5C5 ? C5 。再淘汰和小于 10 的偶数共 9 种,符合条件的取法共有 C5C5 ? C5 ? 9

有些排列组合问题,正面直接考虑比较复杂,而它的反面往往比较简捷,可以先求出 它的反面,再从整体中淘汰. 练习题:我们班里有 43 位同学,从中任抽 5 人,正、副班长、团支部书记至少有一人在内的 抽法有多少种?

十一.平均分组问题除法策略
例 12. 6 本不同的书平均分成 3 堆,每堆 2 本共有多少分法? 解: 分三步取书得
2 2 2 C6 C4 C2 种方法,但这里出现重复计数的现象,不妨记 6 本书为 ABCDEF,若第一步

取 AB, 第 二 步 取 CD, 第 三 步 取 EF 该 分 法 记 为 (AB,CD,EF), 则 (AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB)(EF,CD,AB),(EF,AB,CD) 共 有 (AB,CD,EF)一种分法,故共有
2 2 2 C6 C4 C2 / A 3 种分法。 3

2 2 2 C6 C4 C2 中 还 有

A3 种 取 法 , 而 这 些 分 法 仅 是 3

平均分成的组,不管它们的顺序如何,都是一种情况,所以分组后要一定要除以 A n ( n 为均分的 n 组数)避免重复计数。 练习题:
2) 1 将 13 个球队分成 3 组,一组 5 个队,其它两组 4 个队, 有多少分法?( 13 8 4 2.10 名学生分成 3 组,其中一组 4 人, 另两组 3 人但正副班长不能分在同一组,有多少种不同的 分组方法 (1540) 3.某校高二年级共有六个班级,现从外地转 入 4 名学生,要安排到该年级的两个班级且每班安

C5 C 4C 4 / A 2

排 2 名,则不同的安排方案种数为______(

2 2 2 2 C4 C2 A 6 / A 2? 90 )

十二.构造模型策略
例 14. 马路上有编号为 1,2,3,4,5,6,7,8,9 的九只路灯,现要关掉其中的 3 盏,但不能关掉相邻的 2 盏或 3 盏,也不能关掉两端的 2 盏,求满足条件的关灯方法有多少种? 解:把此问题当作一个排队模型在 6 盏亮灯的 5 个空隙中插入 3 个不亮的灯有
3 C5 种

一些不易理解的排列组合题如果能转化为非常熟悉的模型,如占位填空模型,排队模型,装盒 模型等,可使问题直观解决 练习题: 某排共有 10 个座位, 4 人就坐, 若 每人左右两边都有空位, 那么不同的坐法有多少种? (120)

十三.数字排序问题查字典策略
例 18.由 0,1,2,3,4,5 六个数字可以组成多少个没有重复的比 324105 大的数? 解:
5 4 3 2 1 N ? 2 A5 ? 2 A4 ? A3 ? A2 ? A1 ? 297

数字排序问题可用查字典法,查字典的法 应从高位向低位查,依次求出其符合要求 的个数,根据分类计数原理求出其总数。

练习:用 0,1,2,3,4,5 这六个数字组成没有重复的四位偶数,将这些数字从小到大排列起来,第 71 个数 是 3140

4

十四.实际操作穷举策略
例 15.设有编号 1,2,3,4,5 的五个球和编号 1,2,3,4,5 的五个盒子,现将 5 个球投入这五个盒子内,要 求每个盒子放一个球,并且恰好有两个球的编号与盒子的编号相同,有多少投法 解:从 5 个球中取出 2 个与盒子对号有 5 种还剩下 3 球 3 盒序号不能对应,利用实际操作法,如果 剩下 3,4,5 号球, 3,4,5 号盒 3 号球装 4 号盒时,则 4,5 号球有只有 1 种装法,同理 3 号球装 5 号 盒时,4,5 号球有也只有 1 种装法,由分步计数原理有
2 2C5 种

C2

5
3 号盒

3
4 号盒

4
5 号盒

对于条件比较复杂的排列组合问题,不易用公式进行运算,往往利用穷举法或画出树状图会收 到意想不到的结果

练习题: 1.同一寝室 4 人,每人写一张贺年卡集中起来,然后每人各拿一张别人的贺年卡, 则四张贺年卡不同的 分配方式有多少种? (9) 2.给图中区域涂色,要求相邻区 域不同色,现有 4 种可选颜色,则不同的着色方法有 72 种

1 3 2 5 4

十五.化归策略
例 17. 25 人排成 5×5 方阵,现从中选 3 人,要求 3 人不在同一行也不在同一列,不同的选法有多少种? 解: 将这个问题退化成 9 人排成 3×3 方阵,现从中选 3 人,要求 3 人不在同一行也不在同一列,有多少 选法.这样每行必有 1 人从其中的一行中选取 1 人后,把这人所在的行列都划掉,如此继续下去.从 3×3 方队中选 3 人的方法有 中选取 3 行 3 列有 法。
1 1 1 C3C2C1 种。再从 5×5 方阵选出 3×3 方阵便可解决问题.从 5×5 方队

3 3 3 3 1 1 1 C5 C5 选法所以从 5×5 方阵选不在同一行也不在同一列的 3 人有 C5 C5 C3C2C1 选

处理复杂的排列组合问题时可以把一个问题退化成一个简 要的问题, 通过解决这个简要的问题的解决找到解题方法, 从而进下一步解决原来的问题

练习题:某城市的街区由 12 个全等的矩形区组成其中实线表示马路, 从 A 走到 B 的最短路径有多少种?(

B

C ? 35 )
3 7

A
5


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