在排列組合中蘊(yùn)含著許多數(shù)學(xué)思想方法,諸如化歸思想、對(duì)稱思想、分類劃分思想、整體思想、函數(shù)思想、逆反思想等,本文就這些思想舉例說明.
1.化歸思想
前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家雅諾夫斯卡婭在回答“解題意味著什么”時(shí)說“解題——就是把所要解決的問題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決的問題”,可見化歸是重要的解題策略和思維方式。從廣義上說,數(shù)學(xué)的推理、演繹的過程就是不斷的地優(yōu)化的過程.
例1.(1993年全國高考題)同室四個(gè)人各寫一張賀年卡,先集中起來,然后每人從中拿一張別人送出的賀年卡,則四張賀年卡不同的分配方式有()
A.6種B.9種
C.11種D.23種
解析:用化歸思想建立數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題:“用1,2,3,4這4個(gè)數(shù)字組成無重復(fù)的四位數(shù),其中1不在個(gè)位,2不在十位,3不在百位,4不在千位上的四位數(shù)有多少個(gè)?”那么這個(gè)問題就可以利用乘法原理進(jìn)行求解.
首先,在第1號(hào)方格里填寫數(shù)字,可填上2、3、4中的任一個(gè)數(shù),有3種填法;
其次,當(dāng)?shù)?號(hào)方格填寫的數(shù)字為i(2≤i≤4)時(shí),則填寫第i種方格的數(shù)字,有3種填法;
最后,將剩下的兩個(gè)數(shù)填寫到空著的兩個(gè)空格里,只有1種填法(因?yàn)槭O碌膬蓚€(gè)數(shù)中,至少有1個(gè)與空著的格子的序號(hào)相同).
因此,根據(jù)乘法原理,得不同填法為3×3×1=9,故選B.
2.對(duì)稱思想
對(duì)稱是美的一種形式,對(duì)稱思想在數(shù)學(xué)中有廣泛應(yīng)用,挖掘數(shù)學(xué)問題中隱含的對(duì)稱性,運(yùn)用對(duì)稱思想解題,往往得到出人意料的簡捷的解法.
例2.(1990年全國高考題)A,B,C,D,E五個(gè)人并排站成一排,若B必須站在A的右邊(A,B可以不相鄰),那么不同排法共有()
A.24種B.60種
C.90種 D.120種
解析:(1)可以先用常規(guī)解法分類法求解
①A在左邊第一位時(shí)有4!種排法;
②A在左邊第二位時(shí)有P313!種排法;
③A在左邊第三位時(shí)有P322!種排法;
④A在左邊第四位時(shí)有3!種排法.
∴共有4!+P313!+P322!+3!=60(種)故選B.
(2)用對(duì)稱法