排列組合是中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的難點,其解決問題的方式方法靈活多變,學(xué)生往往旁觀者清當(dāng)局者迷——“聽”易“做”難.筆者認(rèn)為,合理運用一些思想方法是求解排列組合問題的關(guān)鍵.本文擬例說之.
1 數(shù)形結(jié)合的思想
我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚說過:“數(shù)缺形時少直觀,形少數(shù)時難入微,數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬事休.”在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生充分利用數(shù)形結(jié)合的方法,仔細(xì)觀察,合理聯(lián)想由形及數(shù),由數(shù)構(gòu)形,發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的形數(shù)特征,使問題簡化.
例1 有7位朋友見面,任何兩人都互相握手,且不重復(fù),問共需要握手多少次?
C =2 1次.
2 特殊化歸納的思想
當(dāng)碰到新問題或數(shù)字較大,直接求解較復(fù)雜時,這時不妨先研究簡單的特殊情況,從中找到解決問題的方法,再來研究復(fù)雜的問題,往往能化繁為簡,收到事半功倍的效果.
例2 連結(jié)凸邊形三個頂點的線段構(gòu)成的三角形中,與原邊形沒有公共邊的三角形有多少個?
#8722;#8722; =#8722;#8722;個.
3分類討論的思想
分類討論是一種基本的思想,當(dāng)問題比較復(fù)雜時,不能用同一概念、法則、公式或方法求解時,就應(yīng)按照情況進(jìn)行分類討論.分類過程中要注意分類標(biāo)準(zhǔn)明確,層次分明,不重不漏.
例3 有1 0級的階梯,可以一次走一級或二級(不可逆行),問共有多少種不同的走法?
分析 可按走二級的步數(shù)進(jìn)行分類,走二級的步數(shù)為0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ;相應(yīng)的總步數(shù)為1 0 ,9 ,8 ,7 ,6 ,5 .第一類走1 0步每一步都走一級方法數(shù)為1種;第二類從走9步選其中1步走兩級方法數(shù)為
種;第三類從走8步選其中2步走兩級方法數(shù)為種;第四類從走7步選其中3步走兩級方
在問題的眾多對象中,確定某一類對象為元素,另一類對象為位置,既可以從元素的角度考慮也可以從位置的角度考慮分步和分類,培養(yǎng)學(xué)生選擇從不同角度切入,一題多解的能力.
例5 將五名實習(xí)生分到三個部門去工作(每人只可在一個部門),有幾種不同的方案?
分析一 從部門接受實習(xí)生的角度考慮:
(1 )一個部門接受全部,有三種可能性;
(2 )二個部門接受全部,接受人數(shù)有1 ,4或2 ,3兩種情況,屬于非均勻分組構(gòu)成的復(fù)合分組,共有
故分配總的方案為3 +9 0 +1 5 0 =2 4 3種.
分析二 從實習(xí)生將去何部門來考慮分步,第一名實習(xí)生可分到三個部門中的一個,有3種可能性.類似的第二、三、四、五個實習(xí)生也分別有3種不同的可能性,所以五位實習(xí)生全部分配好就有種. 3× 3 × 3 × 3 × 3 = 3 = 2 4 3
兩相對照,分析二更加簡捷,選擇元素還是位置為切入口,往往成為解決問題難易的分水嶺.
還可以舉出集合的思想、類比的思想、正難則反的思想、遞推的思想方法等運用到排列組合中.如能在學(xué)習(xí)中適當(dāng)合理結(jié)合上述的思想方法,則必能輕松地掌握排列組合問題的求解規(guī)律.