摘 要:認(rèn)真分析排列組合問(wèn)題中的易錯(cuò)問(wèn)題,可幫助學(xué)生深刻理解這類問(wèn)題的實(shí)質(zhì),避免出錯(cuò)。
關(guān)鍵詞:排列;組合;問(wèn)題實(shí)質(zhì);不重不漏
對(duì)于典型的排列組合問(wèn)題,一般可分為以下幾類:
①相鄰問(wèn)題——捆綁法;②不相鄰問(wèn)題——選空插入法;
③復(fù)雜問(wèn)題——總體排除法;④特殊元素——優(yōu)先考慮法;⑤多元問(wèn)題——分類討論法;⑥混合問(wèn)題——先選后排法;⑦相同元素分配——檔板分隔法。
以上問(wèn)題,學(xué)生都掌握得非常熟練了。但有些問(wèn)題,不能歸為這七類中的任何一類,在解決這些計(jì)數(shù)問(wèn)題時(shí),學(xué)生做出來(lái)的結(jié)果往往是正確答案的二倍,究其原因,往往是選法數(shù)重復(fù)了,這使學(xué)生非常困惑。
在教學(xué)中,我曾經(jīng)提出這樣一個(gè)問(wèn)題:從5雙不同的靴子中選出4只靴子,其中恰有2只配成一雙,共有多少種不同的選法?不少學(xué)生都是這樣的思路:第一步,從5雙靴子中選出一雙,有C15種不同的選法;第二步,從剩余的8只靴子中選一只,有C18種不同的選法;第三步,從剩余的6只靴子中選一只,有C16種不同的選法,故符合條件的選法種數(shù)為C15C18C16=240種,殊不知,正確答案是120種。當(dāng)我給出正確答案時(shí),學(xué)生們頓時(shí)就炸開了鍋,立即展開了熱烈的討論。后來(lái),學(xué)生們領(lǐng)悟到,出錯(cuò)在第二步和第三步,如果用a1,a2;b1,b2;c1,c2;d1,d2來(lái)表示剩余的4雙靴子,那么先選到a1,再選到c2,與先選到c2,再選到a1是同一種選法,所以其選法就重復(fù)了。那么,怎樣才能讓學(xué)生在解決這類問(wèn)題時(shí),能做到不重不漏呢?
一、排列組合綜合問(wèn)題的一般解題規(guī)律
1.處理排列、組合綜合問(wèn)題,一般思想是先選元素(組合),后排列,按元素的性質(zhì)進(jìn)行“分類”和按事件的過(guò)程“分步”,保證每步獨(dú)立,達(dá)到分類標(biāo)準(zhǔn)明確,分步層次清楚,不重不漏。
2.排列與組合定義相近,它們的區(qū)別在于是否與順序有關(guān)。
3.復(fù)雜的排列問(wèn)題常常通過(guò)試驗(yàn)、畫“樹圖”“框圖”等手段使問(wèn)題直觀化,從而尋求解題途徑,由于結(jié)果的正確性難于檢驗(yàn),因此,常常需要用不同的方法求解來(lái)獲得檢驗(yàn)。
4.在解決排列、組合綜合問(wèn)題時(shí),必須深刻理解排列組合的概念,能熟練地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分類,牢記排列數(shù)與組合數(shù)公式與組合數(shù)性質(zhì),容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤是重復(fù)和遺漏計(jì)數(shù)。
二、抓住問(wèn)題的本質(zhì)特征和規(guī)律,講究解題策略和方法技巧,使看似復(fù)雜的問(wèn)題迎刃而解
有次我叫學(xué)生做一個(gè)練習(xí):在10件產(chǎn)品中,有8件合格品,2件次品,從中任意抽出3件,求至少有1件是次品的抽法有多
少種?
學(xué)生的做法基本有兩種:①本題至少有1件次品包括:1件次品和2件次品兩種情況,有C12C28+C22C18=64種抽法;②至少有1件次品的反面是沒(méi)有次品:C310-C38=64種抽法。正當(dāng)我準(zhǔn)備講另外一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,有個(gè)同學(xué)突然舉手,說(shuō):“我有一個(gè)好辦法,不用分類就可以做出來(lái),先在2件次品中抽一件,有C12種抽法,而剩余的一件可被抽出,也可不被抽出,所以就把它與8件合格品放在一起,從這9件產(chǎn)品中抽2件即可,即C29種抽法,由分步計(jì)數(shù)原理得,抽法為C12C29=72種?!逼渌瑢W(xué)好像被動(dòng)搖了,我讓他們討論,最終找到了錯(cuò)誤的原因。將8件正品記為A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,2件次品記為B1,B2,那么先抽到B1,再抽到A1與先抽到B2,再抽到A1是同一種抽法。所以,當(dāng)2件次品均被抽到的方法數(shù)就重復(fù)了8種。
另一問(wèn)題:從某6個(gè)人中選出5個(gè)人去坐5個(gè)座位(每個(gè)座位只能坐1人),其中甲只能坐在某個(gè)位置,那么不同的坐法有多少種?
錯(cuò)解:先確定甲的位置,再在其余5人中選4人排列,共有
1·A45=120種排法。
辨析:從6人中只選5人,不一定選到甲。若沒(méi)有選到甲,還有A55=120種排法。題意要求甲只能坐在某個(gè)位置,并沒(méi)有要求那個(gè)位置只能坐甲,還要分選到甲與沒(méi)有選到甲兩類,不能漏解。
正解:按選到甲或沒(méi)有選到甲分為兩類:若選到甲有1·A45=A55種排法;若沒(méi)有選到甲有1·A55=A55種選法。根據(jù)分類計(jì)數(shù)原理可
知,不同的排法共有A45+A55=240種排法。
排列組合是概率統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ),是高中數(shù)學(xué)教材中的重點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn)。教師在教學(xué)過(guò)程中,對(duì)于排列組合問(wèn)題中常見(jiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行剖析,找到解決問(wèn)題的對(duì)策,可以有效地避免誤解,準(zhǔn)確地解決排列組合問(wèn)題。
(作者單位 重慶市璧山中學(xué))