王富
【摘 要】排列組合是數(shù)學(xué)中比較重要的基礎(chǔ)知識(shí),在日常生活和生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。它所研究的內(nèi)容獨(dú)特,比較抽象,解題的方法靈活多樣,沒(méi)有固定的模式,因而學(xué)起來(lái)比較吃力。是學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。我在教學(xué)實(shí)踐中特別強(qiáng)調(diào)基本原理的深化理解及基本類型的總結(jié)歸納,收到良好的教學(xué)效果。下面就自己的教學(xué)實(shí)踐簡(jiǎn)述排列組合教學(xué)點(diǎn)滴做法和體會(huì)。
【關(guān)鍵詞】排列組合;數(shù)學(xué)學(xué)習(xí);教學(xué)
一、要注重基本概念、基本原理的教學(xué)
教學(xué)中要使學(xué)生明確什么是排列問(wèn)題、什么是組合問(wèn)題,進(jìn)而正確計(jì)算排列數(shù)和組合數(shù)。要重點(diǎn)學(xué)習(xí)加法原理和乘法原理
加法原理和乘法原理是推導(dǎo)排列組合數(shù)公式的依據(jù),要把這兩個(gè)原理貫穿于整個(gè)章節(jié)。這兩個(gè)原理即可獨(dú)立地解決問(wèn)題,又可聯(lián)系起來(lái)解決問(wèn)題,所以要理解這兩個(gè)原理的異同處。
1.加法原理是確定一事物或完成一事物時(shí),不需要分階段(或分步驟),重點(diǎn)在一個(gè)“類”字上。而乘法原理是確定一事物或完成一事物時(shí),必須分成若干階段(或若干步驟),故重在一個(gè)“步”字。一“類”一“步”是加法原理和乘法原理的不同處。
2. 加法原理能單獨(dú)依靠其中任何一個(gè)辦法來(lái)完成這件事。乘法原理中分步驟是無(wú)法單獨(dú)完成的。通俗地說(shuō),分類是獨(dú)立的,是并列的關(guān)系而步驟之間是無(wú)法獨(dú)立的,彼此依附缺一不可。
二、要引導(dǎo)學(xué)生掌握基本習(xí)題類型和解題的相應(yīng)方法
排列組合應(yīng)用題一般說(shuō)來(lái)都是比較抽象的,學(xué)生學(xué)起來(lái)比較吃力,因此必須注意培養(yǎng)學(xué)生正確分析和解決問(wèn)題的能力,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)掌握習(xí)題類型,以及解決各類型題的方法。指導(dǎo)引領(lǐng)學(xué)生從繁多復(fù)雜的題型中合理歸類。
學(xué)生通過(guò)老師的指導(dǎo)引領(lǐng)掌握了正確的分類方法,還要能夠掌握每類題型的基本解法,為此教師要示范講解教會(huì)學(xué)生各個(gè)類型題的解題技巧和方法,使學(xué)生能舉一反三,類比掌握解決相似問(wèn)題。不同問(wèn)題解法教學(xué)舉例。
典型問(wèn)題1:相鄰排列問(wèn)題
例1:四名男生和三名女生照相,若女生必須站在一起,問(wèn)共有多少種站法?
分析:將三名女生“捆綁”起來(lái)看做一個(gè)元素,將4名男生排列共有P55種排法,而這三名女生本身又P33種排法,所以滿足條件的排法總數(shù)有P55P33=720(種)
例2:排一張有三個(gè)合唱節(jié)目和兩個(gè)獨(dú)唱節(jié)目的節(jié)目單,要求2個(gè)獨(dú)唱節(jié)目之間恰有一個(gè)合唱節(jié)目,問(wèn)該節(jié)目單有多少種排法?
分析:本題有一個(gè)固定搭配“獨(dú)合獨(dú)”,可把這個(gè)搭配“捆綁”起來(lái)當(dāng)做一個(gè)元素,與其余兩個(gè)元素排列共有P33種排法,而“獨(dú)合獨(dú)”的排列法有P31P22種,所以滿足條件的排總數(shù)有P33P22P31(種)。
典型問(wèn)題2:不相鄰排列問(wèn)題
例3:某次文藝演出,有5個(gè)歌唱節(jié)目和3個(gè)舞蹈節(jié)目,若要求舞蹈節(jié)目不能連續(xù)演出,問(wèn)有多少種不同次序的節(jié)目單?
分析:節(jié)目單分兩個(gè)步驟完成:①先安排歌唱節(jié)目,有 P55;②在兩個(gè)歌唱節(jié)目之間及首、尾安排舞蹈節(jié)目,有P63種方法。符合要求的節(jié)目單的種數(shù)有P55P63=14400。
典型問(wèn)題3:有序排列問(wèn)題
例4 A、B、C、D、E五人并排站成一排,如果B必須站在A的右邊,(A、B可以不相鄰),那么不同的排法共有( )
(A)24種 (B)60種 (C)90種 (D)120種
分析:不計(jì)條件的排法種數(shù)是P55種,對(duì)每一種排列要么A在B的左邊,要么A在B的右邊,即對(duì)每一種位置的P22種排法中,只有一種符合要求,所以符合條件的排法種數(shù)是P55÷P22=60。
典型問(wèn)題4:自然數(shù)比較大小的問(wèn)題
例5:由0、1、2、3、4五個(gè)數(shù)字組成無(wú)重復(fù)數(shù)字的四位數(shù),(1)有多少個(gè)比2000個(gè)大的四位偶數(shù);(2)若按從小到大排列,3204是第幾個(gè)數(shù)?
解:首位可排2、3、4,末位可排0、2、4,其中共同的數(shù)是2、4所以以2、4來(lái)分類處理:
(1)當(dāng)首位是2或4時(shí),首位有P21,末位有P21,中間P32,即P21 P21 P31。
(2)當(dāng)首位是3時(shí),末位有P31,中間P32,即P31 P32。所以共有P21 P21 P32+ P31 P32=42(個(gè))。
解(2):由高位到低位逐級(jí)分為:
(1)千位是1或2時(shí),有P21 P43個(gè)。
(2)千位是3時(shí),百位可排0、1或2,(i)當(dāng)百位排0、1時(shí)有P21 P32個(gè);(ii)當(dāng)百位數(shù)2時(shí),比3204小的僅有3201一個(gè),故比3204小的四位數(shù)共有P21 P43+ P21 P32+1=61(個(gè)),3204是第62個(gè)數(shù)。
基本問(wèn)題1:含有特殊元素的問(wèn)題
例6:某旅行社有10名翻譯,其中7人會(huì)英語(yǔ),5人會(huì)日語(yǔ),現(xiàn)需派出2名英語(yǔ)翻譯,2名日語(yǔ)翻譯,則不同的派法有
種。
分析:從項(xiàng)目的條件可知有2人是“特殊元素”,問(wèn)題轉(zhuǎn)化為這2個(gè)人的分派方法問(wèn)題,(1) 兩人不作為英語(yǔ)翻譯分派有C52 C52=100(種);(2)兩人作為英語(yǔ)翻譯分派有C72C32=63(種),所以不同的分派方法共有C52C52+ C72 C32=163(種)。
基本問(wèn)題2:排列組合混合的問(wèn)題
例7:(95全國(guó))四個(gè)不同的小球放入編號(hào)為1、2、3、4的四個(gè)盒子,則恰有一個(gè)空盒的放法有 種。
分析:(先選后排)從四個(gè)小球中任選兩個(gè)放入其中的一個(gè)盒子有 C42 C41種方法,剩余的2個(gè)小球放入3個(gè)盒子中的各一個(gè)有P32 種方法,由乘法原理知不同的放法共有C42P41P32=144(種)。
基本問(wèn)題3:多重受限的問(wèn)題
例8:將字母a、b、c、d、e排成一排,a不排在首位,e不排在末尾,有多少種不同排法?
分析一:按a不在首位分類,a可在中間三個(gè)位置或在末尾,a若在中間三個(gè)位置有C32種排法,e還有三種可能的排法C31,其余三個(gè)元素有 P33種排法,故有C31 C31 P33種排法,a若在末尾,共有C44種排法,所以共有C31 C31 P33+P44=78(種)。
分析二:5個(gè)字母不計(jì)條件的排列有P55,a在首位的排法有P44種,e在末尾的排法有P44種,由于a在首而e在尾的排法兩次重復(fù),用排除法減去時(shí)已被多減了一次,應(yīng)補(bǔ)上,而a在首e在尾的排法有P33種,所以滿足條件的排法共有P55-2 P44+P33.=78。
三、小結(jié)
排列組合的內(nèi)容相對(duì)比較獨(dú)立,和前幾章的內(nèi)容聯(lián)系不大,具有不易檢驗(yàn)、抽象、無(wú)固定解法等特點(diǎn),這給學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定的困難。但這一章對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,提高學(xué)生的發(fā)散思維,提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力無(wú)疑是很好的教材,我通過(guò)教學(xué)實(shí)踐后認(rèn)為使學(xué)生掌握一批基本問(wèn)題和典型問(wèn)題的解法,加上正確的分類方法和類比解題技巧能力,就能有效的突破難點(diǎn),使復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化為基本問(wèn)題(化歸思想)從而使問(wèn)題迎刃而解。
(作者單位:撫順體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校)