段留旺
排列組合問題是屬于一類綜合性較強的問題,常與生活實際相聯(lián)系.在解答排列組合問題時,同學們不僅要熟練運用排列組合中的基礎知識,還要掌握一些解題的基本方法和技巧,這樣才能更快地解答問題.本文重點談一談解答排列組合問題的三個技巧,以供同學們參考.
一、合理運用分類、分步計數(shù)原理
解答排列組合問題常需運用到兩個基本原理:分類計數(shù)原理和分步計數(shù)原理.分類計數(shù)原理是指,完成一件事有兩類不同方案,在第1類方案中有m種不同的方法,在第2類方案中有n種不同的方法,那么完成這件事共有Ⅳ=m+n種不同的方法.分步計數(shù)原理是指,完成一件事需要兩個步驟,做第1步有m種不同的方法,做第2步有n種不同的方法,那么完成這件事共有Ⅳ=mxn種不同的方法,有些排列組合題目較為復雜,需同時用到兩個計數(shù)原理.在解題時應根據(jù)實際情況進行分析,一般是先分類再分步處理,即先分為若干個“既不重復也不遺漏”的類,再將每類中的計數(shù)問題分成若干個“完整的步驟”,求出完成每個步驟的方法數(shù),按照分步計數(shù)原理計算各類中的方法數(shù),最后再按照分類計數(shù)原理得出總數(shù).例1.如圖所示,用4種不同的顏色涂人圖中的矩形A,B,C,D中,要求相鄰的矩形涂色不同,則不同的涂法有____,
解析:按要求涂色至少需要3種顏色,故分兩類:一是4種顏色都用,這時A有4種涂法,B有3種涂法,C有2種涂法,D有1種涂法,由分步計數(shù)原理可得共有4x3x2xl-24種涂法;二是用3種顏色,由分步計數(shù)原理可得這時A,B,C的涂法有4x 3x2-24種,D只要不與C同色即可,故D有2種涂法,所以由分類計數(shù)原理可得不同的涂法共有24+ 24x2-72種.
在分類時,需注意完成這件事的任何一種方法必須屬于某一類,不能重復.在利用分步乘法計數(shù)原理解題時要注意按事件發(fā)生的順序分步進行.
二、優(yōu)先處理特殊位置或元素
有些題目對元素或者位置有特殊要求,如部分元素相鄰或不相鄰、有些位置必須空著等.在解題時,我們首先要根據(jù)題目的要求,將有特殊要求的位置或者元素優(yōu)先排列出來,再排沒有要求的元素,如將要求相鄰的元素捆綁在一起當作一個“大元素”與其他元素一起排列,將不相鄰的元素插入沒有要求的元素之間的空隙中;將有特殊要求的位置先排上,再排其他沒有要求的元素,等等.
例2.某學校周二安排有語文、數(shù)學、英語、物理、化學、體育六節(jié)課,要求數(shù)學不排在第一節(jié)課,體育不排在第四節(jié)課,則這天課程表的不同排法種數(shù)為( ).
A.720
B.504
C.384
D.120
本題中數(shù)學課和體育課為特殊元素,第一節(jié)課和第四節(jié)課為特殊位置,所以我們需優(yōu)先處理這些特殊位置、特殊元素,于是以數(shù)學課的排法進行分類:數(shù)學課排在第四節(jié)與不排在第四節(jié),然后再考慮其他元素或者位置.
三、先分組后分配
我們會遇到一些分組分配問題,而解答這類問題的基本思路是先分組后分配,在分組時,只要有一些組中元素的個數(shù)相等,就存在均分現(xiàn)象,此時不管它們的順序如何,都是一種情況,所以分組后一定要除以A:(n為均分的組數(shù)),避免重復計數(shù).在分組后再將各組按照題目要求進行分配.
例3.將2名教師,4名學生分成2個小組,分別安排到甲、乙兩地參加社會實踐活動,每個小組由1名教師和2名學生組成,不同的安排方案共有( ).
A.12種 B.10種 C.9種 D.8種
排列和組合問題常以選擇題、填空題的形式出現(xiàn),雖然一般難度不大,但在解題時,同學們一定要合理運用分類計數(shù)原理和分步計數(shù)原理、優(yōu)先處理特殊位置或元素、學會先分組后分配,這樣才能陜速、正確地解題.
(作者單位:河南省中牟縣職業(yè)高中)