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文档介绍
2019届二轮复习(文)第十章第2节 排列与组合学案(全国通用)
第2节 排列与组合 最新考纲 1.了解排列、组合的概念;2.会用排列数公式、组合数公式解决简单的实际问题. 知 识 梳 理 1.排列与组合的概念 名称 定义 排列 从n个不同元素中取出m(m≤n)个不同元素 按照一定的顺序排成一列 组合 合成一组 2.排列数与组合数 (1)从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数. (2)从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有不同组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数. 3.排列数、组合数的公式及性质 公式 (1)A=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)= (2)C== =(n,m∈N ,且m≤n).特别地C=1 性质 (1)0!=1;A=n! (2)C=C;C=C+C [常用结论与微点提醒] 1.对于有附加条件的排列、组合应用题,通常从三个途径考虑 (1)以元素为主考虑,即先满足特殊元素的要求,再考虑其他元素. (2)以位置为主考虑,即先满足特殊位置的要求,再考虑其他位置. (3)先不考虑附加条件,计算出排列数或组合数,再减去不合要求的排列数或组合数. 2.排列、组合问题的求解方法与技巧 (1)特殊元素优先安排;(2)合理分类与准确分步;(3)排列、组合混合问题先选后排;(4)相邻问题捆绑处理;(5)不相邻问题插空处理;(6)定序问题排除法处理;(7)分排问题直排处理;(8)“小集团”排列问题先整体后局部;(9)构造模型; (10)正难则反,等价条件. 诊 断 自 测 1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”) (1)所有元素完全相同的两个排列为相同排列.( ) (2)两个组合相同的充要条件是其中的元素完全相同.( ) (3)若组合式C=C,则x=m成立.( ) (4)kC=nC.( ) 解析 元素相同但顺序不同的排列是不同的排列,故(1)不正确;若C=C,则x=m或n-m,故(3)不正确. 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ 2.从4本不同的课外读物中,买3本送给3名同学,每人各1本,则不同的送法种数是( ) A.12 B.24 C.64 D.81 解析 4本不同的课外读物选3本分给3位同学,每人一本,则不同的分配方法为A=24. 答案 B 3.(一题多解)(选修2-3P28A17改编)从4名男同学和3名女同学中选出3名参加某项活动,则男女生都有的选法种数是( ) A.18 B.24 C.30 D.36 解析 法一 选出的3人中有2名男同学1名女同学的方法有CC=18种,选出的3人中有1名男同学2名女同学的方法有CC=12种,故3名学生中男女生都有的选法有CC+CC=30种. 法二 从7名同学中任选3名的方法数,再除去所选3名同学全是男生或全是女生的方法数,即C-C-C=30. 答案 C 4.用数字1,2,3,4,5组成的无重复数字的四位偶数的个数为 (用数字作答). 解析 末位数字排法有A,其他位置排法有A种,共有AA=48种. 答案 48 5.(一题多解)某市委从组织机关10名 员中选3人担任驻村第一书记,则甲、乙至少有1人入选,而丙没有入选的不同选法的种数为 (用数字作答). 解析 法一 (直接法)甲、乙两人均入选,有CC种. 甲、乙两人只有1人入选,有CC种方法, ∴由分类加法计数原理,共有CC+CC=49(种)选法. 法二 (间接法)从9人中选3人有C种方法. 其中甲、乙均不入选有C种方法, ∴满足条件的选排方法是C-C=84-35=49(种). 答案 49 6.(2018·绍兴测试)用1,2,3,4,5,6这六个数字组成没有重复数字的六位数共有 个;其中1,3,5三个数字互不相邻的六位数有 个. 解析 用1,2,3,4,5,6组成没有重复数字六位数共有A=720个;将1,3,5三个数字插入到2,4,6三个数字排列后所形成的4个空中的3个,故有A eq oal(3,3)A=144个. 答案 720 144 考点一 排列问题 【例1】 3名女生和5名男生排成一排. (1)如果女生全排在一起,有多少种不同排法? (2)如果女生都不相邻,有多少种排法? (3)(一题多解)如果女生不站两端,有多少种排法? (4)其中甲必须排在乙前面(可不相邻),有多少种排法? (5)(一题多解)其中甲不站最左边,乙不站最右边,有多少种排法? 解 (1)(捆绑法)由于女生排在一起,可把她们看成一个整体,这样同五个男生合在一起有6个元素,排成一排有A种排法,而其中每一种排法中,三个女生间又有A种排法,因此共有A·A=4 320(种)不同排法. (2)(插空法)先排5个男生,有A种排法,这5个男生之间和两端有6个位置,从中选取3个位置排女生,有A种排法,因此共有A·A=14 400(种)不同排法. (3)法一 (位置分析法) 因为两端不排女生,只能从5个男生中选2人,有A种排法,剩余的位置没有特殊要求,有A种排法,因此共有A·A=14 400(种)不同排法. 法二 (元素分析法) 从中间6个位置选3个安排女生,有A种排法,其余位置无限制,有A种排法,因此共有A·A=14 400(种)不同排法. (4)8名学生的所有排列共A种,其中甲在乙前面与乙在甲前面的各占其中, ∴符合要求的排法种数为A=20 160(种). (5)甲、乙为特殊元素,左、右两边为特殊位置. 法一 (特殊元素法)甲在最右边时,其他的可全排,有A种; 甲不在最右边时,可从余下6个位置中任选一个,有A种; 而乙可排在除去最右边位置后剩余的6个中的任一个上,有A种; 其余6个人进行全排列,有A种.共有A·A·A种. 由分类加法计数原理,共有A+A·A·A=30 960(种). 法二 (特殊位置法)先排最左边,除去甲外,有A种,余下7个位置全排,有A种,但应剔除乙在最右边时的排法A·A种,因此共有A·A-A·A= 30 960(种). 法三 (间接法)8个人全排,共A种,其中,不合条件的有甲在最左边时,有A种,乙在最右边时,有A种,其中都包含了甲在最左边,同时乙在最右边的情形,有A种.因此共有A-2A+A=30 960(种). 规律方法 (1)对于有限制条件的排列问题,分析问题时有位置分析法、元素分析法,在实际进行排列时一般采用特殊元素优先原则,即先安排有限制条件的元素或有限制条件的位置,对于分类过多的问题可以采用间接法. (2)对相邻问题采用捆绑法、不相邻问题采用插空法、定序问题采用倍缩法是解决有限制条件的排列问题的常用方法. 【训练1】 (1)某班准备从甲、乙等七人中选派四人发言,要求甲乙两人至少有一人参加,那么不同的发言顺序有( ) A.30种 B.600种 C.720种 D.840种 (2)(2018·绍兴调测)将3个男同学和3个女同学排成一列,若男同学甲与另外两个男同学不相邻,则不同的排法种数为 (用数字作答). 解析 (1)若只有甲、乙其中一人参加,有CCA=480种方法;若甲、乙两人都参加,有CCA=240种方法,则共有480+240=720种方法,故选C. (2)依题意,可分两种情况讨论:①3个男同学互不相邻:先将3名女同学全排列,有A种排法,在排好后的4个空位中任选3个安排3个男同学,有A种方法,此时共有AA=144种不同的排法;② 另2个男同学相邻:将这两个男同学看作一整体,考虑两人的左右顺序,有A种情况,再将3名女同学全排列,有A种排法,在排好后的4个空位中任选2个安排甲和这2个男同学,有A种方法,此时共有AAA=144种不同的排法.则共有144+144=288种不同的排法. 答案 (1)C (2)288 考点二 组合问题 【例2】 某市工商局对35种商品进行抽样检查,已知其中有15种假货.现从35种商品中选取3种. (1)其中某一种假货必须在内,不同的取法有多少种? (2)其中某一种假货不能在内,不同的取法有多少种? (3)恰有2种假货在内,不同的取法有多少种? (4)至少有2种假货在内,不同的取法有多少种? (5)至多有2种假货在内,不同的取法有多少种? 解 (1)从余下的34种商品中,选取2种有C=561种,∴某一种假货必须在内的不同取法有561种. (2)从34种可选商品中,选取3种,有C种或者C-C=C=5 984种. ∴某一种假货不能在内的不同取法有5 984种. (3)从20种真货中选取1种,从15种假货中选取2种有CC=2 100种. ∴恰有2种假货在内的不同的取法有2 100种. (4)选取2种假货有CC种,选取3种假货有C种,共有选取方式CC+C=2 100+455=2 555种. ∴至少有2种假货在内的不同的取法有2 555种. (5)选取3种的总数为C,选取3种假货有C种,因此共有选取方式C-C=6 545-455=6 090种. ∴至多有2种假货在内的不同的取法有6 090种. 规律方法 组合问题常有以下两类题型变化: (1)“含有”或“不含有”某些元素的组合题型;“含”,则先将这些元素 取出,再由另外元素补足;“不含”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取. (2)“至少”或“至多”含有几个元素的组合题型:解这类题必须十分重视“至少”与“至多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解.用直接法和间接法都可以求解,通常用直接法分类复杂时,考虑逆向思维,用间接法处理. 【训练2】 (1)(2018·浙江名校三联)从{1,2,3,…,10}中选取三个不同的数,使得其中至少有两个相邻,则不同的选法种数是( ) A.72 B.70 C.66 D.64 (2)(2017·湖州质检)若从1,2,3,…,9这9个整数中同时取4个不同的数,其和为偶数,则不同的取法共有( ) A.60种 B.63种 C.65种 D.66种 解析 (1)从该集合中任选3个不同的实数,有C种方法;其中选取的3个数互不相邻的选法种数是C(看作把3个不同的元素插入已排好顺序的7个不同元素所形成的8个空位上的方法种数),故所求的选法种数是C-C=64. (2)共有4个不同的偶数和5个不同的奇数,要使和为偶数,则4个数全为奇数,或全为偶数,或2个奇数和2个偶数,∴共有不同的取法有C+C+CC=66(种). 答案 (1)D (2)D 考点三 排列、组合的综合应用 【例3】 4个不同的球,4个不同的盒子,把球全部放入盒内. (1)恰有1个盒不放球,共有几种放法? (2)恰有1个盒内有2个球,共有几种放法? (3)恰有2个盒不放球,共有几种放法? 解 (1)为保证“恰有1个盒不放球”,先从4个盒子中任意取出去一个,问题转化为“4个球,3个盒子,每个盒子都要放入球,共有几种放法?”即把4个球分成2,1,1的三组,然后再从3个盒子中选1个放2个球,其余2个球放在另外2个盒子内,由分步乘法计数原理,共有CCC×A=144(种). (2)“恰有1个盒内有2个球” ,即另外3个盒子放2个球,每个盒子至多放1个球,也即另外3个盒子中恰有一个空盒,因此,“恰有1个盒内有2个球”与“恰有1个盒不放球”是同一件事,所以共有144种放法. (3)确定2个空盒有C种方法. 4个球放进2个盒子可分成(3,1)、(2,2)两类,第一类有序不均匀分组有CCA种方法;第二类有序均匀分组有·A种方法.故共有C=84(种). 规律方法 (1)解排列组合问题常以元素(或位置)为主体,即先满足特殊元素(或位置),再考虑其他元素(或位置).对于排列组合的综合题目,一般是将符合要求的元素取出或进行分组,再对取出的元素或分好的组进行排列. (2)不同元素的分配问题,往往是先分组再分配.在分组时,通常有三种类型:①不均匀分组;②均匀分组;③部分均匀分组,注意各种分组类型中,不同分组方法的差异.其次对于相同元素的“分配”问题,常用的方法是采用“隔板法”. 【训练3】 (1)(2018·稽阳联谊学校联考)将7人分成3组,要求每组至多3人,则不同的分组方法种数是 (用数字作答). (2)在8张奖券中有一、二、三等奖各1张,其余5张无奖.将这8张奖券分配给4个人,每人2张,不同的获奖情况有 种(用数字作答). 解析 (1)共可分为两类:每组分别为3,3,1人,则有=70种;每组分别为3,2,2人,则有=105种;所以共有70+105=175种分组方法. (2)把8张奖券分4组有两种分法,一种是分(一等奖,无奖)、(二等奖,无奖)、(三等奖,无奖)、(无奖,无奖)四组,分给4人有A种分法;另一种是一组两个奖,一组只有一个奖,另两组无奖,共有C种分法,再分给4人有CA种分法,所以不同获奖情况种数为A+CA=24+36=60. 答案 (1)175 (2)60 基础巩固题组 一、选择题 1.用数字1,2,3,4,5组成没有重复数字的五位数,其中奇数的个数为( ) A.24 B.48 C.60 D.72 解析 由题意,可知个位可以从1,3,5中任选一个,有A种方法,其他数位上的数可以从剩下的4个数字中任选,进行全排列,有A种方法,所以奇数的个数为AA=3×4×3×2×1=72,故选D. 答案 D 2.(一题多解)某外商计划在4个候选城市中投资3个不同的项目,且在同一个城市投资的项目不超过2个,则该外商不同的投资方案有( ) A.16种 B.36种 C.42种 D.60种 解析 法一 (直接法)若3个不同的项目投资到4个城市中的3个,每个城市一项,共A种方法;若3个不同的项目投资到4个城市中的2个,一个城市一项、一个城市两项共CA种方法.由分类加法计数原理知共A+CA=60(种)方法. 法二 (间接法)先任意安排3个项目,每个项目各有4种安排方法,共43=64种排法,其中3个项目落入同一城市的排法不符合要求共4种,所以总投资方案共43-4=64-4=60(种). 答案 D 3.(2018·台州调考)将甲、乙等5位同学分别保送到北京大学、上海交通大学、浙江大学三所大学就读,则每所大学至少保送一人的不同保送的方法有( ) A.240种 B.180种 C.150种 D.540种 解析 5名学生可分成2,2,1和3,1,1两种形式,当5名学生分成2,2,1时,共有CCA=90种方法;当5名学生分成3,1,1时,共有CA=60种方法.根据分类加法计数原理知共有90+60=150种保送方法. 答案 C 4.(2018·金华一中模拟)2017年5月北京“一带一路”高峰论坛期间,有甲、乙、丙、丁、戊共5国领导人要去3个分会场发言(每个分会场至少1人),其中甲和乙要求不在同一分会场,甲和丙必须在同一分会场,则不同的安排方案共有( ) A.27种 B.30种 C.33种 D.36种 解析 因为甲和丙在同一分会场,甲和乙不在同一分会场,所以有2,2,1和3,1,1两种分配方案.(1)2,2,1方案:甲、丙为一组,从余下3人选出2人组成一组,剩下的一人一组,有CA=18种;(2)3,1,1方案:在丁、戊中选出1人,与甲、丙组成一组,剩下两人分别一组,有CA=12种,所以不同的安排方案有18+12=30种,故选B. 答案 B 5.某台小型晚会由6个节目组成,演出顺序有如下要求:节目甲必须排在前两位,节目乙不能排在第一位,节目丙必须排在最后一位.该台晚会节目演出顺序的编排方案共有( ) A.36种 B.42种 C.48种 D.54种 解析 分两类,第一类:甲排在第一位时,丙排在最后一位,中间4个节目无限制条件,有A种排法;第二类:甲排在第二位时,从甲、乙、丙之外的3个节目中选1个节目排在第一位有C种排法,其他3个节目有A种排法,故有CA种排法.依分类加法计数原理,知共有A+CA=42种编排方案. 答案 B 6.甲、乙两人要在一排8个空座上就坐,若要求甲、乙两人每人的两旁都有空座,则坐法种数为( ) A.10 B.16 C.20 D.24 解析 一排共有8个座位,现有两人就坐,故有6个空座.∵要求每人左右均有空座,∴在6个空座的中间5个空中插入2个座位让两人就坐,即有A=20种坐法. 答案 C 7.(一题多解)某次联欢会要安排3个歌舞类节目、2个小品类节目和1个相声类节目的演出顺序,则同类节目不相邻的排法种数是( ) A.72 B.120 C.144 D.168 解析 法一 先安排小品节目和相声节目,然后让歌舞节目去插空.安排小品节目和相声节目的顺序有三种:“小品1,小品2,相声”,“ 小品1,相声,小品2”和“相声,小品1,小品2”.对于第一种情况,形式为“□,小品1,歌舞1,小品2,□,相声,□”,有ACA=36(种)安排方法;同理,第三种情况也有36种安排方法,对于第二种情况,三个节目形成4个人,其形式为“□,小品1,□,相声,□,小品2,□”.有AA=48种安排方法,故共有36+36+48=120种安排方法. 法二 先不考虑小品类节目是否相邻,保证歌舞类节目不相邻的排法共有A·A=144(种),再剔除小品类节目相邻的情况,共有A·A·A=24(种),于是符合题意的排法共有144-24=120(种). 答案 B 8.将甲、乙等5名交警分配到三个不同路口疏导交通,每个路口至少一人,且甲、乙在同一路口的分配方案共有( ) A.18种 B.24种 C.36种 D.72种 解析 一个路口有3人的分配方法有CCA(种);两个路口各有2人的分配方法有CCA(种). ∴由分类加法计数原理,甲、乙在同一路口的分配方案为CCA+CCA=36(种). 答案 C 二、填空题 9.7位身高均不等的同学排成一排照相,要求中间最高,依次往两端身高逐渐降低,共有 种排法(用数字作答). 解析 先排最中间位置有一种排法,再排左边3个位置,由于顺序一定,共有C种排法,再排剩下右边三个位置,共一种排法,所以排法种数为C=20(种). 答案 20 10.(2017·余姚质检)3男3女共6名学生排成一列,同性者相邻的排法种数有 ;任两个女生不相邻的排法种数有 (均用数字作答). 解析 分别把3男3女各看作一个复合元素,把这两个复合元素全排,3男3女内部也要全排,故有AAA =72种;把3名女学生插入到3名男学生排列后所形成的4个空中的3个,故有A·A=144种. 答案 72 144 11.(2018·宁波调研)安排7位工作人员在5月1日至5月7日值班,每人值班一天,其中甲、乙二人都不安排在5月1日和2日,不同的安排方法共有 种(用数字作答). 解析 由题意知本题是一个分步计数问题,首先安排甲、乙两人在假期的后5天值班,有A=20种排法,其余5人再进行排列,有A=120种排法,∴根据分步乘法计数原理知共有20×120=2 400种安排方法. 答案 2 400 12.(2017·浙江卷)从6男2女共8名学生中选出队长1人,副队长1人,普通队员2人组成4人服务队,要求服务队中至少有1名女生,共有 种不同的选法(用数字作答). 解析 不考虑限制条件,共有AC种不同的选法, 而没有女生的选法有AC种, 故至少有1名女生的选法有AC-AC=840-180=660(种). 答案 660 13.根据2017年浙江省新高考方案,每位考生除语、数、外3门必考 目之外,有3门选考 目,并且每门选考 目都有2次考试机会,每年有2次考试时间.某学生为了取到最好成绩,将3门选考 目共6次考试机会安排在高二与高三的4次考试中,且每次最多考2门,则这位学生共有 种不同的考试安排方法(用数字作答). 解析 将3门选考 目的每一门学 的2次考试机会安排在高二与高三的4次考试中,故有(C)3=216种不同的考试安排方法.依题意必须排除1次考试中同时考3门 目的情况,那么4次考试中有同时考3门 目的考试安排为3,1,1,1;3,2,1,0;3,3,0,0,共3类,共有A+CA+C=102种不同的考试安排方法.因此,将3门选考 目共6次机会安排在高二与高三的4次考试中,且每次最多考2门的不同考试安排方法共有216-102=114种. 答案 114 能力提升题组 14.三对夫妻站成一排照相,则仅有一对夫妻相邻的站法总数是( ) A.72 B.144 C.240 D.288 解析 第一步,先选一对夫妻使之相邻,捆绑在一起看作一个复合元素A,这对夫妻有2种排法,故有CA=6种排法;第二步,再选一对夫妻,这对夫妻有2种排法,从剩下的那对夫妻中选择一个插入到刚选的夫妻中,把这三个人捆绑在一起看作另一个复合元素B,有CAC=8种排法;第三步,将复合元素A,B和剩下的那对夫妻中剩下的那一个进行全排列,有A=6种排法,由分步乘法计数原理,知三对夫妻排成一排照相,仅有一对夫妻相邻的排法有6×8×6=288种,故选D. 答案 D 15.设集合A={(x1,x2,x3,x4,x5)|xi∈{-1,0,1},i=1,2,3,4,5},那么集合A中满足条件“1≤|x1|+|x2|+|x3|+|x4|+|x5|≤3”的元素个数为( ) A.60 B.90 C.120 D.130 解析 因为xi∈{-1,0,1},i=1,2,3,4,5,且1≤|x1|+|x2|+|x3|+|x4|+|x5|≤3, 所以xi中至少两个为0,至多四个为0. ①xi(i=1,2,3,4,5)中4个0,1个为-1或1,A有2C个元素; ②xi中3个0,2个为-1或1,A有C×2×2=40个元素; ③xi中2个0,3个为-1或1,A有C×2×2×2=80个元素; 从而,集合A中共有10+40+80=130个元素. 答案 D 16.(2018·湖州调研)A,B,C,D,E等5名同学坐成一排照相,要求学生A,B不能同时坐在两旁,也不能相邻而坐,则这5名同学坐成一排的不同坐法共有 种(用数字作答). 解析 先排C,D,E学生,有A种坐法,A,B 不能同时坐在两旁,也不能相邻而坐,有A-A种坐法,则共有 A(A-A)=60种坐法. 答案 60 17.(2017·诸暨模拟)从0,1,2,3,4,5这6个数字中任意取4个数字,组成一个没有重复且能被3整除的四位数,则这样的四位数共有 个(用数字作答). 解析 根据题意,只需组成的四位数各位数字的和能被3整除,则选出的四个数字有5种情况,①1,2,4,5;②0,3,4,5;③0,2,3,4;④0,1,3,5;⑤0,1,2,3; ①时,共可以组成A=24个四位数; ②时,0不能在首位,此时可以组成3×A=3×3×2×1=18个四位数, 同理,③,④,⑤时,都可以组成18个四位数, 则这样的四位数共24+4×18=96个. 答案 96 18.(2018·浙东北教联一模)教育装备中心新到7台同型号的电脑,共有5所学校提出申请.鉴于甲、乙两校原来电脑较少,决定给这两校每校至少2台,其余学校协商确定,允许有的学校1台都没有,则不同的分配方案有 种(用数字作答). 解析 由已知,即剩下3台分给5个学校,有三种分法,一是都给一个学校,有5种方法,二是分给两个学校,一个2台另一个1台,有CC=20种,三是分给三个学校,每校一台,有C=10种,所以,不同的分配方案种数为5+20+10=35. 答案 35查看更多