- 2022-02-11 发布 |
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文档介绍
小学数学精讲教案7_5_2 组合的基本应用(二) 学生版
7-5-2.组合的基本应用(二) 教学目标 1.使学生正确理解组合的意义;正确区分排列、组合问题; 2.了解组合数的意义,能根据具体的问题,写出符合要求的组合; 3.掌握组合的计算公式以及组合数与排列数之间的关系; 4.会分析与数字有关的计数问题,以及与其他专题的综合运用,培养学生的抽象能力和逻辑思维能力; 通过本讲的学习,对组合的一些计数问题进行归纳总结,重点掌握组合的联系和区别,并掌握一些组合技巧,如排除法、插板法等. 知识要点 一、组合问题 日常生活中有很多“分组”问题.如在体育比赛中,把参赛队分为几个组,从全班同学中选出几人参加某项活动等等.这种“分组”问题,就是我们将要讨论的组合问题,这里,我们将着重研究有多少种分组方法的问题. 一般地,从个不同元素中取出个()元素组成一组不计较组内各元素的次序,叫做从个不同元素中取出个元素的一个组合. 从排列和组合的定义可以知道,排列与元素的顺序有关,而组合与顺序无关.如果两个组合中的元素完全相同,那么不管元素的顺序如何,都是相同的组合,只有当两个组合中的元素不完全相同时,才是不同的组合. 从个不同元素中取出个元素()的所有组合的个数,叫做从个不同元素中取出个不同元素的组合数.记作. 一般地,求从个不同元素中取出的个元素的排列数可分成以下两步: 第一步:从个不同元素中取出个元素组成一组,共有种方法; 第二步:将每一个组合中的个元素进行全排列,共有种排法. 根据乘法原理,得到. 因此,组合数. 这个公式就是组合数公式. 二、组合数的重要性质 一般地,组合数有下面的重要性质:() 这个公式的直观意义是:表示从个元素中取出个元素组成一组的所有分组方法.表示从个元素中取出()个元素组成一组的所有分组方法.显然,从个元素中选出个元素的分组方法恰是从个元素中选个元素剩下的()个元素的分组方法. 例如,从人中选人开会的方法和从人中选出人不去开会的方法是一样多的,即. 规定,. 例题精讲 模块一、组合之几何问题 【例 1】 在一个圆周上有个点,以这些点为端点或顶点,可以画出多少不同的: ⑴ 直线段;⑵ 三角形;⑶ 四边形. 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 由于个点全在圆周上,所以这个点没有三点共线,故只要在个点中取个点,就可以画出一条线段;在个点中取个点,就可以画出一个三角形;在个点中取个点,就可以画出一个四边形,三个问题都是组合问题. 由组合数公式: ⑴ 可画出(条)直线段. ⑵ 可画出(个)三角形. ⑶ 可画出(个)四边形. 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【巩固】 平面内有10个点,以其中每2个点为端点的线段共有多少条? 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 这道题不考虑线段两个端点的顺序,是组合问题,实际上是求从个元素中取出个元素的组合数,由组合数公式,,所以以个点中每个点为端点的线段共有条. 【答案】 【巩固】 在正七边形中,以七边形的三个顶点为顶点的三角形共有多少个? 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 三角形的形状与三个顶点选取的先后顺序无关,所以这是一个组合问题,实际上是求从个点中选出个点的选法,等于(种). 【答案】 【例 2】 平面内有个点,其中点共线,此外再无三点共线. ⑴ 可确定多少个三角形?⑵ 可确定多少条射线? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 ⑴ 分三类: ①有个顶点在共线的点中,另个顶点在不共线的点中的三角形有 个; ②有个顶点在共线的点中,另个顶点在不共线的点中的三角形有 (个); ③个顶点都在不共线的点中的三角形有个. 根据加法原理,可确定个三角形. ⑵ 两点可以确定两条射线,分三类: ①共线的点,确定条射线; ②不共线的点,每两点确定两条射线,共有(条)射线; ③从共线的点与不共线的点中各取一个点可以确定(条)射线. 根据加法原理,可以确定(条)射线. 【答案】⑴ ⑵ 【巩固】 如图,问:⑴ 图中,共有多少条线段? ⑵ 图中,共有多少个角? 图 图 【考点】组合之基本运用 【难度】1星 【题型】解答 【解析】 ⑴ 在线段上共有个点(包括端点、).注意到,只要在这七个点中选出两个点,就有 一条以这两个点为端点的线段,所以,这是一个组合问题,而表示从个点中取两个不同点的所有取法,每种取法可以确定一条线段,所以共有条线段. 由组合数公式知,共有(条)不同的线段; ⑵ 从点出发的射线一共有条,它们是, ,,,,,.注意到每两条射线可以形成一个角,所以,只要看从条射线中取两条射线有多少种取法,就有多少个角.显然,是组合问题,共有种不同的取法,所以,可组成个角. 由组合数公式知,共有(个)不同的角. 【答案】⑴ ⑵ 模块二、组合之应用题 【例 1】 6个朋友聚会,每两人握手一次,一共握手多少次? 【考点】组合之基本运用 【难度】1星 【题型】解答 【解析】 这与课前挑战的情景是类似的.因为两个人握手是相互的,个朋友每两人握手一次,握手次数只与握手的两个人的选取有关而与两个人的顺序无关,所以这是个组合问题. 由组合数公式知,(次).所以一共握手次. 【答案】 【巩固】 某班毕业生中有名同学相见了,他们互相都握了一次手,问这次聚会大家一共握了多少次手? 【考点】组合之基本运用 【难度】1星 【题型】解答 【解析】 (次). 【答案】 【例 2】 学校开设门任意选修课,要求每个学生从中选学门,共有多少种不同的选法? 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 被选中的门排列顺序不予考虑,所以这是个组合问题. 由组合数公式知,(种). 所以共有种不同的选法. 【答案】 【例 3】 有2克,5克,20克的砝码各1个,只用砝码和一架已经调节平衡了的天平,能称出 种不同的质量。 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】填空 【关键词】希望杯,五年级,一试,第5题 【解析】 第一大类:砝码只放一边。共有或者(种);第二大类:两边都放砝码。再分类:两边各放一个,共有种;一边放两个一边放一个有或者种。所以这一大类共有(种)。根据加法原理,共能称出7+6=13(种)不同的质量。 【答案】种 【例 1】 工厂某日生产的10件产品中有2件次品,从这10件产品中任意抽出3件进行检查,问: (1)一共有多少种不同的抽法? (2)抽出的3件中恰好有一件是次品的抽法有多少种? (3)抽出的3件中至少有一件是次品的抽法有多少种? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 (1)从10件产品中抽出3件,抽法总数为=120(种) (2)3件中恰好一件次品,那么还有两件正常品. 抽法总数为×=56(种) (3)与“至少有一件是次品”互补的事件是“全都不是次品” 全都不是次品的抽法总数为=56(种) 所以至少有一件次品的抽法总数为120-56=64(种). 【答案】(1)120 (2)56 (3)64 【例 2】 200件产品中有5件是次品,现从中任意抽取4件,按下列条件,各有多少种不同的抽法(只要求列式)?⑴都不是次品;⑵至少有1件次品;⑶不都是次品. 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 第⑴题:与顺序无关;都不是次品,即全部都是正品,正品有195件.第⑵题:与顺序无关;至少有1件次品,即有1件次品、2件次品、3件次品、4件次品等四类情况,次品共5件.可用直接法解答,也可用间接法解答.第⑶题:与顺序无关;不都是次品,即至少有1件是正品. ⑴都不是次品,即全部为正品. 共有抽法种. ⑵至少有1件次品,包括1件、2件、3件、4件次品的情况. 共有抽法种(或种). ⑶不都是次品,即至少有1件正品. 共有抽法种(或种). 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【例 3】 某班要在名同学中选出名同学去参加夏令营,问共有多少种选法?如果在人中选人站成一排,有多少种站法? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 要在人中选人去参加夏令营,那么,所有的选法只与选出的同学有关,而与三名同学被选出的顺序无关.所以,应用组合数公式,共有种不同的选法. 要在人中选出人站成一排,那么,所有的站法不仅与选出的同学有关,而且与三名同学被选出的顺序有关.所以,应用排列数公式,共有种不同的站法. 由组合数公式,共有(种)不同的选法; 由排列数公式,共有(种)不同的站法. 【答案】 【例 4】 将三盘同样的红花和四盘同样的黄花摆放成一排,要求三盘红花互不相邻,共有__________种不同的方法. 【考点】组合之基本运用 【难度】1星 【题型】解答 【关键词】希望杯,1试 【解析】 因为三盘红花不能相邻,所以可以先将四盘黄花摆好,红花只能摆在黄花之间或者黄花的两边.这样共有个空,每个空最多只能放一盘红花,相当于从个元素中取出个,所以共有 种不同的放法. 【答案】 【例 1】 在一次合唱比赛中,有身高互不相同的8个人要站成两排,每排4个人,且前后对齐.而且第二排的每个人都要比他身前的那个人高,这样才不会被挡住.一共有多少种不同的排队方法? 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 因为所有人的身高两两不同,所以只要确定了位于同一列的两个人是谁,也就确定了他们的前后关系.所以排队方法总数为: (种). 【答案】 【例 2】 在一次考试的选做题部分,要求在第一题的个小题中选做个小题,在第二题的个小题中选做个小题,在第三题的个小题中选做个小题,有多少种不同的选法? 【考点】组合之基本运用 【难度】1星 【题型】解答 【解析】 由于选做的题目只与选取的题目有关,而与题目的顺序无关,所以在三道题中选题都是组合问题. 第一题中,个小题中选做个,有(种)选法; 第二题中,个小题中选做个,有(种)选法; 第三题中,个小题中选做个,有(种)选法. 根据乘法原理,一共有(种)不同的选法. 【答案】 【例 3】 某年级个班的数学课,分配给甲、乙、丙三名数学老师任教,每人教两个班,分派的方法有多少种? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 分三步进行: 第一步,取两个班分配给甲,与先后顺序无关,是组合问题,有(种)选法; 第二步,从余下的个班中选取两个班给乙,有(种)选法; 第三步,剩余的两个班给丙,有种选法. 根据乘法原理,一共有(种)不同的分配方法. 【答案】 【例 4】 将19枚棋子放入的方格网内,每个方格至多只放一枚棋子,且每行每列的棋子个数均为奇数个,那么共有________种不同的放法. 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】迎春杯,高年级,初赛 【解析】 的方格网共有25个方格,放入19枚棋子,说明还有6个空格.由于棋子的数目较多,直接考虑棋子比较困难,可以反过来考虑6个空格.由于每行每列的棋子个数均为奇数个,而每行每列都有5个方格,说明每行每列的空格数都是偶数个.那么每行每列的空格数可能为0,2或4.如果有某一行或某一列的空格数为4个,为保证每行每列的空格数都是偶数个,那么这4个空格所在的列或行都至少还有另外1枚棋子,这样至少有8个空格,与题意不符,所以每行每列的空格数不能为4个,只能为0个或2个.则肯定是某3行和某3列中每行每列各有2个空格,如下: □□○ □○□ ○□□ 其中□表示空格,○表示有棋子的方格,其它的方格则全部有棋子. 选择有空格的3行3列有种选法,在这3行3列中选择6个空格(也相当于每行每列选择1枚棋子)有种选法,所以总共有种不同的放法. 【答案】 【例 1】 甲射击员在练习射击,前方有三种不同类型的气球,共3串,有一串是红气球3个,有一串是黄气球2个,有一串是绿气球4个,而且每次射击必须射最下面的气球,问有多少种不同的射法? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 根据射击规则,任意一种打法都对应三个红色气球,二个黄色气球,四个绿色气球,即9个物体的排列,当然有种排列方法. 但是,其中三个红色气球是不能随意排列的,应该是固定由下到上的,而上面却包括了它的随意排列的情况,所以应该除以,其他黄色气球、绿色气球依此类推. 所以共有射击方法: (种). 本题也可以这样想:任意一种打法都对应9个物体的排列,从中先选出3个位置给红色气球,有种选法;这3个红色气球的顺序是固定的,所以它们之间只有一种排列顺序;再从剩下的6个位置中选出2个给黄色气球,有种选法;它们之间也只有一种排列顺序;剩下的4个位置给绿色气球,它们之间也只有一种排列顺序.所以,根据乘法原理,共有种不同的射法. 【答案】 【例 2】 某池塘中有三只游船,船可乘坐人,船可乘坐人,船可乘坐人,今有个成人和个儿童要分乘这些游船,为安全起见,有儿童乘坐的游船上必须至少有个成人陪同,那么他们人乘坐这三支游船的所有安全乘船方法共有多少种? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 由于有儿童乘坐的游船上必须至少有个成人陪同,所以儿童不能乘坐船. ⑴若这人都不乘坐船,则恰好坐满两船,①若两个儿童在同一条船上,只能在船上,此时船上还必须有个成人,有种方法;②若两个儿童不在同一条船上,即分别在两船上,则船上有个儿童和个成人,个儿童有种选择,个成人有种选择,所以有种方法.故人都不乘坐船有种安全方法; ⑵若这人中有人乘坐船,这个人必定是个成人,有种选择.其余的个成人与个儿童,①若两个儿童在同一条船上,只能在船上,此时船上还必须有个成人,有种方法,所以此时有种方法;②若两个儿童不在同一条船上,那么船上有个儿童和个成人,此时个儿童和个成人均有种选择,所以此种情况下有种方法;故人中有人乘坐船有种安全方法. 所以,共有种安全乘法. 【答案】 【例 3】 有蓝色旗面,黄色旗面,红色旗面.这些旗的模样、大小都相同.现在把这些旗挂在一个旗杆上做成各种信号,如果按挂旗的面数及从上到下颜色的顺序区分信号,那么利用这些旗能表示多少种不同信号? 【考点】组合之基本运用 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 按挂旗的面数来分类考虑. 第一类:挂一面旗.从蓝、黄、红中分别取一面,可以表示种不同信号; 第二类:挂两面旗.按颜色分成:红黄(种);红蓝(种);黄蓝( 种);黄黄(种);蓝蓝(种);共种; 第三类:挂三面旗.按颜色分类:红蓝蓝(种);红黄黄(种);红黄蓝(种);黄黄蓝(种);黄蓝蓝(种);蓝蓝蓝(种);共种; 第四类:挂四面旗.按颜色分类:红黄黄蓝(或种);红黄蓝蓝(或种);红蓝蓝蓝(种);黄黄蓝蓝(种);黄蓝蓝蓝(种),共种; 第五类:挂五面旗.按颜色分类:红黄黄蓝蓝(种);红黄 蓝蓝蓝(种);黄黄蓝蓝蓝(种),共种; 第六类:挂六面旗.红黄黄蓝蓝蓝(种). 根据加法原理,共可以表示种不同的信号. 【答案】 【例 1】 从名男生,名女生中选出人参加游泳比赛.在下列条件下,分别有多少种选法? ⑴恰有名女生入选;⑵至少有两名女生入选;⑶某两名女生,某两名男生必须入选; ⑷某两名女生,某两名男生不能同时入选;⑸某两名女生,某两名男生最多入选两人. 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 ⑴恰有名女生入选,说明男生有人入选,应为种; ⑵要求至少两名女生人选,那么“只有一名女生入选”和“没有女生入选”都不符合要求.运用包含与排除的方法,从所有可能的选法中减去不符合要求的情况: ; ⑶人必须入选,则从剩下的人中再选出另外人,有种; ⑷从所有的选法种中减去这个人同时入选的种: . ⑸分三类情况:人无人入选;人仅有人入选;人中有人入选,共: . 【答案】⑴种; ⑵; ⑶种; ⑷. ⑸. 【例 2】 从名男生,名女生中选出名代表. ⑴ 不同的选法共有多少种? ⑵ “至少有一名女生”的不同选法共有多少种? ⑶ “代表中男、女生都要有”的不同选法共有多少种? 【考点】组合之基本运用 【难度】3星 【题型】解答 【解析】 ⑴ 相当于从名学生中任意选名,不同的选法有(种). ⑵ 方法一:可以分成三类: ①选名女生,选名男生.由乘法原理,有(种)选法; ②选名女生,选名男生.由乘法原理,有(种)选法; ③选名女生,男生不选,有种选法. 根据加法原理,“至少有一名女生”的不同选法有(种). 方法二:先不考虑对女生的特殊要求,从从名学生中任意选名,有(种)选法;考虑一个女生都不选的情况,则名代表全产生于男生中,有 (种)选法,所以,至少选一名女生的选法有种,这种“去杂法”做起来也比较简单. ⑶ “代表中男、女生都要有”,可以分成两类: ①名男生,名女生,由乘法原理,有(种)选法; ②名男生,名女生,由乘法原理,有(种)选法. 根据加法原理,“代表中男、女生都要有”的不同选法共有(种). 【小结】选择问题是组合问题中的一类常见问题,可根据具体情况从正面考虑或逆向求解,采用“去杂法”. 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【巩固】 在6名内科医生和4名外科医生中,内科主任和外科主任各一名,现要组成5人医疗小组送医下乡,按照下列条件各有多少种选派方法? ⑴ 有3名内科医生和2名外科医生; ⑵ 既有内科医生,又有外科医生; ⑶ 至少有一名主任参加; ⑷ 既有主任,又有外科医生. 【考点】组合之基本运用 【难度】4星 【题型】解答 【解析】 ⑴ 先从名内科医生中选名,有种选法;再从名外科医生中选名,共有种选法.根据乘法原理,一共有选派方法种. ⑵ 用“去杂法”较方便,先考虑从名医生中任意选派人,有 种选派方法;再考虑只有外科医生或只有内科医生的情况.由于外科医生只有人,所以不可能只派外科医生.如果只派内科医生,有种选派方法.所以,一共有种既有内科医生又有外科医生的选派方法. ⑶ 如果选名主任,则不是主任的名医生要选人,有种选派方法;如果选名主任,则不是主任的名医生要选人,有种选派方法.根据加法原理,一共有种选派方法. ⑷ 分两类讨论: ①若选外科主任,则其余人可任意选取,有种选取方法; ②若不选外科主任,则必选内科主任,且剩余人不能全选内科医生,用“去杂法”有种选取法. 根据加法原理,一共有种选派方法. 【答案】⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 【例 1】 在10名学生中,有5人会装电脑,有3人会安装音响设备,其余2人既会安装电脑,又会安装音响设备,今选派由人组成的安装小组,组内安装电脑要人,安装音响设备要人,共有多少种不同的选人方案? 【考点】组合之基本运用 【难度】4星 【题型】解答 【解析】 按具有双项技术的学生分类: ⑴ 两人都不选派,有(种)选派方法; ⑵ 两人中选派人,有种选法.而针对此人的任务又分两类: 若此人要安装电脑,则还需人安装电脑,有(种)选法,而另外会安装音响设备的人全选派上,只有种选法.由乘法原理,有(种)选法; 若此人安装音响设备,则还需从人中选人安装音响设备,有(种)选法,需从人中选人安装电脑,有(种)选法.由乘法原理,有(种)选法. 根据加法原理,有(种)选法; 综上所述,一共有(种)选派方法. ⑶ 两人全派,针对两人的任务可分类讨论如下: ①两人全安装电脑,则还需要从人中选人安装电脑,另外会安装音响设备的人全选上安装音响设备,有(种)选派方案; ②两人一个安装电脑,一个安装音响设备,有(种)选派方案; ③两人全安装音响设备,有(种)选派方案. 根据加法原理,共有(种)选派方案. 综合以上所述,符合条件的方案一共有(种). 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【例 1】 有11名外语翻译人员,其中名是英语翻译员,名是日语翻译员,另外两名英语、日语都精通.从中找出人,使他们组成两个翻译小组,其中人翻译英文,另人翻译日文,这两个小组能同时工作.问这样的分配名单共可以开出多少张? 【考点】组合之基本运用 【难度】4星 【题型】解答 【解析】 针对两名英语、日语都精通人员(以下称多面手)的参考情况分成三类: ⑴ 多面手不参加,则需从名英语翻译员中选出人,有种选择,需从名日语翻译员中选出人,有种选择.由乘法原理,有种选择. ⑵ 多面手中有一人入选,有种选择,而选出的这个人又有参加英文或日文翻译两种可能: 如果参加英文翻译,则需从名英语翻译员中再选出人,有种选择,需从名日语翻译员中选出人,有种选择.由乘法原理,有种选择; 如果参加日文翻译,则需从名英语翻译员中选出人,有种选择,需从名日语翻译员中再选出名,有种选择.由乘法原理,有种选择.根据加法原理,多面手中有一人入选,有种选择. ⑶ 多面手中两人均入选,对应一种选择,但此时又分三种情况: ①两人都译英文;②两人都译日文;③两人各译一个语种. 情况①中,还需从名英语翻译员中选出人,有种选择.需从名日语翻译员中选人,种选择.由乘法原理,有种选择. 情况②中,需从名英语翻译员中选出人,有种选择.还需从名日语翻译员中选出人,有种选择.根据乘法原理,共有种选择. 情况③中,两人各译一个语种,有两种安排即两种选择.剩下的需从名英语翻译员中选出人,有种选择,需从名日语翻译员中选出人,有种选择.由乘法原理,有种选择. 根据加法原理,多面手中两人均入选,一共有种选择. 综上所述,由加法原理,这样的分配名单共可以开出张. 【小结】组合问题中出现“多面手”时,往往“多面手”是进行分类讨论的对象,这样可以简化问题. 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【巩固】 某旅社有导游人,其中人只会英语,人只会日语,其余个既会英语又会日语.现要从中选人,其中人做英语导游,另外人做日语导游.则不同的选择方法有多少种? 【考点】组合之基本运用 【难度】4星 【题型】解答 【解析】 此题若从“多面手”出发来做,不太简便,由于只会日语的人较少,所以针对只会日语的人讨论,分三类: ⑴ 只会日语的人都出场,则还需个多面手做日语导游,有种选择.从剩下的只会英语的人和多面手共人中选人做英语导游,有种选择. 由乘法原理,有种选择. ⑵ 只会日语的人中有人出场,有种选择.还需从多面手中选人做日语导游,有种选择.剩下的只会英语的人和多面手共人中选人做英语导游,有种选择. 由乘法原理,有种选择. ⑶ 只会日语的人不出场,需从多面手中选人做日语导游,有种选择. 剩下的只会英语的人和多面手共人中选人做英语导游,有种选择. 由乘法原理,有种选择.根据加法原理,不同的选择方法一共有种. 【小结】当“多面手”的数量较多时,对“多面手”分类讨论.问题反倒不简单了.那么.此时应灵活选择数量较少的一类元素讨论(如本题中的会日语的导游).做题时要根据具体问题灵活处理. 【答案】⑴ ⑵ ⑶查看更多