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几类经典排列组合问题

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一、小球放盒子问题(分组问题)

(1)6个不同的小球放到6个不同的盒子里。

解析:分步乘法计数原理, 每个小球都有六种放法 答案:66。

(2)6个不同的小球放到6个不同的盒子里,要求每个盒子只能放一个小球。

解析:思路一:分步乘法计数原理, 第一个小球有6种放法

第二个小球有5种放法 !

……

第六个小球有1种放法 即6*5*4*3*2*1;

思路二:将小球按顺序摆放后,与不同的盒子相对应即可,即A6 6。 答案:720。

(3)6个不同的小球平均放到3个相同的盒子里。 解析:平均分组的问题

因为盒子相同,相当于把小球等分成三堆,设想6个小球编号为ABCDEF, 首先从6个球中选出2个,为C2 6; —

然后从剩下的4个球中选出2个,为C2 4; 最后剩下2个球,为C2 2;

2

但是:C2 6取出AB球、C4取出CD球、剩EF球;

2

C2 6取出AB球、C4取出EF球、剩CD球;

2

C2 6取出CD球、C4取出AB球、剩EF球;

2

C2 6取出CD球、C4取出EF球、剩AB球;

2

C2 6取出EF球、C4取出AB球、剩CD球;

2

C2 6取出EF球、C4取出CD球、剩AB球;

2 2 3

得到的结果是一样的,故按照C2 6C4C2组合完成后还应除去A3,

2 2 3

答案:C2 6C4C2/A3

~

(4)6个不同的小球平均放到3个不同的盒子里。 解析:平均分组后再分配的问题

2 2 3

平均分组得到的结果为C2 6C4C2/A3,分完组后三堆小球还要放到不同的盒 子里,即再进行一个A3 3的排列

2 2

答案:C2 6C4C2

(5)6个不同的小球按1、2、3的数量,分别放到3个相同的盒子里。 解析:非平均分组的问题

因为盒子相同,相当于把小球分成数量不等的三堆, ]

首先从6个球中选出1个,为C1 6; 然后从剩下的5个球中选出2个,为C2 5; 最后剩下3个球,为C3 3;

注意:因为这个问题是非平均分组,故不存在(3)中出现的重复的情况,

2 3 3

因此C1 6C5C3即为最后结果,不需要再除以A3

2 3

答案:C1 6C5C3

(6)6个不同的小球按1、2、3的数量,分别放到3个不同的盒子里。 解析:非平均分组再分配的问题

2 3 3

非平均分组得到的结果为C1 6C5C3/A3,分完组后三堆小球还要放到不同的 ,

盒子里,即再进行一个A3 3的排列

2 3 3

答案:C1 6C5C3A3

(7)6个不同的小球按1、1、1、3的数量,分别放到4个相同的盒子里。 解析:部分平均分组的问题

分成的四堆中,有三堆数量一样,设想6个小球编号为ABCDEF, 首先从6个球中选出3个,为C3 6; 然后从剩下的3个球中选出1个,为C1 3; 再从剩下的2个球中选出1个,为C1 2; 最后剩下1个球,为C1 1; |

1 1

但是:C3 6取出ABC球、C3取出D球、C2取出E球、剩F球;

1 1

C3 6取出ABC球、C3取出D球、C2取出F球、剩E球;

1 1

C3 6取出ABC球、C3取出E球、C2取出D球、剩F球;

1 1

C3 6取出ABC球、C3取出E球、C2取出F球、剩D球;

1 1

C3 6取出ABC球、C3取出F球、C2取出D球、剩E球;

1 1

C3 6取出ABC球、C3取出F球、C2取出E球、剩D球;

1 1 1 3

得到的结果是一样的,故按照C3 6C3C2C1组合完成后还应除去A3,

1 1 1 3

答案:C3 6C3C2C1/A3

(8)6个不同的小球按1、1、1、3的数量,分别放到4个不同的盒子里。 【

解析:部分平均分组再分配的问题

1 1 1 3

部分平均分组得到的结果为C3 6C3C2C1/A3,分完组后四堆小球还要放到不 同的盒子里,即再进行一个A4 4的排列

1 1 1 3 4

答案:(C3 6C3C2C1/A3)A4

(9)6个不同的小球按1、1、2、2的数量,分别放到4个相同的盒子里。 解析:部分平均分组再分配的问题

2 1 2 2

答案:C2 6C4C2/(A2A2)

(10)6个不同的小球按1、1、2、2的数量,分别放到4个不同的盒子里。 ]

解析:部分平均分组再分配的问题

2 1 2 2 4

答案:[C2 6C4C2/(A2A2)]A4

(11)6个不同的小球放到5个不同的盒子里,要求每个盒子至少放一个。

解析:分类讨论分组再分配的问题,首先应该确定小球个数的分配方案,5个盒 子6个球,满足每盒至少一个,那么有且只有一个盒子放2个,其他盒子 放一个;即小球按照2、1、1、1、1的数量,分别放到5个不同的盒子中。

1 1 1 1 4 6

答案:(C2 6C4C3C2C1/A4)A6

(12)6个不同的小球放到3个不同的盒子里,要求每个盒子至少放一个。

解析:分类讨论分组再分配的问题,首先应该确定小球个数的分配方案: —

1 4 2 3

1 1 4,部分平均分组再分配的问题:(C1 6C5C4/A2)A3

2 3 3

1 2 3,非平均分组再分配的问题的问题:C1 6C5C3A3

2 2

2 2 2,完全平均分组再分配的问题:C2 6C4C2

1 4 2 3 1 2 3 3 2 2 2

答案:(C1 6C5C4/A2)A3+C6C5C3A3+C6C4C2

(13)6个相同的小球放到3个不同的盒子里,要求每个盒子至少放一个。 解析:思路一:首先应该确定小球个数的分配方案,再分类讨论:

1 1 4,小球相同小盒不同,只需选出一个盒子装4个小球:C1 3 1 2 3,3堆不同数量的小球,排序后往3个不同的盒子里装:A3 3 2 2 2,每个盒子装2个小球,只有一种方案:1 -

思路二:隔板法

__ __ __ __ __

相当于在6个小球之间放2个板儿 第一个板儿左侧的球放第一个盒子里 两个板儿中间的球放第二个盒子里 第二个板儿右侧的球放第三个盒子里

3

答案:C1 3+A3+1

(14)6个不同的小球放到3个相同的盒子里,要求每个盒子至少放一个。 解析:分类讨论分组的问题,首先应该确定小球个数的分配方案: —

1 4 2

1 1 4,部分平均分组的问题:C1 6C5C4/A2

2 3

1 2 3,非平均分组的问题:C1 6C5C3

2 2 3

2 2 2,平均分组的问题:C2 6C4C2/A3

1 4 2 1 2 3 2 2 2 3

答案:C1 6C5C4/A2+C6C5C3+C6C4C2/A3

(15)6个相同的小球放到3个相同的盒子里,要求每个盒子至少放一个。 解析:首先应该确定小球个数的分配方案: 1 1 4 1 2 3 2 2 2

因为盒子没有区别,随便放,则小球的分配方案就是最后的方案 答案:3 》

二、排列的捆绑法

(1)6个座位坐6个人,要求甲乙丙3个人必须相邻;

解析:将甲乙丙三个人捆绑为一个元素,与另外三个人进行排列A4 4,然后对甲乙 丙松绑A3 3。

甲 乙 丙 人 人 人 —

3

答案:A4 4A3

(2)6个座位坐甲乙丙3个人,要求3个人必须相邻;

解析:将甲乙丙三个人捆绑为一个元素,与三个空位进行排列A1 4,然后对甲乙丙 松绑A3 3。

甲 乙 丙 空位 空位 空位 <

3

答案:A1 4A3

(3)6个座位坐3个人,要求3个空位相邻;

解析:将三个空位捆绑为一个元素,与三个人进行排列A4 4。 人 空位 空位 空位 人 人 】

注意:空位不用进行松绑。 答案:A4 4

三、排列的插空法

(1)6个座位坐6个人,要求甲乙丙3个人不相邻;

3 3 3

解析:先排另外的三个人A3 。 3,再将甲乙丙进行插空排列A4(C4A3)

: 人 人 ________ ________ ________ ________

3

答案:A3 3A4

(2)6个座位坐甲乙丙3个人,要求这3个人都不相邻; 解析:只需将空座位摆上,甲乙丙进行插空排列A3 4即可

空位 空位 空位 ~

________ ________ ________ ________

答案:A3 4

(3)6个座位坐3个人,要求这3个空位都不相邻;

3

解析:先排三个人A3 3,再将空位进行插空C4

人 人 ________ 人 ________ ________ ________ /

注意:空位插空时只选不排,因此不是A3 4

3

答案:A3 3C4

四、捆绑法和插空法相结合

(1)6个座位坐6个人,甲乙相邻,丙与甲乙都不相邻;

2 2

解析:先排三个人A3 3,甲乙整体捆绑后和丙进行插空A4,再将甲乙松绑A2

人 人 人 {

________ ________ ________ ________

2 2

答案:A3 3A4A2

(2)6个座位坐3个人,要求甲乙相邻,丙与甲乙都不相邻;

2

解析:需将空座位摆上,甲乙整体捆绑后和丙进行插空A2 4,再将甲乙松绑A2

空位 空位 ________ ________ 空位 ________ ________ ~

2

答案:A2 4A2

(3)6个座位坐3个人,要求两个空位相邻,另一个空位不相邻;

2

解析:先排三个人A3 3,再将空位进行插空A4

人 人 人 ________ ________ ________ ________ 注意:空位不用松绑 &

2

答案:A3 3A4

五、两类人和多面手的问题

(1)11个人中5人会唱,6人会跳,从中选出6个人去参加晚会。 解析:选出去6个人没有任何,从11个人中任意选择即可

0 6 1 5 2 4 3 3 4 2 5 1

C6 11=C5C6+C5C6+C5C6+C5C6+C5C6+C5C6 答案:C6 11

(2)11个人中5人会唱,6人会跳,从中选出6个人去参加晚会,会唱和会跳的都不少

于两个人。 、

解析:分类讨论,确定会唱和会跳的人数的可能情况

2人唱4人跳 3人唱3人跳 4人唱2人跳

4 3 3 4 2

C2 5C6+C5C6+C5C6

4 3 3 4 2

答案:C2 5C6+C5C6+C5C6

(3)11个人中4人会唱,5人会跳,还有2个既会唱又会跳,从中选出3个会唱3个会

跳的去参加晚会。

解析:有多面手参与,分类讨论

{

3

没有多面手参与的情况:C3 4C5 有一个多面手参与的情况:先用C1 2选出被选中的多面手,

2 3

多面手唱:C1 2C4C5

3 2

多面手跳:C1 2C4C5

有两个多面手参与的情况

3

两个多面手都唱:C1 4C5

1

两个多面手都跳:C3 4C5

2 2

多面手一个唱一个跳:C2 4C5A2

3 1 2 3 1 3 2 1 3 3 1 2 2 2

答案:C3 4C5 +(C2C4C5+C2C4C5)+(C4C5+C4C5+C4C5A2)

(4)将8名医护人员(3医生、5护士)分配到甲乙两所医院,有多少种方案

解析:思路一:每个人都有两种分配方法,用分步乘法计数原理:28 、

1 2 3 4 5 6 7 8

思路二:用分组的思想:C0 8+C8+C8+C8+C8+C8+C8+C8+C8 C0 8代表将0个人分配到医院甲,8个人分配到医院乙; C1 8代表将1个人分配到医院甲,7个人分配到医院乙; C2 8代表将2个人分配到医院甲,6个人分配到医院乙; C3 8代表将3个人分配到医院甲,5个人分配到医院乙; C4 8代表将4个人分配到医院甲,4个人分配到医院乙; C5 8代表将5个人分配到医院甲,3个人分配到医院乙; C6 8代表将6个人分配到医院甲,2个人分配到医院乙; C7 8代表将7个人分配到医院甲,1个人分配到医院乙; C8 8代表将8个人分配到医院甲,0个人分配到医院乙; ¥

注意:连接思路一和思路二的桥梁正是二项式定理,而思路而又能拆解成如下形 式,想一想为什么。

8 =C0 +C1 +C2 +C3 +C4 +C5 +C6 +C7 +C8 。 28=(1+1)888888888

0 0

C0 8=C3C5;

0 1 1 0

C1 8=C3C5+C3C5;

0 2 1 1 2 0

C2 8=C3C5+C3C5+C3C5;

0 3 1 2 2 1 3 0

C3 8=C3C5+C3C5+C3C5+C3C5;

0 4 1 3 2 2 3 1

C4 8=C3C5+C3C5+C3C5+C3C5;

0 5 1 4 2 3 3 2

C5 8=C3C5+C3C5+C3C5+C3C5;

1 5 2 4 3 3

C6 8=C3C5+C3C5+C3C5;

2 5 3 4

C7 8=C3C5+C3C5;

3 5

C8 8=C3C5。 答案:28 六、隔板法

(1)6本相同的书放到4个不同的盒子中,每个盒子至少放一本书

解析:先把6本书并排成一排,它们之间有5个空,在5个空中选出3个空放3 个板。6本书自动被隔成了四组,对应着四个盒子放入即可。

注意:经典隔板法的条件是:对相同元素进行分组;每组至少含有一个元素。 答案:C3 5

(2)10本相同的书放到4个不同的盒子中,每个盒子至少放两本书

解析:思路一:10本书拿出4本来,分别放到4个盒子中,就变成了问题(1) 思路二:分类讨论,首先确定书的数量的分法 2 2 2 4 C1 4选出一个盒子放4本书 2 3 3 2 C2 4选出两个盒子放3本书

2 1

答案:C3 5=C4+C4

(3)X+Y+Z=10,X、Y、Z属于正整数

(4)X+Y+Z=10,X、Y、Z属于正整数,且X≥2,Y≥2,Z≥2。 (5)X+Y+Z=10,X、Y、Z属于非负整数

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