例谈排列组合问题的常用解法

来源 :中学教学参考·理科版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhucejuren2011
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  在高中数学教学中,排列组合是比较重要的部分,但是排列组合这部分的习题不容易找到规律,如果学生不够仔细,很容易出现遗漏的现象,这部分内容的学习对学生来说一直是一个难点.所以教师应该在教学的过程中总结一些比较适用的解题方法,教会学生遇到不同类型的排列组合题目应该怎样思考,帮助学生学好排列组合方面的内容.
  一、 解排列组合问题应注意的问题
  在进行排列组合这部分问题的求解过程中,教师应该提醒学生注意一些在解题中经常容易出现的问题.
  首先,要让学生先弄明白是要分类计算还是要分步计算.如果采用分类计算方式,那么所有类别之间必须是相互独立没有任何交集的,否则不能采用分类计数法进行解题.而对于分步计数的解题方法来说,每个步骤之间应该是互不干扰的,并且要求学生必须严格遵守解题的步骤,一步一步认真地进行计算,这样才能避免解题中的错误.
  其次,在解决排列组合问题时,大多是先组合后排列,先对题目中的对象进行分类组合,然后再分步进行排列的计算,这样一步一步地进行,层次鲜明,不容易遗漏.
  最后,教师应该让学生明确排列组合的概念和含义,让学生明确排列组合的公式是进行解题的基础,只有掌握好基础的问题,才能在解题的时候做到快速准确.
  二、排列组合问题的常用解法
  1. 捆绑法.
  捆绑法就是将一些元素当成一个整体,然后进行排列组合,这是数学中整体思想的一个良好体现.
  例如:现有A、B、C、D、E五名同学,让这五名同学排成一排,如果规定A与B必须相邻,且B在A的右边,那么请问有多少种不同的排法.
  解析:本题中对A与B两个同学的位置有要求,那么我们先将这两个同学看成一个整体,然后与其他三名同学进行排列,这样就很容易得出相应的结果.这就是捆绑法在习题中的运用,可以帮助学生快速准确地进行解题.
  2.特殊元素优先法.
  在排列组合问题中,总会出现一些十分特殊的元素,对于这一类排列组合问题,我们应该先解决特殊的部分,当特殊的元素确定之后,再进行一般部分的求解.
  例如:现在1、2、3、4、5、6这六个数字中任取四个数字组成没有重复数字的四位数,求满足下列条件的四位数各有多少个.(1)数字1不排在个位和千位;(2)数字1不在个位,数字6不在千位.
  解析:首先我们先看第一小问,这一问比较简单,由于数字1不能在个位和千位,所以个位和千位分别有五种选法,然后运用乘法原理可知答案为240.而第二问就要用到特殊元素优先法,先将千位和个位确定好,然后再确定十位和百位,最后结果为252.
  3.插空法.
  插空法在排列组合中的应用,大多是用于解决某几个元素不相邻的问题,对于这类问题,我们就可以先将不相邻的元素进行排列,然后将其他元素插入空中,讓问题变得更容易.
  例如:一台晚会,原本有八个节目,但是在晚会开始之前,要临时在成绩单中加入两个节目,而且要保持原来的节目顺序不发生变化,请问有多少种排列方法.
  解析:这是一道典型的运用插空法的排列组合问题,原有八个节目,那么就相当于有九个空,当插入一个节目后,就变成有十个空,第二个节目可以任意插在这十个空中,这样就很容易得出最后的答案了.
  4.插板法.
  在排列组合中经常会遇到一些指标的分配、求不定方程的整数解的个数的问题,在这类问题中我们可以运用插入隔板的方法进行解题.
  例如:某学校要组建一支篮球队,需要选拔十二名队员,这个学校有八个班级,要求每个班级至少选出一人加入篮球队,那么请问有多少种选拔方法?
  解析:这道题的实质就是将十二个名额分给八个班级,每个班级至少得到一个名额,那么十二个名额就相当于有十一个空,需要在这十一个空中插入七块木板,木板有多少种插法,名额就有多少种分配方法.
  5.间接法.
  在排列组合问题中经常见到“至多”“恰好”这一类的字眼,对于这样的问题,如果直接根据题意进行求解,比较复杂,那么就可以从相反的方面进行解题,然后再从总体中减去这一部分,就可以得出相应的结果.
  例如:某村要从村里的十名大学生中选出三人担任村长助理,已知甲、乙至少有一人当选,而丙没有入选,那么请问有多少种不同的选法.
  解析:由于题目中说明丙没有入选,那么这道题就可以转化成在九名大学生中选择三人,而甲乙至少有一人入选,如果直接计算,则要考虑的方面较多,那么我们就可以采用间接方法计算,先算出甲乙都没有入选有多少种选法,以及如果没有任何要求,有多少种选法,用后者减去前者,就是本题的答案.
  三、结语
  虽然排列组合问题是学生学习生活中的一个难点,但是只要教师在教学过程中能够善于总结解题方法,并让学生学会这些解题技巧,那么相信排列组合就会变得相对简单,不会让学生感到太复杂.
  (责任编辑 黄春香)
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