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高中数学排列组合解题技巧
导语:排列组合问题历来是高中数学教学的一个难点,其思考方法独特,求解思路灵活,因而在解题中极易出现“重复”或“遗漏”的错误。虽然近几年高考将侧重点放在两个计数原理的考查上,但当对问题类型把握准确时,解答的准确性上将会有很大的提升,解答速度也会大大提高,以下是小编为大家精心整理的高中数学排列组合解题技巧,欢迎大家参考!
一、在具体的教学过程中一定要引导学生注意以下几点
1. 使用“分类计数原理”还是“分步计数原理”要根据我们完成某件事时采取的方式而定,“分类”表现为其中任何一类均可独立完成所给的事件,而“分步”必须把各步骤均完成才能完成所给事件,所以准确理解两个原理强调完成一件事情的几类办法互不干扰,相互独立,彼此间交集为空集,并集为全集,不论哪类办法都能将事情单独完成,分步计数原理强调各步骤缺一不可,需要依次完成所有步骤才能完成这件事,步与步之间互不影响,即前步用什么方法不影响后面的步骤采用的方法。
2. 处理排列、组合综合问题,一般思想是先选元素(组合),后排列,按元素的性质进行“分类”和按事件的过程“分步”,始终是处理排列、组合问题的基本原理和方法,通过解题训练要注意积累和掌握分类和分步的基本技能,保证每步独立,达到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
3. 在解决排列组合综合问题时,必须深刻理解排列组合的概念,能熟练地对问题进行分类,牢记排列数与组合数公式与组合数性质,容易产生的错误是重复和遗漏计数。
二、具体的操作方法
(一)相邻捆绑、不邻插空法
对于某几个元素不相邻的排列问题,可先将其他元素排好,再将不相邻元素在已排好的元素之间及两端空隙中插入即可。
例16名同学排成一排,其中甲、乙两人必须排在一起的不同排法有( )种。
A、720B、360C、240D、120
解:因甲、乙两人要排在一起,故将甲乙两人捆在一起视作一人,与其余四人进行全排列,由乘法原理可知,共有240种不同排法,故选(C)。
【解析】从上述解法可以看出,所谓“捆绑法”,就是对元素进行整体处理的形象化表述,体现数学中的整体思想。对于以“某些元素必须相邻”为附加条件的排列组合问题,只要把必须相邻的元素“捆”成一个整体,视作一个“大”元素,再考虑相邻元素内部的排列或组合,就能保证这些元素相邻而不散乱。
(二)插板法
一般解决相同元素分配问题,而且对被分成的元素限制很弱(一般只要求不等于零),只对分成的份数有要求。
例2 把20台电脑分给18个村,要求每村至少分一台,共有多少种分配方法?
A.190 B.171 C.153 D.19
【答案】B。【解析】此题的想法即是插板思想:在20电脑内部所形成的19个空中任意插入17个板,这样即把其分成18份,那么共有: C(19,17)=C(19,2)=171 种。
(三)特殊位置和特殊元素优先法
对有限制的排列组合问题中的特殊元素或特殊位置优先考虑。
例3 从6名运动员中选4人参加4×100米接力,甲不跑第一棒和第四棒的参赛方案各有多少种?
A.120 B.240 C.180 D.60
【答案】B。【解析】方法一:特殊位置优先法:首先填充第一棒,第一棒共有5个元素可供选择,其次第4棒则有4个元素可以选择;然后第2棒则有4个元素可以选择,第3棒则有3个元素可以选择。则共有5×4×4×3=240种。
方法二:特殊元素优先法:首先考虑甲元素的位置
第一类,甲不参赛有A(5,4)=120种排法;
第二类,甲参赛,因只有两个位置可供选择,故有2种排法;其余5人占3个位置有A(5,3)=60种占法,故有2×60=120种方案。
所以有120+120=240种参赛方案。
(四)分类法
解含有约束条件的排列组合问题,应按元素性质进行分类,按事情发生的连续过程分步,保证每步独立,达到分类标准明确,分步层次清楚,不重不漏。
例4 三边长均为整数,且最大边长为11的三角形有多少个?
解:设三角形的另外两个边分别为x和y,要构成三角形,则分类讨论如下:
当y为11时,x可以为:1,2,3,…,11,可有11个三角形;
当y为10时,x可以为:2,3,4,…,10,可有9个三角形;
当y为9时,x可以为:3,4,5,…,9,可有7个三角形;
当y为8时,x可以为:4,5,6,7,8,可有5个三角形;
当y为7时,x可以为:5,6,7,可有3个三角形;
当y为6时,x可以为:6,只有1个三角形;
所以所求的三角形有11+9+7+5+3+1=36个。
总之,课堂教学中教师应该发挥学生的主体意识和主观能动性,让学生从具体问题的分析过程中得到启发,逐步适应排列组合题的解题规律,从而做到以不变应万变。
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