7-5-4 组合之插板法.学生版.doc

发布时间：2023-11-21 发布人：admin 分类：养殖资料大小：0.65M 资料格式：doc 举报版权申诉

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7-5-4.组合之插板法教学目标 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 n 个不同元素中取出 m 个( m n )元素组成一组不计较组内各元素的次序，叫做从 n 个不同元素中取出 m 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 n 个不同元素中取出 m 个元素( m n )的所有组合的个数，叫做从 n 个不同元素中取出 m 个不同元素的组合数．记作 m nC ．一般地，求从 n 个不同元素中取出的 m 个元素的排列数 m 第一步：从 n 个不同元素中取出 m 个元素组成一组，共有 m 第二步：将每一个组合中的 m 个元素进行全排列，共有 m 根据乘法原理，得到 m P n m P n m P m m m C P  ．  m n 1 n n n     （）（ 1 m m m    （）（ 1 n m   ） 3 2 1       （ 2   ）因此，组合数 2)  ． C m n   nP 可分成以下两步： nC 种方法； mP 种排法．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： m C n 这个公式的直观意义是： m  n m C  n ( m n ) nC  表示从 n 个 )个元素组成一组的所有分组方法．显然，从 n 个元素中选出 m 个元素的分组方法恰是从 n 个 nC 表示从 n 个元素中取出 m 个元素组成一组的所有分组方法． n m 元素中取出( n m 元素中选 m 个元素剩下的( n m )个元素的分组方法．例如，从 5 人中选 3 人开会的方法和从 5 人中选出 2 人不去开会的方法是一样多的，即 3 C 5 规定 nC  ， 0 n nC  ． 1 1 C ． 2 5 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 1 of 6

例题精讲插板法一般用来解决求分解一定数量的无差别物体的方法的总数，使用插板法一般有三个要求：①所要分解的物体一般是相同的：②所要分解的物体必须全部分完：③参与分物体的组至少都分到 1 个物体，不能有没分到物体的组出现．在有些题目中，已知条件与上面的三个要求并不一定完全相符，对此应当对已知条件进行适当的变形， 1)m  个插板，所以分法的数目为 1 m nC   ． 1 使得它与一般的要求相符，再适用插板法．使用插板法一般有如下三种类型： ⑴ m 个人分 n 个东西，要求每个人至少有一个．这个时候我们只需要把所有的东西排成一排，在其中的 ( 个空隙中放上 ( ⑵ m 个人分 n 个东西，要求每个人至少有 a 个．这个时候，我们先发给每个人 ( 个东西，这个时候，我们把剩下的东西按照类型⑴来处理就可以了．所以分法的数目为 1 m C  ( n m a  ⑶ m 个人分 n 个东西，允许有人没有分到．这个时候，我们不妨先借来 m 个东西，每个人多发 1 个，这样就和类型⑴一样了，不过这时候物品总数变成了 ( n m 个，因此分法的数目为 1 m n mC    ． a  个，还剩下[ ( n m a   ． 1) 1 n  1)] 1) 1)   ) 1 【例 1】将三盆同样的红花和四盆同样的黄花摆放成一排，要求三盆红花互不相邻，共有种不同的放法。【考点】计数之插板法【难度】2 星【题型】填空【关键词】希望杯，五年级，一试，第 18 题【解析】四盆黄花摆好后，剩下 5 个位子可插进红花，选三个位置将三盆红花插入， 3 C 5 有 10 种选择. 【答案】10 种 = 5 4 3   3 2 1   =10 ，所以【例 2】在 1，2，3，……，7，8 的任意排列中，使得相邻两数互质的排列方式共有______ 种．【考点】复杂乘法原理【关键词】西城实验【解析】这 8 个数之间如果有公因子，那么无非是 2 或 3．【难度】4 星【题型】解答 8 个数中的 4 个偶数一定不能相邻，对于这类多个元素不相邻的排列问题，考虑使用“插入法” 即首先忽略偶数的存在，对奇数进行排列，然后将偶数插入但在偶数插入时，还要考虑 3 和 6 相邻的情况．奇数的排列一共有 4! 24 种对任意一种排列 4 个数形成 5 个空位，将 6 插入，可以有符合条件的 3 个位置可以插再在剩下的四个位置中插入 2、4、8，一共有 4 3 2 所以一共有 24 3 24 1728    种   种． 24  【答案】1728 【例 3】有 10 粒糖，分三天吃完，每天至少吃一粒，共有多少种不同的吃法？【考点】计数之插板法【难度】2 星【题型】解答【解析】如图：○○|○○○○|○○○○，将 10 粒糖如下图所示排成一排，这样每两颗之间共有 9 个空，从头开始吃，若相邻两块糖是分在两天吃的，就在其间画一条竖线隔开表示之前的糖和之后的糖不是在同一天吃掉的，九个空中画两条竖线，一共有 9 8 2 36    种方法．【答案】 36 【巩固】小红有 10 块糖，每天至少吃 1 块，7 天吃完，她共有多少种不同的吃法？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】分三种情况来考虑： ⑴ 当小红最多一天吃 4 块时，其余各每天吃1块，吃 4 块的这天可以是这七天里的任何一天，有 7 种吃法； ⑵ 当小红最多一天吃 3 块时，必有一天吃 2 块，其余五天每天吃1块，先选吃 3 块的那天，有 7 种选择，再选吃 2 块的那天，有 6 种选择，由乘法原理，有 7 6   种吃法； 42 ⑶ 当小红最多一天吃 2 块时，必有三天每天吃 2 块，其四天每天吃1 块，从 7 天中选 3 天，有 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 2 of 6

3 C 7  7 6 5   3 2 1    35 (种)吃法．根据加法原理，小红一共有 7 42 35 84 另外还可以用挡板法来解这道题，10 块糖有 9 个空，选 6 个空放挡板，有 6 C 9 法． (种)不同的吃法．    3 C 9  84 (种)不同的吃【答案】 84 【巩固】有 12 块糖，小光要 6 天吃完，每天至少要吃一块，问共有【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【关键词】西城实验【解析】将 12 块糖排成一排，中间共有 11 个空，从 11 个空中挑出 5 个空插挡板，把 12 块糖分成 6 堆，则【解析】种吃法．这样的每一种分法即对应一种吃法，所以共有 5 C 11  【答案】 462 11 10 9 8 7     1 2 3 4 5      462 种．【巩固】把 5 件相同的礼物全部分给 3 个小朋友，要使每个小朋友都分到礼物，则分礼物的不同方法一共有种．【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【关键词】十三分，小升初，入学测试【解析】把 5 件相同的礼物排成一列，中间有 4 个间隔，现在用两个板去隔，每个间隔最多放一个板．这 2 【解析】个板的每一种放法都把 5 件礼物分成 3 份，所以这两个板的每一种放法都对应一种分礼物的方法．而板的放法有 2 C  种，所以分礼物的不同方法有 6 种． 4 6 【答案】 6 【巩固】把 7 支完全相同的铅笔分给甲、乙、丙 3 个人，每人至少 1 支，问有多少种方法？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】将铅笔排成一排，用两块挡板将这一排铅笔隔开成三份，然后分与甲、乙、丙，挡板可插入的位置【解析】    种方法．处理分东西的   个，6 个位置中安插两个不分次序的挡板一共有 6 5 2 15 一共有 7 1 6 问题用隔板(挡板)法可以顺利解决．【答案】15 【巩固】学校合唱团要从 6 个班中补充 8 名同学，每个班至少1 名，共有多少种抽调方法？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】插板法，8 名同学之间有 7 个空，插 5 块板，一共有 5 C 【解析】 7 【答案】 21 7 6  2 1  2 C 7 (种)方法． 21    【例 4】 10 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里，允许有的盘子空着．请问一共有多少种不同的放法？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】把 10 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里，允许有的盘子空着，然后在每个盘子里再另加一个橘【解析】子，这就变成了把 13 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里，不允许任何一个盘子空着．反过来也是一样，把 13 只橘子放到 3 个盘子里，不允许任何一个盘子空着，再从每一个盘子中取出一个橘子，这就变回题目中的放法．所以把 10 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里且允许有的盘子空着的放法数目，和把 13 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里且不允许任何一个盘子空着的放法数目相同．我们现在来计算把 13 只无差别的橘子放到 3 个不同的盘子里且不允许任何一个盘子空着的放法数目．这时我们用隔板地方法，把这 13 只橘子排成一列，则这 13 只橘子之间有 12 个空隙．我们只要选定这 12 个空隙中的 2 个空隙，再这两个空隙中分别放一块隔板，这样就分成了 3 组，就相当于把这 13 只橘子分成了 3 堆，如下图．所以只要求出从 12 个空隙中选出 2 个空隙有多少种方法就可以了． 2  12C 【答案】 66 ，所以题目中所求的不同的放法有 66 种． 12 11 2 66    【巩固】将13 个相同的苹果放到 3 个不同的盘子里，允许有盘子空着。一共有【巩固】种不同的放法。 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 3 of 6

【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】填空【关键词】学而思杯，6 年级，第 8 题【解析】 2 C  种。 15 【答案】105 种 105 【例 5】把 20 个苹果分给 3 个小朋友，每人最少分 3 个，可以有多少种不同的分法？【考点】计数之插板法【难度】3 【题型】解答【解析】先给每人 2 个，还有 14 个苹果，每人至少分一个，13 个空插 2 个板，有 2 C  种分法．【解析】 13 【答案】 78 78 【巩固】三所学校组织一次联欢晚会，共演出 14 个节目，如果每校至少演出 3 个节目，那么这三所学校演出节目数的不同情况共有多少种？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】由于每校至少演出 3 个节目，所以可以由每所学校先分别出 2 个节目，剩下的 8 个节目再由 3 所学【解析】 21 校分，也就是在 8 个物体间插入 2 个挡板，8 个物体一共有 7 个间隔，这样的话一共有 7 6 种方法．   2 1   （）【答案】 21 【例 6】 (1)小明有 10 块糖，每天至少吃 1 块，8 天吃完，共有多少种不同吃法? (2)小明有 10 块糖，每天至少吃 1 块，8 天或 8 天之内吃完，共有多少种吃法? 【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】将 10 拆成 8 个自然数的和，有两种拆法，10=1+1+1+1+1+1+1+3=1+1+1+1+1+1+2+2．若 8 天中有 7 天每天吃一块，另外一天吃三块，有 8 种吃法．若 8 天中有 6 天每天吃一块，另外 2 天每天吃两块，有 8×7÷2=28 种吃法． 8+28=36，所以共有 36 种吃法．（2）考虑有 n 块糖，每天至少吃 1 块，n 天之内吃完的情况．将 n 块糖排成一行，这样在 n 块糖之间就产生了 n-1 个空隙．可以在这些空隙中插入竖线，如果一条竖线都没有插，就代表着 1 天把所有的糖吃完．如果每个空隙都插入竖线，就代表着每天吃一块糖，n 天吃完．每个空隙都可以选择插或者不插，这样每一种插法都代表着一种吃法．由于每个空隙都有插或者不插两个选择，所以 n-1 个空隙就有 2n-1 种插法，即 n 块糖每天至少吃 1 块，一共有 2n-1 种不同的吃法．当有 10 块糖时，10 天之内吃完共有 29=512 种吃法． 10 块糖 9 天吃完时，其中 1 天要吃 2 块，其余 8 天每天吃 1 块，共有 9 种吃法．10 块糖 10 天吃完时，每天吃 1 块，有 1 种吃法．512-9-1=502，所以 10 块糖 8 天或 8 天之内吃完，共有 502 种吃法．【答案】 502 【巩固】有 10 粒糖，每天至少吃一粒，吃完为止，共有多少种不同的吃法？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】初看本题似乎觉得很好入手，比如可以按天数进行分类枚举： 1 天吃完的有 1 种方法，这天吃 10 块；2 天吃完的有 9 种方法，10=1+9=2+8=……=9+1；当枚举到 3 天吃完的时，情况就有点错综复杂了，叫人无所适从……所以我们必须换一种角度来思考．不妨从具体的例子入手来分析，比如这 10 块糖分 4 天吃完：第 1 天吃 2 块；第 2 天吃 3 块；第 3 天吃 1 块；第 4 天吃 4 块．我们可以将 10 个“○”代表 10 粒糖，把 10 个“○”排成一排，“○”之间共有 9 个空位，若相邻两块糖是分在两天吃的，就在其间画一条竖线(如下图)． ○○|○○○|○|○○○○ 比如上图就表示“第 1 天吃 2 块；第 2 天吃 3 块；第 3 天吃 1 块；第 4 天吃 4 块．” 这样一来，每一种吃糖的方法就对应着一种“在 9 个空位中插入若干个‘|’的方法”，要求有多少个不同的吃法，就是要求在这 9 个空位中插入若干个“|”的方法数．由于每个空位都有画‘|’与“不画‘|’两种可能： 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 4 of 6

每个空位都有画“|”与不画“|”两种可能根据乘法原理，在这 9 个空位中画若干个“|”的方法数有： 10 颗糖共有 512 种不同的吃法．【答案】 512 2 2 2 2    9    9 2  512 ，这也就说明吃完【例 7】马路上有编号为1 ， 2 ， 3 ，…，10 的十只路灯，为节约用电又能看清路面，可以把其中的三只灯关掉，但又不能同时关掉相邻的两只，在两端的灯也不能关掉的情况下，求满足条件的关灯方法有多少种？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】 10 只灯关掉 3 只，实际上还亮 7 只灯，而又要求不关掉两端的灯和相邻的灯，此题可以转化为在 7 只【解析】亮着的路灯之间的 6 个空档中放入 3 只熄灭的灯，有 3 C  种方法． 6 20 【答案】 20 【巩固】学校新修建的一条道路上有12 盏路灯，为了节省用电而又不影响正常的照明，可以熄灭其中 2 盏灯，但两端的灯不能熄灭，也不能熄灭相邻的 2 盏灯，那么熄灯的方法共有多少种？【考点】组合之基本运用【解析】要熄灭的是除两端以外的 2 盏灯，但不相邻．可以看成有10 盏灯，共有 9 个空位，在这 9 个空位中【题型】解答【难度】3 星找 2 个空位的方法数就是熄灭 2 盏灯的方法数，那么熄灯的方法数有 2 C 9  【答案】 2 C  9 36 9 8  2 1   36 (种)．【例 8】在四位数中，各位数字之和是 4 的四位数有多少？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】设原四位数为 ABCD ，按照题意，我们有   【解析】  A B C D  ，但是对 A 、 B 、 C 、 D 要求不同，因为这是一个四位数，所以应当有 0A  ，而其他三个字母都可以等于 0，这样就不能使用我们之前的插板法了，因此我们考虑将 B 、 C 、 D 都加上 1，这样 B 、 C 、 D 都至少是 1，而且这个时候它们的和为 4 3 7 一个各位数字不为 0 的四位数，它的各位数字之和为 7，这样的四位数有多少个？采用插板法，共有 6 个间隔，要插入 3 个板，可知这样的四位数有 3 C  个，对应着原四位数也应 6 该有 20 个．   ，即问题变成如下表达： 20 4 【答案】 20 【巩固】大于 2000 小于 3000 的四位数中数字和等于 9 的数共有多少个？【考点】计数之插板法【难度】3 星【题型】解答【解析】大于 2000 小于 3000 的四位数，首位数字只能为 2，所以后三位数字之和为 7，后三位数字都有可能【解析】为 0，为使用隔板法，先将它们变成至少为 1 的数，可以将每个数都加上 1，这样它们的和为 10，且每个数都至少为 1，那么采用隔板法，相当于在 9 个间隔中选择 2 个插入隔板，有 2 C  种方法， 9 所以满足题意的四位数有 36 个． 36 【答案】 36 【例 9】兔妈妈摘了 15 个相同的磨菇，分装在 3 个相同的筐子里，如果不允许有空筐，共有多少种不同的装法？如果分装在 3 个不同的筐子里，不允许有空筐，又有多少种不同的装法？【考点】计数之插板法【难度】4 星【题型】解答【解析】⑴分装在 3 个相同的筐子里，两种不同的装法意味着这两种装法中 3 个筐子里的蘑菇数量不完全相【解析】同．可以进行分类讨论： ①如果每个筐至少有 5 个，有1种情况； ②如果每个筐至少有 4 个，则相当于把15 4 3 3 空的(否则没有筐子是空的，将与①中的情况相同)，有(0，0，3)和(0，1，2) 2 种情况； ③如果每个筐至少有 3 个，则相当于把 6 个蘑菇分装在 3 个筐子里，且至少有 1 个筐子是空的，有(0， 0，6)，(0，1，5)，(0，2，4)和(0，3，3) 4 种情况； ④如果每个筐至少有 2 个，类似分析可知有 5 种情况；    个蘑菇分装在 3 个筐子里，且至少有 1 个筐子是 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 5 of 6

     种不同的装法． ⑤如果每个筐至少有1个，类似分析可知有 7 种情况．所以共有1 2 4 5 7 19 ⑵如果分装在 3 个不同的筐子里，不允许有空筐，可以把这 15 个蘑菇排成一列，中间有 14 个间隔，现在用两个板去隔，每个间隔最多放一个板．这 2 个板的每一种放法都把 15 个蘑菇分成 3 份，所以这两个板的每一种放法都对应一种装蘑菇的方法．而板的放法有 2 C  种，所以装蘑菇的不同方法 14 有 91 种．【答案】 91 91 7-5-4.组合之插板法.题库教师版 page 6 of 6

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