排列組合的基本理論和公式
來源:奧數(shù)網(wǎng) 2015-03-20 16:27:13
排列與元素的順序有關(guān),組合與順序無關(guān).如231與213是兩個排列,2+3+1的和與2+1+3的和是一個組合.
(一)兩個基本原理是排列和組合的基礎(chǔ)
(1)加法原理:做一件事,完成它可以有n類辦法,在第一類辦法中有m1種不同的方法,在第二類辦法中有m2種不同的方法,……,在第n類辦法中有mn種不同的方法,那么完成這件事共有N=m1+m2+m3+…+mn種不同方法.
(2)乘法原理:做一件事,完成它需要分成n個步驟,做第一步有m1種不同的方法,做第二步有m2種不同的方法,……,做第n步有mn種不同的方法,那么完成這件事共有N=m1×m2×m3×…×mn種不同的方法.
這里要注意區(qū)分兩個原理,要做一件事,完成它若是有n類辦法,是分類問題,第一類中的方法都是獨立的,因此用加法原理;做一件事,需要分n個步驟,步與步之間是連續(xù)的,只有將分成的若干個互相聯(lián)系的步驟,依次相繼完成,這件事才算完成,因此用乘法原理.
這樣完成一件事的分“類”和“步”是有本質(zhì)區(qū)別的,因此也將兩個原理區(qū)分開來.
(二)排列和排列數(shù)
(1)排列:從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素,按照一定的順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列.
從排列的意義可知,如果兩個排列相同,不僅這兩個排列的元素必須完全相同,而且排列的順序必須完全相同,這就告訴了我們?nèi)绾闻袛鄡蓚排列是否相同的方法.
(2)排列數(shù)公式:從n個不同元素中取出m(m≤n)個元素的所有排列
當m=n時,為全排列Pnn=n(n-1)(n-1)…3·2·1=n!
(三)組合和組合數(shù)
(1)組合:從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素并成一組,叫做從 n個不同元素中取出m個元素的一個組合.
從組合的定義知,如果兩個組合中的元素完全相同,不管元素的順序如何,都是相同的組合;只有當兩個組合中的元素不完全相同時,才是不同的組合.
(2)組合數(shù):從n個不同元素中取出m(m≤n)個元素的所有組合的個
這里要注意排列和組合的區(qū)別和聯(lián)系,從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素,“按照一定的順序排成一列”與“不管怎樣的順序并成一組”這是有本質(zhì)區(qū)別的.
一、排列組合部分是中學數(shù)學中的難點之一,原因在于
(1)從千差萬別的實際問題中抽象出幾種特定的數(shù)學模型,需要較強的抽象思維能力;
(2)限制條件有時比較隱晦,需要我們對問題中的關(guān)鍵性詞(特別是邏輯關(guān)聯(lián)詞和量詞)準確理解;
(3)計算手段簡單,與舊知識聯(lián)系少,但選擇正確合理的計算方案時需要的思維量較大;
(4)計算方案是否正確,往往不可用直觀方法來檢驗,要求我們搞清概念、原理,并具有較強的分析能力.
二、兩個基本計數(shù)原理及應(yīng)用
(1)加法原理和分類計數(shù)法
1.加法原理
2.加法原理的集合形式
3.分類的要求
每一類中的每一種方法都可以獨立地完成此任務(wù);兩類不同辦法中的具體方法,互不相同(即分類不重);完成此任務(wù)的任何一種方法,都屬于某一類(即分類不漏)
(2)乘法原理和分步計數(shù)法
1.乘法原理
2.合理分步的要求
任何一步的一種方法都不能完成此任務(wù),必須且只須連續(xù)完成這n步才能完成此任務(wù);各步計數(shù)相互獨立;只要有一步中所采取的方法不同,則對應(yīng)的完成此事的方法也不同
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