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例7.(1)平面内有10 个点,以其中每2 个点为端点的线段共有多少条?
(2)平面内有 10 个点,以其中每 2 个点为端点的有向线段共有多少条?
解:(1)以平面内 10 个点中每 2 个点为端点的线段的条数,就是从10个不同的元素中取出2个元素的组合数,即线段共有
C210?10?91?2?45(条).
(2)由于有向线段的两个端点中一个是起点、另一个是终点,以平面内10个点中每 2 个点为端点的有向线段的条数,就是从10个不同元素中取出2个元素的排列数,即有向线段共有
A210?10?9?90(条).
例8.在 100 件产品中,有 98 件合格品,2 件次品.从这 100 件产品中任意抽出 3 件 . (1)有多少种不同的抽法?
(2)抽出的 3 件中恰好有 1 件是次品的抽法有多少种?
(3)抽出的 3 件中至少有 1 件是次品的抽法有多少种?
解:(1)所求的不同抽法的种数,就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有
C3100?100?99?981?2?3= 161700 (种).
1 (2)从2 件次品中抽出 1 件次品的抽法有C2种,从 98 件合格品中抽出 2 件合格品的抽法有CC2?C1298种,因此抽出的 3 件中恰好有 1 件次品的抽法有
298=9506(种).
(3)解法 1 从 100 件产品抽出的 3 件中至少有 1 件是次品,包括有1件次品和有 2 件
1次品两种情况.在第(2)小题中已求得其中1件是次品的抽法有C2?C298种,因此根据分类
加法计数原理,抽出的3 件中至少有一件是次品的抽法有
C2?C12982+C2?C198=9 604 (种) .
解法2 抽出的3 件产品中至少有 1 件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3 件的抽法种数减去3 件中都是合格品的抽法的种数,即
C100?C3398=161 700-152 096 = 9 604 (种).
说明:“至少”“至多”的问题,通常用分类法或间接法求解。 变式:按下列条件,从12人中选出5人,有多少种不同选法?
(1)甲、乙、丙三人必须当选; (2)甲、乙、丙三人不能当选; (3)甲必须当选,乙、丙不能当选; (4)甲、乙、丙三人只有一人当选; (5)甲、乙、丙三人至多2人当选; (6)甲、乙、丙三人至少1人当选; 例9.(1)6本不同的书分给甲、乙、丙3同学,每人各得2本,有多少种不同的分法?
222解:C6?C4?C2?90.
(2)从5个男生和4个女生中选出4名学生参加一次会议,要求至少有2名男生和1名女生参加,有多少种选法?
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解:问题可以分成2类:
第一类 2名男生和2名女生参加,有C52C42?60中选法;
1第二类 3名男生和1名女生参加,有C53C4?40中选法 依据分类计数原理,共有100种选法 11错解:C52C4C6?240种选法引导学生用直接法检验,可知重复的很多 例10.4名男生和6名女生组成至少有1个男生参加的三人社会实践活动小组,问组成方法共有多少种?
1解法一:(直接法)小组构成有三种情形:3男,2男1女,1男2女,分别有C43,C42?C6,
C4?C6,
112?C6=100种方法. 所以,一共有C43+C42?C6+C41233?C6?100 解法二:(间接法)C10mn?m组合数的性质1:Cn?Cn.
一般地,从n个不同元素中取出m个元素后,剩下n?m个元素.因为从n个不同元素中取出m个元素的每一个组合,与剩下的n ? m个元素的每一个组合一一对应,所以从n个....
不同元素中取出m个元素的组合数,等于从这n个元素中取出n ? m个元素的组合数,即:
Cn?Cnmn?m.在这里,主要体现:“取法”与“剩法”是“一一对应”的思想 证明:∵Cnn?m?又 Cnm?n!n!(n?m)![n?(n?m)]!?n!m!(n?m)!
m!(n?m)!,∴Cn?Cnmn?m 0说明:①规定:Cn?1;
②等式特点:等式两边下标同,上标之和等于下标; ③此性质作用:当m?例如C2002=C200220012002?20011n2时,计算Cn可变为计算Cnmn?m,能够使运算简化.
=C2002=2002;
xy ④Cn?Cn?x?y或x?y?n.
2.组合数的性质2:Cn?1=Cn+Cnmmm?1.
m一般地,从a1,a2,?,an?1这n+1个不同元素中取出m个元素的组合数是Cn?1,这些组
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合可以分为两类:一类含有元素a1,一类不含有a1.含有a1的组合是从a2,a3,?,an?1这n个元素中取出m ?1个元素与a1组成的,共有Cnm?1个;不含有a1的组合是从a2,a3,?,an?1这
n个元素中取出m个元素组成的,共有Cnm个.根据分类计数原理,可以得到组合数的另一个
性质.在这里,主要体现从特殊到一般的归纳思想,“含与不含其元素”的分类思想. 证明:Cnm?Cnm?1?n!m!(n?m)!?n!(m?1)![n?(m?1)]!(n?1)!m!(n?m?1)! ?n!(n?m?1)?n!m
m!(n?m?1)!m ?(n?m?1?m)n!?m!(n?m?1)!?Cn?1
∴Cnm?1=Cnm+Cnm?1.
说明:①公式特征:下标相同而上标差1的两个组合数之和,等于下标比原下标多1而上标与大的相同的一个组合数;
②此性质的作用:恒等变形,简化运算 例11.一个口袋内装有大小不同的7个白球和1个黑球, (1)从口袋内取出3个球,共有多少种取法?
(2)从口袋内取出3个球,使其中含有1个黑球,有多少种取法? (3)从口袋内取出3个球,使其中不含黑球,有多少种取法?
332323解:(1)C8?56,或C8?C7?C7,;(2)C7?21;(3)C7?35.
3456例12.(1)计算:C7?C7?C8?C9;
(2)求证:Cm?2=Cm+2Cm+Cmnnn?1n?2.
4565664解:(1)原式?C8?C8?C9?C9?C9?C10?C10?210;
nn?1n?1n?2nn?1n证明:(2)右边?(Cm?Cm)?(Cm?Cm)?Cm?1?Cm?1?Cm?2?左边 例13.解方程:(1)C13x?1?C132x?3;(2)解方程:Cx?2?Cx?2?x?2x?3110Ax?3.
3解:(1)由原方程得x?1?2x?3或x?1?2x?3?13,∴x?4或x?5,
?1?x?1?13?? 又由?1?2x?3?13得2?x?8且x?N,∴原方程的解为x?4或x?5 ???x?N上述求解过程中的不等式组可以不解,直接把x?4和x?5代入检验,这样运算量小得多.
(2)原方程可化为Cx?3?x?2110Ax?3,即Cx?3?35110Ax?3,∴
3(x?3)!5!(x?2)!?(x?3)!10?x!,
∴
1120(x?2)!?110?x(x?1)?(x?2)!,
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∴x2?x?12?0,解得x?4或x??3, 经检验:x?4是原方程的解 例14.证明:Cm?Cn?Cm?Cm?p。
证明:原式左端可看成一个班有m个同学,从中选出n个同学组成兴趣小组,在选出的n个同学中,p个同学参加数学兴趣小组,余下的n?p个同学参加物理兴趣小组的选法数。原式右端可看成直接在m个同学中选出p个同学参加数学兴趣小组,在余下的m?p个同学中选出n?p个同学参加物理兴趣小组的选法数。显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立。
m1m?1m0m例15.证明:Cn0Cm。 ?CnCm?…?CnCm?Cm?n(其中n?m)
nppn?p证明:设某班有n个男同学、m个女同学,从中选出m个同学组成兴趣小组,可分为m?1类:男同学0个,1个,?,m个,则女同学分别为m个,m?1个,?,0个,共有
mm1m?1m0?CnCm???CnCm。又由组合定义知选法数为Cm?n,故等式成立。 选法数为Cn0Cm123nn?1?2Cn?3Cn?…?nCn?n2。 例16.证明:Cn123n1112131n证明:左边=Cn?2Cn?3Cn???nCn=C1Cn?C2Cn?C3Cn???CnCn,
其中CiCn可表示先在n个元素里选i个,再从i个元素里选一个的组合数。设某班有n个同学,选出若干人(至少1人)组成兴趣小组,并指定一人为组长。把这种选法按取到的人数i分类
2,(i?1,?,n),则选法总数即为原式左边。现换一种选法,先选组长,有n种选法,再决
1i定剩下的n?1人是否参加,每人都有两种可能,所以组员的选法有2n?1种,所以选法总数为
n2n?1种。显然,两种选法是一致的,故左边=右边,等式成立。
122232nn?2例17.证明:Cn?2Cn?3Cn?…?nCn?n(n?1)2。
2i11i证明:由于iCn?CiCiCn可表示先在n个元素里选i个,再从i个元素里选两个(可
重复)的组合数,所以原式左端可看成在例3指定一人为组长基础上,再指定一人为副组长(可兼职)的组合数。对原式右端我们可分为组长和副组长是否是同一个人两种情况。若组长和副组长是同一个人,则有n2种选法。∴共有n2n?1n?1种选法;若组长和副组长不是同一个人,则有n(n?1)2?n(n?1)2n?2n?2+n(n?1)2n?2种选法。显然,两种选法是一致的,故左
边=右边,等式成立。
例18.第17届世界杯足球赛于2002年夏季在韩国、日本举办、五大洲共有32支球队有幸参加,他们先分成8个小组循环赛,决出16强(每队均与本组其他队赛一场,各组一、二名晋级16强),这支球队按确定的程序进行淘汰赛,最后决出冠亚军,此外还要决出第三、四名,问这次世界杯总共将进行多少场比赛?
答案是:8C4?8?4?2?2?64,这题如果作为习题课应如何分析 2育星教育网——中学语文资源站(www.ht88.com)资源,未经授权,禁止用于任何商业目的。
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