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可以用怎样的数学模型来刻画?
1.2.1 排列-----导学案
[学习目标]
1.理解排列的概念(重点). 2.能利用计数原理推导排列数公式(难点). 3.会用排列数公式进行相关计算(重点). 【学习过程】 一 、自主学习 1、复习回顾
分类加法计数原理
做一件事情,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有m1种不同的方法, 在第二类办法中有m2种不同的方法,…,在第n类办法中有mn种不同的方法。 那么完成这件事共有 种不同的方法。 分步乘法计数原理
做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有m1种不同的方法,做第二步有m2种不同的方法, …,做第n步有mn种不同的方法,那么完成这件事有 种不同的方法。 2、阅读课本第14页至第20页,并完成导学案的自主学习 1. 排列的相关概念
(1)排列:一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素,按照 排成一列, 叫作从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.
(2)排列数:从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的 叫作从n个不同元素中取 出m个元素的排列数,用符号______表示.
温馨提示:
注意排列数公式的特征:m个连续自然数之积;其中最大因数是n,最小因数是n-m+1. 3. 课前小测
1、思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)a,b,c,d与a,d,b,c是不同的两个排列.( ) (2)同一个排列中,同一个元素不能重复出现.( )
(3)在一个排列中,若交换两个元素的位置,则该排列不发生变化.( ) 2.下面问题中,是排列问题的是( )
A.由1,2,3三个数字组成无重复数字的三位数
B.从40人中选5人组成篮球队 C.从100人中选2人抽样调查 D.从1,2,3,4,5中选2个数组成集合
4.A,B,C三名同学照相留念,成“一”字形排队,所有排列的方法种数为
( ) A.3 B.4 C.6 D.12
5.从n个人中选出2个,分别从事两项不同的工作,若选派的种数为72,则n的值为( ) A.6 B.8 C.9 D.12 二、新课探究
问题1:从甲、乙、丙3名同学中选出2名参加一项活动,其中1名同学参加上午的活动,另名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法?
问题2:从1,2,3,4这4个数中,每次取出3个排成一个三位数,共可得到多少个不同的三位数?
上面两个问题有什么共同特征?
排列的定义:一般的,从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。排列的特征:(1)排列问题实际包含两个过程: ① ② (2)两个排列相同的条件:
① ② 排列中的注意点:
1、元素不能重复。n个中不能重复,m个中也不能重复。(互异性)
2、“按一定顺序”就是与位置有关,这是判断一个问题是否是排列问题的关键。(有序性) 3、两个排列相同,当且仅当这两个排列中的元素完全相同,而且元素的排列顺序也完全相同。 4、m=n时的排列叫全排列。
5、为了使写出的所有排列情况既不重复也不遗漏,最好采用“树形图”。
概念训练
例1 下列问题中哪些是排列问题?
(1)10名学生中抽2名学生开会的选法;(2)10名学生中选2名做正、副组长的选法;
(3)从2,3,5,7,11中任取两个数相乘积的个数;(4)从2,3,5,7,11中任取两个数相除商的个数; (5)20位同学互通一次电话的次数;(6)以圆上的10个点为端点作弦的条数; (7)以圆上的10个点中的某一点为起点,作过另一个点的射线的条数;
(8)有10个车站,共需要多少种车票;(9)安排5个学生为班里的5个班干部,每人一个职位. 问题3 那些是全排列?
排列数:从n个不同的元素中取出m( )个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同的元素中取出m个元素的排列数。用符号 表示。
“排列”和“排列数”有什么区别和联系?
“一个排列”是指:从n个不同元素中,任取m个元素按照一定的顺序排成一列,不是 ;
“排列数”是指从n个不同元素中,任取m个元素的所有排列的个数,是一个 ;所以符号 只表示排列数,而不表示具体的排列.
问题1 中是求从3个不同元素中取出2个元素的排列数,记为: 问题2 中是求从4个不同元素中取出3个元素的排列数,记为: 从n个不同元素中取出2个元素的排列数是多少? 一般地
可以这样计算:
排列数公式: 观察排列数公式有何特征:
(1)第一个因数是n,后面每一个因数比它前面一个因数少1.(2)最后一个因数是n-m+1. (3)共有m个因数.
n个不同元素全部取出的一个排列,叫做n个元素的一个全排列,这时公式中的n=m,即有:
就是说,n个不同元素全部取出的排列数,等于正整数1到n的连乘积, 正整数1到n的连乘积,叫做n的阶乘,用n!表示,
所以n个不同元素的全排列数公式可以写成 另外,我们规定 0!=1
3
5(3)A1813
公式训练 例2 计算:(1)A10 (2)A18
18A13
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练习 用排列数公式表示:
(1) 91011......99 (2) 1314......(n1)n
(3) (xa)(xa1)......(x16) (x,aN,xa16)
补充训练、课本第20页第2、4题;课本第27页第3题
排列数公式之简单应用
例4 某年全国足球甲级(A组)联赛共有14个队参加,每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次,求总共要进行多少场比赛.
例5(1)从5本不同的书中选3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法? (2)从5种不同的书中买3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?
五、拓展训练
1 特殊元素、特殊位置问题----------有限制条件的排列问题
例6 用 0 到 9 这十个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?
变式练习 用0,1,2,3,4,5可组成多少个无重复数字的 1) 五位数; 2)六位偶数; 3)大于213045的自然数. 例7 ⑴7位同学站成一排,共有多少种不同的排法?
⑵ 7位同学站成一排,其中甲站在中间的位置,共有多少种不同的排法? ⑶ 7位同学站成一排,其中甲不站在首位,共有多少种不同的排法? (4)7位同学站成一排.甲、乙只能站在两端的排法共有多少种?
(5)7位同学站成一排,甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种? (6)若甲不在排头,乙不在排尾,有多少种不同的排法? (7)7位同学站成两排(前3后4),共有多少种不同的排法?
2 相邻问题---有限制条件的排列问题 (8)甲、乙两同学相邻的排法共有多少种? 3 不相邻问题(9)甲、乙两同学不能相邻的排法共有多少种?
(10)甲、乙和丙三个同学都不能相邻的排法共有多少种?
(11)甲、乙、丙按指定顺序排列。
六、课堂小练
练习1 若有四个男孩和三个女孩站成一排照相:
⑴若其中的A小孩必须站在B小孩的左边,有多少种不同的排法?
⑵若三个女孩要站在一起,四个男孩也 要站在一起,有多少种不同的排法? ⑶若三个女孩互不相邻,有多少种不同的排法?
练习2 某人射击8枪,命中4枪,4枪命种恰好3枪连在一起的不同种数有多少?
练习3 一排8个座位,3人去坐,每人两边至少有一个空座的坐法有多少种 ?
练习4 一排长椅上共有10个座位,现有4人就座,恰有五个连续空位的坐法种数有多少种 ?
练习5 同室4名学生各写一张贺卡,放在一起,然后各人从中各拿一张,但均不能拿自己写的那张,共有多少种拿法?
练习6 三名女生和五名男生排成一排, ⑴如果女生全排在一起,有多少种不同排法? ⑵如果女生全分开,有多少种不同排法?
⑶如果两端都不能排女生,有多少种不同排法?
⑷如果两端不能都排女生,有多少种不同排法?
七、课堂小结 1、排列的特征:
一个是“取出元素”;二是“按照一定顺序排列”;“一定顺序”就是与位置有关;这也是判断一个问题是不是排列问题的重要标志。根据排列的定义,两个排列相同,且仅当两个排列的元素完全相同,而且元素的排列顺序也相同.了解排列数的意义,掌握排列数公式及推导方法,从中体会“化归”的数学思想,并能运用排列数公式进行计算。
3、对有约束条件的排列问题,应注意如下类型:⑴某些元素不能在或必须排列在某一位置; ⑵某些元素要求连排(即必须相邻);⑶某些元素要求分离(即不能相邻); 3、基本的解题方法:
⑴ 有特殊元素或特殊位置的排列问题,通常是先排特殊元素或特殊位置,称为优先处理特殊元素(位置)法“优限法”;⑵ 某些元素要求必须相邻时,可以先将这些元素看作一个元素,与其他元素排列后,再考虑相邻元素的内部排列,这种方法称为“捆绑法”;⑶某些元素不相邻排列时,可以先排其他元素,再将这些不相邻元素插入空挡,这种方法称为“插空法”。
八、课后作业
1、 某天课表共六节课,要排政治、语文、数学、物理、化学、体育共六门课程,如果第一节不排体育,最后一节不排数学,共有多少种不同的排课方法?
2、 某校高三年级举行一次演讲赛共有10位同学参赛,其中一班有3位,二班有2位,其它班有5位,若采用抽签的方式确定他们的演讲顺序,则一班有3位同学恰好被排在一起(指演讲序号相连),而二班的2位同学没有被排在一起的概率为多少? 3、 在由数字0,1,2,3,4,5所组成的没有重复数字的四位数中,不能被5整除的数共有 个.
4、用1、2、3、4、5、6、7、8组成没有重复数字的八位数,要求1和2相邻,3与4相邻,5与6相邻,而7与8不相邻,这样的八位数共有 个.(用数字作答)
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