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高中数学《2.1 排列与排列数》微课精讲+知识点+教案课件+习题 2021-07-30 04:06:27

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知识点:

定义:

从n个不同元素中取出m(m≤n)个按照一定顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。

排列数:

从n个不同元素中取出m(m≤n)个的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,记


视频教学:



练习:

1某年全国足球甲级联赛共有14个队参加,每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次,共进行多少场比赛?

2.一个火车站有8股岔道,停放4列不同的火车,有多少种不同的停放方法(假定每股岔道只能停放1列火车)?

3.一部纪录影片在4个单位轮映,每一单位放映1场,有多少种轮映次序?

4某信号兵用红、黄、蓝3面旗从上到下挂在竖直的旗杆上表示信号,每次可以任意挂1面、2面或3面,并且不同的顺序表示不同的信号,一共可以表示多少种不同的信号?

5位司机位售票员分配到四辆不同班次的公共汽车上,每一辆汽车分别有一位司机和一位售票员,共有多少种不同的分配方案?

67位同学站成一排

(1)甲、乙只能站在两端的排法共有多少种?   

(2)甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种?

(3)甲、乙两同学必须相邻的排法共有多少种? 

 (4)甲、乙和丙三个同学都相邻的排法共有多少种?

(5)甲、乙两同学必须相邻,而且丙不能站在排头和排尾的排法有多少种?

(6)甲、乙、丙三个同学必须站在一起,另外四个人也必须站在一起

(7)甲、乙两同学不能相邻的排法共有多少种?

(8)甲、乙和丙三个同学都不能相邻的排法共有多少种?

7.从10个不同的文艺节目中选6个编成一个节目单,如果某女演员的独唱节目一定不能排在第二个节目的位置上,则共有多少种不同的排法?

课件:


教案:

教学课题】 21.1.1排列与排列数公式(2)

教学班级

授课教师

授课类型】新

教学课时 2课时

教学方法】讲练结合  启发引导

教学目标

1、理解排列、排列数等基本概念,熟练运用这些基本概念解题;

      2、掌握解排列题的思想方法,适当地分类、分步、构造恰当的解法解决问题。

教学重点理解排列、排列数等基本概念。

教学难点运用解排列题的思想方法解决实际问题。

学习过程

一、复习提问:

1、排列的定义:从n个不同元素中,任取mmn)个,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。

n个不同元素中取出m个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素取出m个元素的排列数,用符号Anm表示。

根据排列的定义,它有两个要点:(1)从n个不同元素中任取m个;(2)按照一定顺序排成一列。所谓“按照一定的顺序排成一列”应该理解成是将m个元素放在m个不同的位置上。所以排列定义中的每个要点,可以简略地称之为一是元素,二是位置。

在确定排列的数目时,往往要借助于树图写出所有的排列。

2、排列数的计算公式:Anm=n(n-1)(n-2)…[n-(m-1)],等号右边是m个连续的正整数的积,第一项为n,成递减趋势。

排列数的化简公式:Anm=

规定:0!=1,Anm=n!=n(n-1)(n-2)·…·2·1

排列数公式的推导过程是分步计数原理的直接应用

二、典型例题

例1、a1a2,…,a7七个元素组成的全排列中

(1)a1在首位的有多少种?

(2)前两个位置上是a1a2(顺序固定)的有多少种?

(3)前两个位置上是a1a2(顺序不固定)的有多少种?

解题思路分析:

   (1)先满足特殊元素(a1)与特殊位置(首位),把a1放在首位,有A11种方法;再让其余6个元素在其余6个位置上作全排列,有A66种方法。这两个步骤完成以后,就得到所要求的排列。根据分步计数原理,有:

      A11A66=A66种方法

   (2)先把a1a2分别放在第一、二个位置上,满足a1a2在前两个位置上(顺序固定),有A11A11种方法;再让其余5个元素排在其余5个位置上作全排列,有A55种方法

∴ 共有A11A11A55=A55种方法

   (3)先把a1a2放在前两个位置上,由于顺序不固定,所以有A22种方法,再让其余5个元素在其余5个位置上作全排列,有A55种方法。

∴ 共有A22A55种方法

评注:计算Anm时,如果要求某一特殊元素必须放在某一特殊位置,那么先把这个元素放在这个特殊位置,这时元素少了1个,位置也少了1个,则问题转化为求的问题,这种情况可以推广到某r个元素必须分别在r个特殊位置上,其结果是

如果特殊的r个元素在特殊的r个位置上,又可以变换位置,在这种情况下,完成这一步骤的方法有Arr种,在这一步完成后,完成第二步有种方法,因此解这类问题的公式是

    例2、由a1a2,…,a7七个元素每次取出5个的排列中

(1)a1不在首位的有多少种?

(2)a1既不在首位,又不在末位的有多少种?

(3)a1a7既不在首位又不在末位的有多少种?

(4)a1不在首位,同时a7不在末位的有多少种?

解题思路分析:

   (1)首先满足特殊元素a1a1不在首位的排列可以分为两类:①不含a1:此时只需从a1以外的其它6个元素中取出5个放在5个位置上,有A65种;②含有a1a1不在首位的:先从4个位置中选出1个放在a1,再从a1以外的6个元素中选4个排在没有a1的位置上,共有A41A64

∴ 由分类计数原理,共有A65+A41A64

法二:把位置作为研究对象,第一步满足特殊位置(首位),从a1以外的6个元素中选1个排在首位,有A61种方法;第二步,从占据首位以外的6个元素中选4个排在除首位以外的其它4个位置上,有A64种方法,由分步计数原理,共有:

    A61A64种方法

法三:间接法,用减法原理:从总的可能情况中减去不符合要求的情况。不考虑a1在首位的要求,总的可能情况有A75种;a1在首位的,有A64种,所以,符合要求的A75-A64种。

   (2)把位置作为研究对象,先满足特殊位置,从a1以外的6个元素中选两个排在首末两个位置上,有A62种方法;再从未排上的5个元素中选3个排在中间3个位置上,有A53种方法,由分步计数原理,有A62A53种方法。

   (3)把位置作为研究对象。先从a1a7以外的5个元素中选两个排在首末两个位置,有A52种方法;再从末排上的5个元素选出3个排在中间3个位置上有A53种方法。

由分步计数原理,共有A52A53种方法。

   (4)用间接法。总的可能情况是A75种,减去a1在首位的A64种,再减去a7在末位的A64种。注意到a1在首位同时a7在末位的情况被减去了两次,所以还需补回一次A53种,所以结果是A75-2A64+A53种方法。

评注:本题第(1)题给出的三种方法是最常用的,在具体题目中还应该选择适当的方法。因为排列问题对思维的要求很高,所以用不同解法相互检验是防止错误结果的行之有效的方法。


三、总结规律:

排列应用主要是解决与实际问题有关的应用题。

这类问题从条件出发,分两类:一类是没有附加条件的排列问题;二类是有附加条件的排列问题。有附加条件的排列问题主要有两种:一是“在与不在”的问题,就是某一个或某几个元素在或不在某些特殊位置,一是“邻与不邻”问题,是指某些元素相邻或不相邻的问题,这类总是常用“捆绑法”或“插空法”。

解有附加条件 排列问题的基本思路:从元素出发或从位置出发称为“元素分析法”、“位置分析法”。

解有附加条件的排列问题的基本方法:

一是直接法,先从特殊元素或特殊位置出发,再考虑非特殊元素及非特殊位置,用分步计数原理;

二是间接法,先不考虑条件限制,求出排列总数,再求出不满足条件的排列数,前者与后者的差即为问题结论,也可称这种方法的原理为减法原理。

四、同步练习

(一)选择题

1、aN+,且a20,则(27-a)(28-a)(33-a)(34-a)可表示为

A、      B、      C、      D、

2、用1,2,3,…,9这9个数字组成数字不重复的三位数的个数是

A、27         B、84          C、504        D、729

    3、8个同学排成一排的排列数为m,8个同学排成前后两排(前排3个,后排5个)的排列数为n,则mn的大小关系是

A、m=n        B、mn        C、mn        D、nm2n

(二)填空题

11、根据条件,求x的值

(1)Ax5=12Ax3,则x=__________

   (2),则x=__________

12、7位同学站成一排,按下列要求,各有多少种不同排法(不求结果)。

(1)甲站在某一固定位置__________

(2)甲站中间,乙与甲相邻__________

(3)甲、乙相邻__________

(4)甲、乙两人不相邻 __________

(5)甲、乙、丙三个相邻__________

(6)甲、乙、丙三人中任何两人都不相邻__________

小结

掌握排列、排列数等基本概念, 理解排列题的思想方法,

适当地分类、分步、构造恰当的解法解决问题。

作业】P276    (3)(5)题。

反思

排列应用主要是解决与实际问题有关的应用题。这类问题从条件出发,一类是没有附加条件的排列问题;二类是有附加条件的排列问题。有附加条件的排列问题主要有两种:一是“在与不在”的问题,就是某一个或某几个元素在或不在某些特殊位置,一是“邻与不邻”问题,是指某些元素相邻或不相邻的问题,这类总是常用“捆绑法”或“插空法”。解有附加条件 排列问题的基本思路:从元素出发或从位置出发称为“元素分析法”、“位置分析法”。

 

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