编者导读:发布时间:2005年10月20日 19时15分 排列组合问题主要依据分类计数原理和分步计数原理,其本身应用的知识并不多,但由于题目灵活多样,在各级各类考试中经常出现,在数学竞赛活动中尤其突出。其解题方法也多种多样,归纳起来,我们一般可用下面的方法来解决。 一、列举法: 例1、从0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这10个数中取出3个数,使其和为不小于10的偶数,不同的取法有 。(1998年全国高中数学联赛) 解:从10个数中取出3个数,使其和为偶数,则这三个数都为偶数或一个偶数二个奇数。当三个数都为偶数时,有种取法;当有一个偶数二个奇数时,有
发布时间:2005年10月20日 19时15分
排列组合问题主要依据分类计数原理和分步计数原理,其本身应用的知识并不多,但由于题目灵活多样,在各级各类考试中经常出现,在数学竞赛活动中尤其突出。其解题方法也多种多样,归纳起来,我们一般可用下面的方法来解决。
一、列举法:
例1、从0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这10个数中取出3个数,使其和为不小于10的偶数,不同的取法有 。(1998年全国高中数学联赛)
解:从10个数中取出3个数,使其和为偶数,则这三个数都为偶数或一个偶数二个奇数。当三个数都为偶数时,有
种取法;当有一个偶数二个奇数时,有
种取法。要使其和为不小于10的偶数。我们把和为小于10的偶数列举出来,有如下9种不同取法:(0,1,3),(0,1,5),(0,1,7),(0,3,5),(0,2,4),(0,2,6),(1,2,3),(1,2,5),(1,3,4)。因此,符合题设要求的取法有
+
-9=51种。
例2、设ABCDEF为正六边形,一只青蛙开始在顶点A处,它每次可随意地跳到相邻两顶点之一。若在5次之内跳到D点,则停止跳动;若5次之内不能到达D点,则跳完5次也停止跳动。那么这只青蛙从开始到停止,可能出现的不同跳法共 种。(1997年全国高中数学联赛)
解:如图:

青蛙不能经过跳1次、2次或4次到达D点。故青蛙的跳法只有下列两种:
(1)青蛙跳3次到达D点,有ABCD,AFED两种跳法。
(2)青蛙一共跳5次后停止,那么,前3次的跳法一定不到达D,只能到达B或F,则共有AFEF,AFAF,ABAF,ABCB,ABAB,AFAB这6种跳法。随后的两次跳法各有四种,比如由F出发的有:FEF,FED,FAF,FAB共四种。因此这5次跳法共有6
4=24种不同跳法。
一共有2+24=26种不同跳法。
二、分类讨论:
在排列组合问题中,利用分类讨论来解决问题最为常见。如何分类、分几类成为解题的关键。下面举例说明。
例3、如图:在一个正六边形的六个区域栽种观赏植物,要求同一块中种同一种植物,相邻的两块种不同的植物,现有4种不同植物可供选择,则有 种栽种方案?(2001年全国高中数学联赛)

解:由题意,要求同一块中种同一种植物,相邻的两块种不同的植物。则可先考虑A、C、E.因此作如下分类:
(1)若A、C、E种同一种植物,此时共有4
3
3
3=108种方法。
(2)若A、C、E种二种植物,此时共有3
4
3
3
2
2=432种方法。
(3)若A、C、E种三种植物,此时共有
2
2
2=192种方法。
所以共计有108+432+192=732种方法。
例4、从给定的六种不同颜色中选用若干种颜色,将一个正方体的六个面染色,每面恰染一种颜色,每两个具有公共棱的面染成不同的颜色。则不同的染色方案共有 种。
(注:如果我们对两个相同的正方体染色后,可以通过适当的翻转,使得两个正方体的上、下、左、右、前、后六个对应面的染色都相同,那么,我们就说这两个正方体的染色方案相同。)(1996年全国高中数学联赛)
解:本题情况较为复杂,我们对用了多少种颜色进行分类讨论。
(1)若只用三种颜色,从六种不同颜色中选用3种颜色有
种选法。由于每两个具有公共棱的面染成不同的颜色,则正方体的相对面均为同色,由正方体的对称性知这样的染色方案只有一种。因此共有
=20种不同的染色方案。
(2)若只用四种颜色,从六种不同颜色中选用4种颜色有
种选法。则仅有一个相对面不同色,共有
种不同的涂法。因此共有

=90种不同的染色方案。
(3)若只用五种颜色,从六种不同颜色中选用5种颜色有
种选法。则仅有一个相对面同色,不妨定为上、下底面,其有
种涂法。再涂侧面,有3种涂法。因此共有


3=90种不同的染色方案。
(4)用六种不同颜色来涂色。则六个面的颜色均不相同,假想颜色已经涂好,我们可以通过适当的翻转,使上底面均为同一种颜色(例如红色),再考虑下底面,则一定有5种不同的颜色。对下底面是同一种颜色的(例如蓝色),再用余下的四种颜色来涂侧面,有
种涂法。因此共有5
3!=30种不同的染色方案。
一共有20+90+90+30=230种不同的染色方案。