湘教版(2019)选择性必修 第一册第4章 计数原理4.2 排列课文配套课件ppt
展开1.通过实例理解排列的概念.2.能应用排列知识解决简单的实际问题.
通过学习排列的概念,发展学生的数学抽象及逻辑推理素养.
课前预习教材必备知识探究
课堂研析题型关键能力提升
课后分层精练核心素养达成
KEQIANYUXIJIAOCAIBIBEIZHISHITANJIU
课前预习教材 必备知识探究
1.排列的定义一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个不同的元素,按照____________排成一列,叫作从____个不同元素中取出_____个元素的一个排列.温馨提醒 排列定义中有两层含义:一是“取出元素”,二是“按照一定的顺序排成一列”.
2.排列相同的条件两个排列相同的充要条件:(1)两个排列的______完全相同;(2)元素的排列______也相同.
1.思考辨析,判断正误(1)123与321是相同的排列.( )提示 两个排列的元素相同,顺序不同也不是相同的排列.(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.( )提示 在一个排列中,若交换两个元素的位置,则该排列与原来的排列不同.(4)从1,2,3,4中任选两个元素,就组成一个排列.( )提示 从1,2,3,4中任选两个元素并按照一定的顺序排成一列,才能组成一个排列.
2.从1,2,3,4四个数字中,任选两个数做加、减、乘、除运算,分别计算它们的结果,在这些问题中,有几种运算可以看作排列问题( )A.1种 B.3种 C.2种 D.4种解析 因为加法和乘法满足交换律,所以选出两个数做加法和乘法时,结果与两数字位置无关,故不是排列问题,而减法、除法与两数字的位置有关,故是排列问题.
3.从甲、乙、丙三人中选两人站成一排的所有站法为( )A.甲乙,乙甲,甲丙,丙甲B.甲乙丙,乙丙甲C.甲乙,甲丙,乙甲,乙丙,丙甲,丙乙D.甲乙,甲丙,乙丙解析 选出两人,且两人的不同顺序都要考虑.
4.从5名同学中选出正、副组长各1名,有__________种不同的选法(用数字作答).解析 从5名同学中选出正、副组长各1名,即从5个不同元素中选出2个元素进行排列,不同的选法种数为5×4=20.
KETANGYANXITIXING GUANJIANNENGLITISHENG
课堂研析题型 关键能力提升
例1 判断下列问题是否为排列问题.(1)北京、上海、天津三个民航站之间的直达航线的飞机票的价格(假设来回的票价相同);(2)选2个小组分别去植树和种菜;(3)选2个小组去种菜;(4)选10人组成一个学习小组;(5)选3个人分别担任班长、学习委员、生活委员;(6)某班40名学生在假期相互通信.
解 (1)中票价只有三种,虽然机票是不同的,但票价是一样的,不存在顺序问题,所以不是排列问题.(2)植树和种菜是不同的,存在顺序问题,属于排列问题.(3),(4)不存在顺序问题,不属于排列问题.(5)中每个人的职务不同,例如甲当班长与当学习委员是不同的,存在顺序问题,属于排列问题.(6)A给B写信与B给A写信是不同的,所以存在着顺序问题,属于排列问题.所以在上述各题中(2),(5),(6)属于排列问题.
训练1 下列问题是排列问题吗?(1)从班上50名学生中选出6人去参加数学竞赛;(2)从数字5,6,7,8中任取两个不同的数字作幂运算;(3)会场有50个座位,要求选出3个座位有多少种方法?若选出3个座位安排3位客人入座,又有多少种方法?解 (1)不是;(2)是;(3)第一问不是,第二问是.理由:(1)不存在顺序问题;(2)进行幂运算时,两数谁作底数,谁作指数不一样,此时与位置有关;(3)选出3个座位与顺序无关,“入座”问题同“排队”,与顺序有关,故选3个座位安排3位客人入座是排列问题.
例2 (1)从1,2,3,4四个数字中任取两个数字组成无重复数字的两位数,一共可以组成多少个?(2)写出从4个元素a,b,c,d中任取3个元素的所有排列.解 (1)由题意作“树状图”,如下.
故组成的所有两位数为12,13,14,21,23,24,31,32,34,41,42,43,共有12个.(2)由题意作“树状图”,如下.
故所有的排列为abc,abd,acb,acd,adb,adc,bac,bad,bca,bcd,bda,bdc,cab,cad,cba,cbd,cda,cdb,dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.
训练2 写出A,B,C,D四名同学站成一排照相,A不站在两端的所有可能站法.解 由题意作“树状图”,如下,
故所有可能的站法是BACD,BADC,BCAD,BDAC,CABD,CADB,CBAD,CDAB,DABC,DACB,DBAC,DCAB.
题型三 排列的简单应用
例3 用具体数字表示下列问题.(1)从100个两两互质的数中取出2个数,其商的个数;(2)由0,1,2,3组成的能被5整除且没有重复数字的四位数的个数;(3)有4名大学生可以到5家单位实习,若每家单位至多招1名实习生,每名大学生至多到1家单位实习,且这4名大学生全部被分配完毕,其分配方案的个数.解 (1)从100个两两互质的数中取出2个数,分别作为商的分子和分母,其商共有100×99=9 900(个).(2)因为组成的没有重复数字的四位数能被5整除,所以这个四位数的个位数字一定是“0”,故确定此四位数,只需确定千位数字、百位数字、十位数字即可,共有3×2×1=6(个).(3)可以理解为从5家单位中选出4家单位,分别把4名大学生安排到4家单位,共有5×4×3×2=120(个)分配方案.
训练3 (1)有7本不同的书,从中选3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?(2)有7种不同的书,要买3本送给3名同学,每人各1本,共有多少种不同的送法?解 (1)从7本不同的书中选3本送给3名同学,相当于从7个不同元素中任取3个元素的一个排列,所以共有7×6×5=210(种)不同的送法.(2)从7种不同的书中买3本书,这3本书并不要求都不相同,根据分步乘法计数原理知,共有7×7×7=343(种)不同的送法.
1.两个知识点(1)排列的定义;(2)相同排列的两个条件:①元素相同,②顺序相同.2.两种方法(1)判断一个具体问题是否为排列问题的方法;(2)利用“树状图”法解决简单排列问题的方法.3.易错点:判断是否为排列问题的关键是:选出的元素在被安排时,是否与顺序有关.若与顺序有关,就是排列问题,否则就不是排列问题.
KEHOUFENCENGJINGLIANHEXINSUYANGDACHENG
课后分层精练 核心素养达成
1.(多选)下面问题中,不是排列问题的是( )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个数组成集合解析 选项A中组成的三位数与数字的排列顺序有关,选项B,C,D只需取出元素即可,与元素的排列顺序无关.
2.甲、乙、丙三人排成一排去照相,甲不站在排头的所有排列种数为( )A.6 B.4 C.8 D.10解析 列“树状图”如下:
故共有丙甲乙,丙乙甲,乙甲丙,乙丙甲4种排列方法.
3.从2,3,5,7四个数中任选两个分别相除,则得到的不同结果有( )A.6个 B.10个 C.12个 D.16个解析 不同结果有4×3=12(个).
4.四张卡片上分别标有数字“2”“0”“1”“1”,则由这四张卡片可组成不同的四位数的个数为( )A.6 B.9 C.12 D.24解析 组成的四位数列举如下:1 012,1 021,1 102,1 120,1 201,1 210,2 011,2 101,2 110,共9个.
5.(多选)下列问题中是排列问题的是( )A.从甲、乙、丙三名同学中选出两名分别参加数学、物理兴趣小组B.从甲、乙、丙三名同学中选出两人参加一项活动C.从a,b,c,d中选出3个字母D.从1,2,3,4,5这五个数字中取出2个数字组成一个两位数解析 由排列的定义知AD是排列问题.
6.某高三毕业班有40人,同学之间彼此给对方仅写一条毕业留言,那么全班共写了__________条毕业留言(用数字作答).解析 根据题意,得40×39=1 560,故全班共写了1 560条毕业留言.
7.2022年北京车展期间,某调研机构准备从6人中选2人去调查E3馆、E4馆的参观人数,则不同的安排方法种数为__________.解析 由题意可知,问题为从6个元素中选2个元素的排列问题,所以安排方法有6×5=30(种).
8.考生甲填报某高校专业意向,打算从5个专业中挑选3个,分别作为第一,第二,第三志愿,则总共有________种不同的填法.解析 从5个专业中挑选3个,分别作为第一,第二,第三志愿,这是个排列问题.所以总共的填法有5×4×3=60(种).
9.判断下列问题是否为排列问题:(1)从1到10十个自然数中任取两个数组成直角坐标平面内的点的坐标,可得多少个不同的点的坐标?
(2)从10名同学中任抽两名同学去学校开座谈会,有多少种不同的抽取方法?
解 (1)由于取出的两数组成点的坐标与哪一数作横坐标,哪一数作纵坐标的顺序有关,所以这是一个排列问题.(2)因为任何一种从10名同学抽取两人去学校开座谈会的方式不用考虑两人的顺序,所以这不是排列问题.
解 (3)因为从一门进,从另一门出是有顺序的,所以是排列问题.
10.京沪高速铁路自北京南站至上海虹桥站,双线铁路全长1 318公里,途经北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海7个省市,设立包括北京南、天津西、济南西、南京南、苏州北、上海虹桥等在内的21个车站,计算铁路部门要为这21个车站准备多少种不同的高铁票?解 对于两个高铁站A和B,从A到B的高铁票与从B到A的高铁票不同,因为每张票对应一个起点站和一个终点站,因此,准备的高铁票的种数应为从21个不同元素中,每次取出2个不同元素的排列的个数,为21×20=420.所以一共需要为这21个车站准备420种不同的高铁票.
11.从1,3,5,7,9这五个数中,每次取出两个不同的数分别记为a,b,共可得到lg a-lg b的不同值的个数是( )A.9 B.10 C.18 D.20
12.从a,b,c,d,e五个元素中每次取出三个元素,可组成_____个以b为首的不同的排列,它们分别是____________________________________________________________.
bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed
解析 画出树状图如下:
可知共12个,它们分别是bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed.
13.从集合{1,2,3,…,20}中任选出3个不同的数,使这3个数成等差数列,这样的等差数列可以有多少个?解 设a,b,c∈N+,且a,b,c成等差数列,则a+c=2b,由此可以得出a+c应是偶数.因此从1到20这20个自然数中任选3个数成等差数列.则第一个数与第三个数必同时为偶数或同时为奇数,而1到20这20个自然数中有10个偶数和10个奇数,当第一个数a和第三个数c选定后,中间的数b也就唯一确定了,所以选法只有两类:①a与c都是偶数,有10×9种选法;②a与c都是奇数,有10×9种选法.根据分类计数原理选出3个不同的数成等差数列,这样的等差数列有10×9+10×9=180(个).
14.为亮化城市,现在要把一条路上7盏灯全部改装成彩色路灯,如果彩色路灯有红、黄、蓝共三种颜色,在安装时要求相同颜色的路灯不能相邻,而且每种颜色的路灯至少要有2盏,那么有多少种不同的安装方法?解 由题意知,每种颜色的路灯至少要有2盏,故这三种颜色的路灯的分配情况只能是2,2,3的形式.不妨设红的3个,七个位置分别用1,2,3,4,5,6,7表示,那么红的可以排135,136,137,146,147,157,246,247,257,357,共10种,
其中135,136,146,247,257,357会留下4个空,两个不相邻,两个相邻,连续的不能安装一样的颜色,那么就必须一蓝一黄,剩下两个一黄一蓝安装到剩下两个不相邻的空里,各4种安装方法.147留4个空,两个两个相邻,共4种安装方法.137,157,四个空中3个相邻,一个分开,各2种安装方法.246,四个空都分开,有6种安装方法.所以共有6×4+1×4+2×2+1×6=38(种),当黄或蓝有3个时,总数一样,故一共有3×38=114(种)不同的安装方法.
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