1.1.分类加法计数原理与分步乘法计数原理(习题课)

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第一章计数原理1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理(习题课)一、分类计数原理完成一件事,有n类办法.在第1类办法中有m1种不同的方法,在第2类方法中有m2种不同的方法,……,在第n类方法中有mn种不同的方法,则完成这件事共有2)首先要根据具体的问题确定一个分类标准,在分类标准下进行分类,然后对每类方法计数.1)各类办法之间相互独立,都能独立的完成这件事,要计算方法种数,只需将各类方法数相加,因此分类计数原理又称加法原理说明N=m1+m2+…+mn种不同的方法基本知识二、分步计数原理完成一件事,需要分成n个步骤。做第1步有m1种不同的方法,做第2步有m2种不同的方法,……,做第n步有mn种不同的方法,则完成这件事共有2)首先要根据具体问题的特点确定一个分步的标准,然后对每步方法计数.1)各个步骤相互依存,只有各个步骤都完成了,这件事才算完成,将各个步骤的方法数相乘得到完成这件事的方法总数,又称乘法原理说明N=m1×m2×…×mn种不同的方法基本知识例1.三个比赛项目,六人报名参加。1)每人参加一项有多少种不同的方法?2)每项1人,每人参加的项数不限,有多少种不同的方法?3)每项1人,且每人至多参加一项,有多少种不同的方法?6(1)3729(3)6541203(2)6216例题讲解例2.设集合A={1,2,3,4},B={5,6,7},则从A到B的共有多少个不同映射?二、映射个数问题:例题讲解变式:设集合A={1,2,3,4},B={5,6,7},则从B到A的共有多少个不同映射?43813464三.子集问题规律:n元集合的不同子集有个。12{,,...,}nAaaa2n变式:集合A={a,b,c,d,e},它的子集个数为,真子集个数为,非空子集个数为,非空真子集个数为。例3:n元集合的不同子集有多少个?12{,,...,}nAaaa52125125225例题讲解例4:24有多少个正约数?其中偶约数有多少个?四.约数问题例题讲解3242331118正约数有个,其中偶约数有6个.例5:如图,要给地图A、B、C、D四个区域分别涂上3种不同颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,不同的涂色方案有多少种?五.涂色问题:例题讲解解:按地图中A、B、C、D四个区域依次分四步完成,第一步,给区域A涂色,有3种涂法;第二步,给区域B涂色,有2种涂法;第三步,给区域C涂色,有1种涂法;第四步,给区域D涂色,有1种涂法;所以根据乘法原理,得到不同的涂色方案种数共有N=3×2×1×1=6种。例题讲解1、如图,要给地图A、B、C、D四个区域分别涂上3种不同颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,不同的涂色方案有多少种?若用2色、4色、5色等,结果又怎样呢?答:它们的涂色方案种数分别是0、4×3×2×2=48、5×4×3×3=180种等。思考:引申:2、将红、黄、绿、黑4种不同的颜色涂入右图中的五个区域内,要求相邻的两个区域的颜色都不相同,则有多少种不同的涂色方法。ABCDE解法1:按地图中B、D区域是否同色分两类完成,第一类,B、D同色,有4×3×2×1×2=48种涂法;第二类,B、D不同色,有4×3×2×1×1=24种涂法;根据分类加法原理,不同的涂色方案共有48+24=72种。变式训练2、将红、黄、绿、黑4种不同的颜色涂入右图中的五个区域内,要求相邻的两个区域的颜色都不相同,则有多少种不同的涂色方法。ABCDE解法2:依题意至少要选用3种颜色,按所用的颜色种数分两类完成,第一类:选用三种颜色时,区域B,D必须同色,区域A,E必须同色,故有4×3×2×1×1=24种涂法;第二类:选用四种颜色时,若区域B,D同色,则区域A,E不同色,有4×3×2×1×1=24种涂法;若区域A,E同色,则区域B,D不同色,有4×3×2×1×1=24种涂法;由分类加法原理,不同的涂色方案共有24+24+24=72种。变式训练3.如图,用5种不同颜色给图中的A、B、C、D四个区域涂色,规定一个区域只涂一种颜色,相邻区域必须涂不同的颜色,不同的涂色方案有种。ABCD分析:如图,A、B、C三个区域两两相邻,A与D不相邻,因此A、B、C三个区域的颜色两两不同,A、D两个区域可以同色,也可以不同色,但D与B、C不同色。由此可见我们需根据A与D同色与不同色分成两大类。解:先分成两类:第一类,D与A不同色,可分成四步完成。第一步涂A有5种方法,第二步涂B有4种方法;第三步涂C有3种方法;第四步涂D有2种方法。根据分步计数原理,共有5×4×3×2=120种方法。根据分类计数原理,共有120+60=180种方法。第二类,A、D同色,分三步完成,第一步涂A和D有5种方法,第二步涂B有4种方法;第三步涂C有3种方法。根据分步计数原理,共有5×4×3=60种方法。4、某城市在中心广场建造一个花圃,花圃分为6个部分(如右图)现要栽种4种不同颜色的花,每部分栽种一种且相邻部分不能栽种同样颜色的花,不同的栽种方法有______种.(以数字作答)654321(1)②与⑤同色,则③⑥也同色或④⑥也同色,所以共有N1=4×3×2×2×1=48种;所以,共有N=N1+N2+N3=48+48+24=120种.(2)③与⑤同色,则②④或⑥④同色,所以共有N2=4×3×2×2×1=48种;(3)②与④且③与⑥同色,则共N3=4×3×2×1=24种解法一:从题意来看6部分种4种颜色的花,又从图形看知必有2组同颜色的花,从同颜色的花入手分类求课堂练习1、在所有的两位数中,个位数字比十位数字大的两位数有多少个?2、8本不同的书,任选3本分给3个同学,每人1本,有多少种不同的分法?3、将4封信投入3个不同的邮筒,有多少种不同的投法?4、已知则方程可表示不同的圆的个数有多少?{3,4,6},{1,2,7,8},{8,9}abr222()()xaybr1.已知,则方程可表示不同的圆的个数有多少?{3,4,6},{1,2,7,8},{8,9}abr222()()xaybr思考:如果一个数表示成的形式,其中,,,,i,j,k,l都是自然数,那么满足条件的数有多少个?lkjl753240i30j20k10l解:5×4×3×2=120个解:3×4×2=24个加法原理乘法原理联系区别一完成一件事情共有n类办法,关键词是“分类”完成一件事情,共分n个步骤,关键词是“分步”区别二每类办法都能独立完成这件事情。每一步得到的只是中间结果,任何一步都不能能独立完成这件事情,缺少任何一步也不能完成这件事情,只有每个步骤完成了,才能完成这件事情。分类计数原理和分步计数原理,回答的都是关于完成一件事情的不同方法的种数的问题。区别三各类办法是互斥的、并列的、独立的各步之间是相关联的分类计数与分步计数原理的区别和联系:例:75600有多少个正约数?解:由于75600=24×33×52×775600的每个约数都可以写成的形式,其中,,,i,j,k,l都是自然数。lkjl753240i30j20k10l于是,要确定75600的一个约数,可分四步完成,即i,j,k,l分别在各自的范围内任取一个值,这样i有5种取法,j有4种取法,k有3种取法,l有2种取法,根据分步计数原理得约数的个数为5×4×3×2=120个.约数问题4、将3种作物种植在如图所示的5块试验田里,每块种植一种作物且相邻的试验田不能种植同一种作物,不同的种植方法共有种(以数字作答)42解:从总体上看,如,蚂蚁从顶点A爬到顶点C1有三类方法,从局部上看每类又需两步完成,所以,第一类,m1=1×2=2条第二类,m2=1×2=2条第三类,m3=1×2=2条所以,根据加法原理,从顶点A到顶点C1最近路线共有N=2+2+2=6条。3.一蚂蚁沿着长方体的棱,从的一个顶点爬到相对的另一个顶点的最近路线共有多少条?4、如果把两条异面直线看成“一对”,那么六棱锥的棱所在的12条直线中,异面直线共有()对A.12B.24C.36D.48B练习:三个比赛项目,六人报名参加。1)每人参加一项有多少种不同的方法?2)每项1人,且每人至多参加一项,有多少种不同的方法?3)每项1人,每人参加的项数不限,有多少种不同的方法?72936654120362164张卡片的正、反面分别0与1,2与3,4与5,6与7,将其中3张卡片排放在一起,可以组成多少个不同的三位数?1.(1)4名同学选报跑步、跳高、跳远三个项目,每人报一项,共有多少种报名方法?(2)4名同学争夺跑步、跳高、跳远三项冠军(假设冠军只有一人),共有多少种可能的结果2.有4部车床,需加工3个不同的零件,其不同的安排方法有多少种?3.设集合A={1,2,3,4},B={5,6,7},则从A到B的所有不同映射的个数是:A.81B.64C.12D.274.集合M={1,2,3,4}的子集个数是:A.6B.8C.12D.16

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