高中数学选修2-3-1.2.1排列(1)

1.2.1排列(1)【高中数学选修2-3】1.2排列与组合2014.4.14分类加法计数原理：完成一件事，有n类不同方案，在第1类方案中有m1种不同的方法,在第2类方案中有m2种不同的方法……在第n类方案中有mn种不同的方法.那么完成这件事共有种不同的方法.12nNmmm分步乘法计数原理：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.那么完成这件事共有种不同的方法.12nNmmm上午下午相应的排法甲乙丙乙甲丙丙甲乙甲丙甲乙乙甲乙丙丙甲丙乙问题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1名同学参加下午的活动，有多少种不同的选法？探究：分析：题目转化顺序排列问题，把上面问题中被取的对象叫做元素,于是问题１就可以叙述为：从3个不同的元素a,b,c中任取2个，然后按照一定的顺序排成一列，一共有多少种不同的排列方法？ab,ac,ba,bc,ca,cb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1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个排成一个没有重复数字的三位数，共可得到多少个不同的三位数？1234443322444333111244431112224333111222叙述为:从4个不同的元素a,b,c,d中任取3个，然后按照一定的顺序排成一列，共有多少种不同的排列方法？abc,abd,acb,acd,adb,adc;bac,bad,bca,bcd,bda,bdc;cab,cad,cba,cbd,cda,cdb;dab,dac,dba,dbc,dca,dcb.有此可写出所有的三位数：123，124，132，134，142，143;213，214，231，234，241，243，312，314，321，324，341，342;412，413，421，423，431，432。问题1从甲、乙、丙3名同学中选出2名参加某天的一项活动,其中1名参加上午的活动,1名参加下午的活动,有哪些不同的排法?实质是：从3个不同的元素中,任取2个,按一定的顺序排成一列,有哪些不同的排法？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？实质是：从4个不同的元素中,任取3个,按照一定的顺序排成一列,写出所有不同的排法.定义：一般地,从n个不同的元素中,任取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.基本概念1、排列：从n个不同元素中取出m(mn)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。说明：1、元素不能重复。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。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时的排列叫选排列，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”。（有序性）（互异性）特点：先取、再排练习1下列问题是排列问题吗？（1）从1，2，3，4四个数字中，任选两个做加法，其不同结果有多少种？（2）从1，2，3，4四个数字中，任选两个做除法，其不同结果有多少种？（3）从1到10十个自然数中任取两个组成点的坐标，可得多少个不同的点的坐标？（4）平面上有5个点，任意三点不共线，这五点最多可确定多少条射线？可确定多少条直线？（5）10个学生排队照相，则不同的站法有多少种？（从中归纳这几类问题的区别）是排列不是排列是排列是排列不是排列是排列练习3.写出从5个元素a，b，c，d，e中任取2个元素的所有排列．解决办法是先画“树形图”，再由此写出所有的排列，共20个．若把这题改为：写出从5个元素a，b，c，d，e中任取3个元素的所有排列，结果如何呢？方法仍然照用，但数字将更大，写起来更“啰嗦”．练习2.在A、B、C、D四位候选人中，选举正、副班长各一人，共有几种不同的选法？写出所有可能的选举结果．ABACADBABCBDCACBCDDADBDC研究一个排列问题，往往只需知道所有排列的个数而无需一一写出所有的排列，那么能否不通过一一写出所有的排列而直接“得”出所有排列的个数呢？接下来我们将来共同探讨这个问题：排列数及其公式．2、排列数：从n个不同的元素中取出m(m≤n)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。mnA“排列”和“排列数”有什么区别和联系？排列数，而不表示具体的排列。所有排列的个数，是一个数；mn“排列数”是指从个不同元素中，任取个元素的mnA所以符号只表示nm“一个排列”是指：从个不同元素中，任取按照一定的顺序排成一列，不是数；个元素23326A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,已经算得出23A3443224A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，已经算得出34A探究：从n个不同元素中取出2个元素的排列数是多少？2nA呢？mnA呢？3nA……第1位第2位第3位第m位n种(n-1)种(n-2)种(n-m+1)种2(1)nAnn3(1)(2)nAnnn(1)(2)(1)mnAnnnnm第2位第1位nn-1)1(2nnAn2nA探究：从n个不同元素中取出2个元素的排列数是多少？2nA第2位第1位nn-1第3位n-2)2)(1(3nnnAn3nA第2位第1位nn-1第3位n-2第m位……n-m+1)1()2)(1(mnnnnAmnmnA(1)排列数公式（1）：)*,,)(1()2)(1(nmNnmmnnnnAmn当m＝n时，123)2)(1(nnnAnn正整数1到n的连乘积，叫做n的阶乘，用表示。!nn个不同元素的全排列公式：!nAnn(2)排列数公式（2）：)!(!mnnAmn说明：1、排列数公式的第一个常用来计算，第二个常用来证明。为了使当m＝n时上面的公式也成立，规定：1!02、对于这个条件要留意，往往是解方程时的隐含条件。nm阶乘公式n2345678n!2624120720504040320316A66A46A例1.计算（1）（2）（3）3161615143360A666!720A466543360A解：（1）（2）（3）有关排列数的计算与证明例2．证明：-mmmnnnAAmA11证明：右边!!()!()!nnmnmnm1!()!()!nnmnmnm11()!()!nnnm11()![()]!nnm11mnA1左!(-)!mnnAnm所以，原等式成立.(1)排列数公式（1）：)*,,)(1()2)(1(nmNnmmnnnnAmn当m＝n时，123)2)(1(nnnAnn正整数1到n的连乘积，叫做n的阶乘，用表示。!nn个不同元素的全排列公式：!nAnn(2)排列数公式（2）：)!(!mnnAmn说明：1、排列数公式的第一个常用来计算，第二个常用来证明。为了使当m＝n时上面的公式也成立，规定：1!02、对于这个条件要留意，往往是解方程时的隐含条件。nm阶乘公式巩固练习：1181798,___,___mnAnm、如果则255566869,()()()()nNnnnn、若则用排列数符号表示为__________332310,_____nnAAn、如果则755489,_____nnnAAnA、如果则由n=18，n-m+1=8，得m=111569nA).1(8)2)(1(10)22)(12(2nnnnnnnn舍即).4(15,8929112nnnn舍解得化简得【小结】：【排列】从n个不同元素中选出m(m≤n)个元素,并按一定的顺序排成一列.【关键点】1、互异性(被选、所选元素互不相同)2、有序性(所选元素有先后位置等顺序之分)【排列数】所有排列总数121mnAnnnnm()()...()mnn!A=(n-m)!例1、计算：（1）（2）（3）48A66A316A例2、解方程：232100xxAA例3、求证：11mnmnmnmAAA17161554mnA例4．若，则m，n．171433607201680x=13例1计算：;)1(316A336014151656789101112567891011126！=6×5×4×3×2×1=720;)2(712812AA.)3(66A)!1(1)!1(1!1)5()!1)(45423452451nnnmnmn）（！，（）（）！）（！，（）化简：（练习！）答：（51!20)2(!7)3()!)(4(mn)!1(2)5(2nnn作业•课本P202.P27.A组3.•课外作业：P204,5,6.练习4应用公式解以下各题：。，求。，求已知。，求xAAAAAnAAAAAnAxxxnnnn2213665755728482623)5(?!5!62)4(89)3(?2)2(56)1(练习5求证下列各式：!!)1()!1(!!)!1()3()2()1(11knknknknAAAAnAkmknknmnmnmn你能用学过的方法，举一实际的例子说明（1）、（2）吗？)(nmk2325453445)2(;5)1(AAAAA例如：练习6：?)4(?)3(?24)2(140)1(163259694858598858483412nnnnnAAAAAAAAAAAA求解下列各式的值或解方程。mn=n(n-1)(n-2)(n)A-m+1规定0！＝1n(n-1)(n-2)(n-m+1)(n-m)21=(n-m)21mnn!A=(n-m)!例2.求证:mnn!A=(n-m)!证明:!(-)!mnnAnm含有排列数的方程与不等式的解法322100xxAA例5.解方程:例6.解不等式:2996xxAA点评:含有排列数的方程或不等式,应根据有关公式转化为一般方程,再求解.但应注意:其中的字母都是满足一定限制条件的自然数.例7：求证：1!＋2·2!+3·3!+…+n·n!=(n+1)!-1分析：n·n!=(n+1)!-n!(2!-1!)+(3!-2!)+(4!-3!)++[(n+1)!-n!)]证明：∵n·n!=(n+1)!-n!左边==(n+1)!-1!小结:1.排列的定义;(不同元素)2.排列数公式;3.几种阶乘变形.mnA=n(n-1)(n-2)...(n-m+1)mnn!A=(n-m)!11n-=n!(n+1)!(n+1)!n!+nn!=(n+1)!