GMAT数学排列组合超详细分析(三)

2022-05-28 20:54:23

例5. 身高互不相同的6个人排成2横行3纵列,在第一行的每一个人都比他同列的身后的人个子矮,则所有不同的排法种数为_______。

分析:每一纵列中的两人只要选定,则他们只有一种站位方法,因而每一纵列的排队方法只与人的选法有关系,共有三纵列,从而有C(6,2 

)×C(4,2)×C(2,2)=90种。童鞋补充解释(Thanks to 伤心的小鹅肝)~~~~两行三纵列,然后因为只要第一行的人比第二行的人矮,那 

么每一列,如果第一行的人选定,那么第二行的人也一定选定,所以第一列是C(6,2), 第二列是C(4,2),第三列是C(2,2)。欢迎更多 

童鞋补充完善O(∩_∩)O~~

例6.在11名工人中,有5人只能当钳工,4人只能当车工,另外2人能当钳工也能当车工。现从11人中选出4人当钳工,4人当车工,问共有多 

少种不同的选法?

妹纸说:看到这题以后妹纸就明白Gmac为神马那么喜欢出排列组合的题了。。。思维逻辑啊思维逻辑。。。

分析:采用加法原理首先要做到分类不重不漏,如何做到这一点?分类的标准必须前后统一。

以两个全能的工人为分类的对象,考虑以他们当中有几个去当钳工为分类标准。

第一类:这两个人都去当钳工,有C(2,2)×C(5,2)×C(4,4)=10种;

第二类:这两人人都去当车工,有C(5,4)×C(2,2)×C(4,2)=30种;

第三类:这两人都不去当钳工,有C(5,4)×C(4,4)=5种;

第四类:这两个人一个去当钳工、一个去当车工,C(2,1)×C(5,3)×C(4,3)=80种;

第五类:这两个人一个去当钳工、另一个不去当车工,C(2,1)×C(5,3)×C(4,4)=20种;

第六类:这两个人一个去当车工、另一个不去当钳工,C(5,4)×C(2,1)×C(4,3)=40种;

因而共有185种。

例7.强烈推荐看现有印着0,l,3,5,7,9的六张卡片,如果允许9可以作6用,那么从中任意抽出三张可以组成多少个不同的三位数?

妹纸说:这题花了妹纸巨多心思!!!这题原本的分析有点残缺。而且好难啊!!!!经过妹纸的搜索和上下求证。把脑子都想烂了终于通 

了!!!!妹纸把分析仔细的重新梳理了一遍。如果有童鞋发现问题欢迎指出讨论!!!

分析:有同学认为只要把0,l,3,5,7,9的排法数乘以2即为所求,但实际上抽出的三个数中有9的话才可能用6替换,因而必须分类。

(蓝条里面都是妹纸自己的补充,希望各位自己求证)首先,两个重要的因素是“三位数的千位数不能是0”和“抽到9可以用6替换”。

所以:

抽出的三数含0,含9的情况: 0不能为千位数,所以X09,X90,9X0,90X。剩下一位数有四种情况1,3,5,7。即4*4。9能够由6替代,所以 

4*4*2=32,有32种方法;

抽出的三数含0不含9的情况:0不能为千位数,所以必须是XX0,X0X。又因为不含9.所以剩下两位数有四种情况1,3,5,7。即4*3(一个位 

数用掉一个数字以后,下一个位数就只有3个数可以用啦)。所以一起有4*3*2=24,有24种方法;

抽出的三数含9不含0的情况:木有0所以不用担心千位数是啥。但是必须抽中9哦,所以9XX,X9X,XX9。剩下两位数有四种情况1,3,5,7。 

即4*3。所以含9的一起有4*3*3=36种。然而!!!大家不要忘记了!!!6他能替代9啊!!!所以还要乘以2,一起36*2=72,有72种方法;

抽出的三数不含9也不含0的情况:题目做到这里难的部分已经结束了。。。木有0也木有9嘛那就很容易啦。1,3,5,7这四个数字随便组成 

个3位数就行了。所以4*3*2=24,有24种方法。

因此共有32+24+72+24=152种方法。

另外一种方法:9可以做6用,相当于有7张牌,所以算得为6*6*5=180。(注意:这里一开始就去掉了0在千位数的情况哦,所以后面就不用 

worry啦)但是实际只有6张牌。所以要除去同一次中抽出9和6的,包含9和6的三位数中有6种排列,96X,69X,9X6,6X9,X69,X96。其中包 

括开头不是0的四种排列和开头或许是0的两种排列。开头不是0的四种排列中,剩下的一位有5种情况,0、1、3、5、7。即5*4。开头可能为0 

的两种数列中,因为开始我们已经排除了0开头的情况,所以我们不用另外worry 0开头的情况啦。所以剩下的一位的只有4种情况,1、3、5 

、7。即4*2。总共减去(5*4+4*2)28种,结果为152。

例8.停车场划一排12个停车位置,今有8辆车需要停放,要求空车位连在一起,不同的停车方法是________种。

分析:把空车位看成一个元素,和8辆车共九个元素排列,因而共有A(9,8)=362880种停车方法。

PS把4个空车位绑起来变成一个~~~后面有具体捆绑法的讲解~~~

3.特殊元素,优先处理;特殊位置,优先考虑

例9.六人站成一排,求(1)甲、乙既不在排头也不在排尾的排法数;(2)甲不在排头,乙不在排尾,且甲乙不相邻的排法数。

妹纸说:第一小题是个小热身~~~请把大脑用在第二小题。

分析:(1)按照先排出首位和末尾再排中间四位分步计数

第一类:排出首位和末尾、因为甲乙不在首位和末尾,那么首位和末尾实在其它四位数选出两位进行排列,一共有A(4,2)=12种;

第二类:由于六个元素中已经有两位排在首位和末尾,因此中间四位是把剩下的四位元素进行顺序排列,共A(4,4)=24种;

根据乘法原理得即不再排头也不在排尾数共12×24=288种。

(2)第一类:甲在排尾,乙在排头,有A(4,4)种方法。

为什么呢:因为甲乙他们已经不能再相邻了啊!!!!所以情况是:乙,X,X,X,X,甲。中间四个随便你怎么排啊。。。但切记这个是排 

列!不是组合!(12、21与1和2、2和1的问题)。所以他们只能4*3*2*1啦。

第二类:甲在排尾,乙不在排头,有3×A(4,4)种方法。

如果捏是甲在排尾乙不在排头,那么就是:X,X,X,X,X,甲。但寺!甲乙不能相邻,而且乙呢不在排头,所以乙就只有3个位置可以选啦 

~~~然后剩下四个位置被另外四个瓜分。所以就是3*4*3*2*1咯。

第三类:乙在排头,甲不在排尾,有3×A(4,4)种方法。

这个推理和上面一样。乙,X,X,X,X,X。第二位和最后一位不是甲,所以甲有3种选择~~~然后剩下爱站哪站哪~~~~3*4*3*2*1

第四类:甲不在排尾也不再排头,乙不在排头也不再排尾,有6×A(4,4)种方法(排除相邻)。

甲不在排尾也不再排头,乙不在排头也不再排尾。那么他们就只能是:(X,甲,X,乙,X,X)、(X,乙,X,甲,X,X)、(X,X,甲,X 

,乙,X)、(X,X,乙,X,甲,X)、(X,甲,X,X,乙,X)、(X,乙,X,X,甲,X)。一起六种情况。剩下四个位子他们爱咋咋滴 

~~~所以是6*4*3*2*1

共A(4,4)+3×A(4,4)+3×A(4,4)+6×A(4,4)=312种。

例10.对某件产品的6件不同正品和4件不同次品进行一一测试,至区分出所有次品为止。若所有次品恰好在第五次测试时被全部发现,则这 

样的测试方法有多少种可能?

妹纸补充:相似JJ(这题不是解题思路相同)

116. 【确定】一个运货的船,有好几个boxes,每个box有10个碗,要从每个箱子里一次抽三个出来验货,如果次品数atleast是1就不能 

shipped,问有个箱子里次品数是3,最后能shipped的概率是多大?

7/24ß嘿嘿

分析:本题意指第五次测试的产品一定是次品,并且是最后一个次品,因而第五次测试应算是特殊位置了,分步完成。

第一步:第五次测试的有C(4,1)种可能;(意思就是四个次品里面任何一个都有可能是第五次测试到的)

第二步:前四次有一件正品有C(6,1)种可能。(一起有四个次品~要保证第五次测出全部次品切第五次测出次品,那么前四次里面就有一次 

会抽到正品。正品有6个,任何一个都有可能抽到~~)

第三步:前四次有A(4,4)种可能。(除了最后一次必须是次品以外,前面四位数是什么顺序是随便的,所以他们有4*3*2*1种方法排)

∴ 共有4*6*4*3*2*1=576种可能。

正题思路就是把第五次确定咯~先组合他们再排列他们~~~~但是注意这里是相乘因为他们要一起做才能完成~~~也就是他们只是任务的一个步 

骤~~~

4.捆绑与插空

例11. 8人排成一队:(1)甲乙必须相邻;(2)甲乙不相邻;(3)甲乙必须相邻且与丙不相邻;(4)甲乙必须相邻,丙丁必须相邻;(5 

)甲乙不相邻,丙丁不相邻

妹纸飘过:这题看起来类似于例9嗯~~~但是比例9简单而且是用捆绑插空的方法呢~~~

分析:(1)甲乙必须相邻,就是把甲乙捆绑;把他们看成一个人,然后就变成了7个人排队咯~~所以是A(7,7)。因为甲乙他们俩直接自己 

又可以交换位置,所以就是A(7,7)*2 = 10080种。

(2)甲乙不相邻,有了上一步的基础者一步就好做啦~~~把全部的可能排列减去甲乙相邻的排列就可以了~~~~如果考试直接碰到也不要慌~~~ 

就按这个思路也不会错哇~~~A(8,8)-A(7,7)*2= 30240。

(3)甲乙必须相邻且与丙不相邻,先求甲乙必须相邻且与丙相邻A(6,6)*2*2。理由和上面一样哈~~~把三个人绑一起排列,就是A(6,6) 

。其中在把甲乙绑一起和乙互相对换位置*2,然后在把帮在一起的甲乙对换位置*2。

甲乙必须相邻且与丙不相邻 = 甲乙必须相邻—甲乙必须相邻且与丙相邻,即A(7,7)*2-A(6,6)*2*2 = 7200。

(4)甲乙必须相邻,丙丁必须相邻。把甲乙绑一起,把丙丁绑一起。然后呢就变成6个人排6个位子了~~~~所以是A(6,6)。可是甲乙可以换 

位置,丙丁也可以换位置,于是*2*2。

答案A(6,6)*2*2=2880。

(5)甲乙不相邻,丙丁不相邻。

甲乙不相邻,丙丁不相邻 = 所有的可能排列—{[甲乙必须相邻(第一小题算的)+ 丙丁必须相邻(与第一小题算法一样)]—[甲乙必须相邻 

,丙丁必须相邻(第四小题算的)]}

剪掉甲乙必须相邻和丙丁必须相邻这部分比较好理解,但是由于(甲乙必须相邻+丙丁必须相邻)包括了(甲乙必须相邻,丙丁必须相邻)。 

所以要剪掉~~~~~~

A(8,8)- [A(7,7)*2*2—A(6,6)*2*2] = 17280。

5.间接计数法.

(1)排除法

例12. 三行三列共九个点,以这些点为顶点可组成多少个三角形?

分析:有些问题正面求解有一定困难,可以采用间接法。

所求问题的方法数= 任意三个点的组合数—共线三点的方法数

即C(9,3)— 8

∴ 共76种。

例13.正方体8个顶点中取出4个,可组成多少个四面体?

分析:所求问题的方法数=任意选四点的组合数-共面四点的方法数,

∴ 共=70-12=58个。

这题俺自己也木有懂共四面方法数怎么算出来的。。求指导~~~俺就直接以为是6个表面乘以2了。。。

例14. l,2,3,……,9中取出两个分别作为对数的底数和真数,可组成多少个不同数值的对数?

哈哈。。。有木有跟我一样完全忘记对数是什么的童鞋。。。

补充知识:如果 a^x=N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数(logarithm),记作x=log(a) N .其中,a叫做对数的底数,N叫做真 

数。且a>o,a≠1,N>0。

分析:由于底数不能为1。

首先,当1选上时,1必为真数,∴ 有1种情况。

其次,当不选1时,从2至9中任取两个分别作为底数,真数,共A(8,2)=56,其中log(2)4=log(3)9 ,log(4)2=log(9)3 ,log(2) 

3=log(4)9 ,log(3)2=log(9)4.

因而一共有53个。

6.挡板的使用

例15.10个名额分配到八个班,每班至少一个名额,问有多少种不同的分配方法?

下面JJ是不是有一点像。。。八过JJ这题难多了!!!具体解释请看JJ~~~

44. 【确定】将140个东西均分给N个人,N≧2,且每个人至少得到两个,问N有多少种可能?

10ßs刷立现

分析:把10个名额看成十个元素,在这十个元素之间形成的九个空。(大家发挥想象,电影院十个并排椅子中间有9个间隔)九个空中选出七 

个位置放置档板(在电影院椅子间放块板把两个椅子隔开),则每一种放置方式就相当于一种分配方式。因而共C(9,7)=36种。

7.注意排列组合的区别与联系:所有的排列都可以看作是先取组合,再做全排列;同样,组合如补充一个阶段(排序)可转化为排列问题。

例16. 用数字0,1,2,3,4,5组成没有重复数字的四位数,(1)可组成多少个不同的四位数? (2)可组成多少个不同的四位偶数? (3 

)可组成多少个能被3整除的四位数?

分析:(1)有A(6,4)-A(5,3)=300个。

A(6,4)为一起可以组成的四位数字总数~~~但寺!!!不要忘记0不能在第一位啊!!!!所以要把0XXX的情况剪掉,即A(5,3)。所以一 

起就是A(6,4)-A(5,3)啦~~~~

(2)分为两类:0在末位的情况:有A(5,3)=60种;

0不在末位的情况:有C(2,1)×A(5,3)-C(2,1)×A(4,2)=96种。

C(2,1)×A(5,3)表示的是:如果是偶数呢,末尾必须是2或者4啦,所以两个选一个啦,即C(2,1)。然后剩下三位呢就随便选啦A(5,3 

)。然后他们是两个步骤。所以相乘~~~

但寺!!!请不要忘记0在第一位的情况~~~~0XXX,最后一位还是两个选一个,即C(2,1)。然后剩下两位呢就随便选啦,即A(4,2)。这两 

个也是步骤~所以相乘~~~~~

∴ 共60+96=156种。 

(3)先把四个相加能被3整除的四个数从小到大列举出来,即先选

  0,1,2,3

  0,1,3,5

  0,2,3,4

  0,3,4,5

  1,2,4,5

它们排列出来的数一定可以被3整除,再排列,有:4×[A(4,4)-A(3,3)]+A(4,4)=96种。

妹纸这里一开始没有弄清楚为什么四个相加能被3整除组成的数就能被3整除。。。然后又继续挖啊挖~~~~解释是:假设这是两位数ab,把它 

写成10a+b,它的各位数字之和是a+b,两式相减,得9a,因为9a能被3整除,所以如果a+b能被3整除,那么ab也能被3整除。

假设这是三位数abc,把它写成100a+10b+c,它的各位数字之和是a+b+c,两式相减,得99a+9b,因为99a+9b能被3整除,所以如果a+b+c能被3 

整除,那么abc也能被3整除。

四位数,五位数,六位数……推导方法类似。

然后再要求排列就很好求啦~~前四列数字排列方法都是[A(4,4)(全部可能的四位数)—A(3,3)(0开头的四位数)],所以乘以4。然后 

最后一组木有0,所以不存在0开头的情况就能随便排啦~~~就是A(4,4)。

8.分组问题

例17. 5名学生分配到4个不同的科技小组参加活动,每个科技小组至少有一名学生参加,则分配方法共有多少种?

分析:(一)先把5个学生分成二人,一人,一人,一人各一组。

其中涉及到平均分成四组,有C(5,3)=10种分组方法。可以看成4个板三个板不空的隔板法。

(二)再考虑分配到四个不同的科技小组,有A(4,4)=24种。

由(一)(二)可知,共10×24=240种。

【排列与组合中比较难讲清楚的题型】

终于到最后一部分了!!!坚持下来的你们都是勇士!!!

妹纸坚持由浅入深的原则。所以底下的例题会有重复~~大家把懂的稍微扫一扫就行啦~~~请大家耐心一点~~~

题型一:重排问题求幂

例1.把6名实习生分配到7个车间实习,共有多少种不同的分法?

解析:完成此事共分六步:把第一名实习生分配到车间有7种分法,把第二名实习生分配到车间也有7种分法,依此类推,由分步计。所以共有 

7^6种不同的排法。

小结:一般地n不同的元素没有限制地安排在m个位置上的排列数为m^n种。

例2.(1)五名学生报名参加四项体育比赛,每人限报一项,报名方法的种数为多少?(2)又他们争夺这四项比赛的冠军,获得冠军的可能 

性有多少种?

分析:(1)5名学生中任一名均可报其中的任一项,因此每个学生都有4种报名方法,5名学生都报了项目才能算完成这一事件故报名方法种 

数为4×4×4×4×4= 4^5种

(2)每个项目只有一个冠军,每一名学生都可能获得其中的一项获军,因此每个项目获冠军的可能性有5种故有n=5×5×5×5= 5^4种。

例1每个实习生只能去1个车间,以人作为分步标准。

例2(1)中每个学生报1项,以人作为分步标准(2)中每个项目只有1个冠军,以项目作为分步标准。

题型二:定序问题除阶乘法、空位法、插入法

最难理解的是除阶乘法。

例3. 有4个男生和3个女生排成一排(1)若甲必须在乙的右边(可以相邻,也可以不相邻),有多少种站法?(2)全体站成一排,甲、乙、丙 

三人自左向右顺序不变?

分析:除阶乘法:对于某几个元素顺序一定的排列问题,可先把这几个元素与其他元素一起进行排列,然后用总排列数除以这几个元素之间的 

全排列数。

(1)7个人全排列是7!,因为剩余5个人如果排好了,甲乙本身有2!种排法,符合题意的只有1种,占了1/2!,所以结果是7!/2!。

(2)7个人全排列是7!,因为剩余4个人如果排好了,甲乙丙三人有3!种排法,符合题意的只有1种,占了1/3!,所以结果是7!/3!。

空位法:其实就是捆绑法啦~~~

(2)设想有7把椅子让除甲乙丙以外的四人就坐共有A(4,7)种方法,其余的三个位置甲乙丙共有1种坐法,则共有A(4,7)种方法。

插入法:其实就是插空法啦~~~

(2)先排甲乙丙三个人,共有1种排法,再把其余4四人依次插入共有4*5*6*7方法。

这里注意(1)不能用后面两种方法~~~因为甲和乙不一定是一直挨在一起的!!!题目说甲必须在乙的右边,但是补充了条件“可以相邻或 

者不相邻”。。。

题型三:等分与不等分问题

(一)  等分

例4.6本不同的书,按下列条件,各有多少种不同的分法;

(1)分给甲、乙、丙三人,每人两本; 

(2)分成三堆,每堆两本;

分析:(1)C(2,6)*C(2,4)*C(2,2)这里很好理解。就不解释啦

(2)分三步取书得C(2,6)*C(2,4)*C(2,2)种方法,但这里出现重复计数的现象。

不妨记6本书为ABCDEF。若第一步取AB,第二步取CD,第三步取EF。该分法记为(AB,CD,EF),则C(2,6)*C(2,4)*C(2,2)中还有 

(AB,EF,CD),(CD,AB,EF),(CD,EF,AB)(EF,CD,AB),(EF,AB,CD)共有A(3,3)种取法。而这些分法仅是(AB,CD,EF)一种分法,故共有C(2,6)*C 

(2,4)*C(2,2)/A(3,3)种分法。

如果出现2个平均分配,除以A(2,2).

例如:将13个球队分成3组,一组5个队,其它两组4个队, 有多少分法?

按照上面的分析,答案应该为C(5,13)*C(4,8)*C(4,4)/A(2,2)。

(二)  不等分

接例4.(3)分成三份,一份1本,一份2本,一份3本;

答案应为C(1,6)*C(2,5)*C(3,3)或写成C(3,6)*C(2,3)*C(1,1)

(4)分给甲、乙、丙3人,一人1本,一人2本,一人3本;

答案应为C(1,6)*C(2,5)*C(3,3)*A(3,3)或写成C(3,6)*C(2,3)*C(1,1)*A(3,3)

(5)分成3份,一份4本,其他两份各1本;

答案应为C(1,6)*C(1,5)*C(4,4)/A(2,2)或写成C(4,6)*C(1,2)*C(1,1)/A(2,2)

注意这里有均分哦~~所以要除以A(2,2)。。

(6)分给甲、乙、丙三人,一人4本,另外两人各1本;

[C(1,6)*C(1,5)*C(4,4)/A(2,2)]*A(3,3)或写成[C(4,6)*C(1,2)*C(1,1)/A(2,2)]*A(3,3)

注意这里要先把均分的除掉再乘以可能的排列~~~~

(7)分给甲、乙、丙3人,每人至少一本;

答案应为(1)(4)(6)的结果进行相加。

(8)分给5个人,每人至少一本;

从6本中选2本捆绑在一起,再全排列C(2,6)*A(4,4)

(9)6本相同的书,分给甲乙丙三人,每人至少一本。

法一:隔板法,因为6本书没有差别,把它们排成一排。相邻书之间有5个空隙。在5个空档中选2个位置插个隔板,可把书分成3份,对应地分 

给3个人,每一种插板方法对应一种分法共有C(2,5)种分法。

法二:分类讨论,共有三种分法,第一类(2,2,2),只有1种分法;第二类(1,2,3),有A(3,3)=6种分法;第三类(1,1,4)有A(3,1)= 3种分法.

考试安排