1、排列问题既要会“排”又要会“列”排列应用问题的应用情景多样,思维灵活,是高中数学的一个难点,也是高考的必考内容。对于排列问题,我们既要会“排”又要会“列”,下面举例说明。一、排列问题要会“排”1、要会排课例1、某班上午要上语文、数学、体育和外语4门课,又体育老师因故不能排第一节和第四节,则不同的排课方案种数为多少?分析:以特殊元素“体育老师”为解题突破口。解:由题可知体育老师共有2种不同的排法,其它老师不受影响,故共有种不同的排课方案种数。点评:排课是最接近同学们实际情况的排列应用题。2、要会排队例2、4个男同学,3个女同学站成一排,其中甲、乙两同学之间必须恰有3人,有多少种不同的排法?分析:
2、根据题意,可采用“捆邦法”求解。解:甲、乙2人先排好,有种排法,再从余下的5人中选3人排在甲、乙2人中间,有种排法,这时把已排好的5人视为一个整体,与最后剩下的2人再排,又有种,故共有=720种不同排法。点评:捆绑法”主要解决“相邻”排列问题。其操作过程是将相邻的若干元素“捆绑”为一个“大元素”,与其它元素全排列,此时切莫遗忘“大元素”内部进行排列。3、要会排数例3、从0到9十个数字中,可以组成多少个没有重复数字的四位数?分析:根据数的实际情况,优先考虑特殊位置“千位”。解:千位不能放“0”,故千位放数字共有9种,其它3个位置放种。故共有9=4536个。点评:优先法适用于存在限制条件的元素或位
3、置问题。即先排特殊元素或特殊位置,再排其它非受限元素或位置。4、要会排节目例4、某班新年联欢会原定的5个节目已排成节目单,开演前又增加了两个新节目。如果将这两个节目插入原节目单中,且两个新节目不相邻,那么不同插法的种数为( )A、6 B、12 C、15 D、30分析:根据题意,可采用“插空法”求解。解:原来的5个节目中间和两端共产生6个空位。将两个新节目插入空位,共有种排法。由于原定的5个节目已排成节目单,不需再排列。故选D。点评:插空法主要适用于“不相邻”问题。其操作过程是先安排其他元素,然后将不相邻的元素按要求插入排好的元素之间的空位二、排列问题要会“列”1、“列”出各种情况例4、将标有1
4、,2,3,4标号的四个小球放入标号为1,2,3,4的四个盒子中,每个盒子放一个小球,则每个盒子的标号与每个小球的标号都不相同的放法有多少种?分析:本题属于错位排列问题,直接利用排列数公式求解较为困难,考虑本题涉及的数据不大,故可用“列”的方法或利用分步乘法原理求解。解:采用树形图如下:故共有9种不同方法。点评: 树图法实质上是最原始的方法即“列”,它是比较直观、形象的“排列”方法, 对于“小数据”的排列问题较为行之有效,在近年来的高考试题中大展身手.。2、“列”出各种方法例5、7名同学排队,其中要求甲同学不能排在排头,乙同学不能排在排尾,问共有多少种不同的排队方法?分析:本题是一例含有多个限制
5、条件的排列问题,其限制条件中存在两个特殊元素:甲同学、乙同学。两个特殊位置:排头,排尾,故可由此“列”出方法,突破解题难点。解法一:特殊元素优先法。不妨先考虑特殊元素甲同学,其排法可分为两类:第一类:甲同学坐在中间五只位置。则甲同学有种坐法,而乙同学也有种坐法(除排尾及甲同学已坐的位置),故共有种不同的排队方法。第二类:甲同学坐在排尾位置。则乙同学有种坐法,其它五人无限制,故共有种不同的排队方法。由分类加法计数原理,共有3000+720=3720种不同的排队方法。解法二:特殊位置优先法。不妨先考虑特殊位置排头位置,则可分为两类:第一类:排头位置由乙同学坐,则共有种不同的排队方法。第二类:排头位
6、置由除乙同学外的同学坐,则排头可由个不同的同学坐,而排尾也可由个不同的同学坐。故共有种不同的排队方法。由分类加法计数原理,共有3000+720=3720种不同的排队方法。解法三:间接法。“甲同学不排在排头,乙同学不排在排尾”的反面是“甲同学排在排头或乙同学排在排尾”。当甲同学排在排头时,共有种不同的排队方法。当乙同学排在排尾时,共有种不同的排队方法。两者重复一种情况:甲同学排在排头且乙同学排在排尾,其共有种不同的排队方法。故共有种不同的排队方法。点评:对含有多个限制条件的排列问题,应先分析每个限制条件,选择恰当的方案,使限制条件逐个满足,解答过程应注意特殊元素或特殊位置优先的原则。对于正面解决较为困难的问题也可采用间接法,但须防止重复或遗漏。