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数学排列组合中的插板法怎么用呢(怎么用最简单方法计算排列组合数)

数学排列组合中的插板法怎么用呢(怎么用最简单方法计算排列组合数)

更新时间:2024-09-14 09:01:41

数学排列组合中的插板法怎么用呢

数学排列组合中的插板法这么用

1)进行排列的元素都是同质的,也就是说不存在任何差异,将一个元素放入第1组和将另一个元素放入第1组没有任何差别;

2)每个分组至少保证有一个元素。

插板法在求解排列组合题目中有着重要的地位,但并不是所有排列组合问题都能够用插板法。

使用插板法进行求解,需要满足两个条件:1)进行排列的元素都是同质的,也就是说不存在任何差异,将一个元素放入第1组和将另一个元素放入第1组没有任何差别;2)每个分组至少保证有一个元素。

1. 标准的插板法习题

所谓标准的插板法习题,是指习题完全满足插板法的两个条件,如下面的习题1。

首先验证习题1是否满足插板法的两个条件。

“完全相同的乒乓球”说明10个乒乓球同质,满足条件1“进行排列的元素都是同质的”。

“每个分组至少有一个乒乓球”,满足条件2“每个分组至少保证有一个元素”。

接下来就需要对标准的插板法习题进行求解了。

求解这类习题的关键在于能够正确识别空位的个数。习题1中相同元素个数只有10个,数量较少,可以采用画图法说明如何识别空位个数。

再进行分析前,不妨先考虑一个现实中的问题:如果想将一个苹果切成三份,需要切几刀?显然只需在苹果上切两刀就够了。

自然地,如果要将10个相同元素分成三组,同样只需要在10个相同元素上切两刀,也就是放两块挡板。挡板该放哪呢?下图的1和2处不能放挡板,因为这相同与在苹果外面切了。因此两块挡板只能放在下图红色实线处。10个相同元素总共有9条红线处可放挡板,但我们只需放两块挡板,因此,分组方法个数为:

从上面习题可以看出,10个相同元素形成9个空白,因此n个相同元素形成n-1个空白,从而,对于标准的插板法习题,分组方法个数可以表示为:

2. 变形的插板法习题

一个较难的插板法排列组合习题,通常不会直接考标准形式的,而会稍加变形。

习题2就是一种典型的变形题。插板法排列组合变形题的特征有两个:1)对相同元素进行分组。2)对部分或全部分组进行个数限制。

如何求解这类变形的插板法排列组合习题呢?

第一步,先分球,保证每个分组在运用标准形式公式前,至少要放一个球。第一组至少一个球,已经满足标准形式要求,不用先分球;第二组应先放两个球(注意这时的选择方法个数不是C(10,2),因为10个乒乓球是同质的,无论选择哪两个,都是一样的,因此这里先放两个球的方法个数为1),这样就保证了后续在运用标准形式公式前,第二个分组至少要放一个球;第三个分组可以为空,那我们可以在剩余的8个乒乓球中新增一个“虚拟的”乒乓球,即形成9个乒乓球,这样再采用标准形式公式时,可以保证第三个分组也至少有一个球。

第二步,运用公式进行计算,通过上述分球处理,我们可以直接运用公式计算即可。

在需要应用“插板法”的排列组合习题中,我们一定要注意如何把变形的转化为标准形式的。只要大家多练习,就不会有问题啦!

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