排列组合中插空模型的最佳解决方略
2015-08-03
数学教学通讯·初中版 2015年2期
在解决实际问题时,我们常常需要构建诸如函数模型、数列模型等数学模型,在解决排列组合的应用问题时,我们也要将一些具体问题数学化、一般化、规律化,即建立一个模型来求解某一类问题.搞清楚问题的实质,有利于培养我们的抽象能力、概括能力、数学建构的能力.本文通过例题来辨析插空模型的各种不同解决方法.
■一、不同元素互不相邻——排列问题中的插空
■例1 有4名学生和3名老师排成一排:
(1)(直接插空)?摇3名老师两两不相邻,有多少种不同的排法?
解:第一步,先将4名学生进行全排列,共A■■种不同的排法,第二步,排老师,因老师不相邻,所以插空安排共A■■种不同方法,故排法总数为A■■A■■=1440.
(2)(相间插空法)师生相间排列,有多少种不同的排法?
分析:由题意知,学生两两不相邻、老师也是两两不相邻,故比第(1)题多了一个限制条件,此时两类元素都插空,故只能在连续的几个空位处插空.
解法1:先排3名老师,有A■■种方法,再在4个空位处排4名学生,有A■■种不同排法,故排法总数为A■■A■■=144.
解法2:先排4名学生,后排3名老师,有A■■A■■=144种方法.
变式:若4名学生中的甲、乙、丙和3名老师排成一排,且师生相间,有多少种不同的排法?
解:先排3名老师,有A■■种方法,再在4个空位中的前3个或者后3个中排甲、乙、丙3名学生,故排法总数为A■■(A■■+A■■)=72.
(3)(顺序一定条件下插空) 4名学生甲、乙、丙、丁顺序已定(不一定相邻),有多少种不同的排法?
解法1:(分类)第一类:三个老师两两不相邻,插空,有A■■种不同方法;第二类:三个老师有两个相邻,有C■■A■■A■■种不同方法;……
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