在数学学习中,排列组合是一个重要的知识点,它不仅与概率统计密切相关,也是解决实际问题的重要工具。本文将通过几个典型的排列组合例题,帮助大家更好地理解和掌握这一部分内容。
例题 1:无重复数字的三位数
题目:从 0 到 9 的十个数字中选取三个不同的数字,组成一个三位数,问有多少种不同的三位数?
解答:
- 首先,百位不能为 0,因此我们先从 1 到 9 中选择一个数字作为百位,有 $ C_9^1 = 9 $ 种选择。
- 接下来,十位可以从剩余的 9 个数字中任选一个,有 $ C_9^1 = 9 $ 种选择。
- 最后,个位可以从剩下的 8 个数字中任选一个,有 $ C_8^1 = 8 $ 种选择。
根据乘法原理,总共有:
$$
9 \times 9 \times 8 = 648
$$
种不同的三位数。
例题 2:分组分配问题
题目:现有 5 名学生需要分成两组,一组 3 人,另一组 2 人,问有多少种分组方法?
解答:
- 首先,从 5 名学生中选出 3 人组成第一组,有 $ C_5^3 = 10 $ 种选择。
- 剩下的 2 人自动组成第二组,无需额外选择。
但需要注意的是,这里两组是无序的,即第一组和第二组互换位置不会产生新的分组方式。因此,结果需要除以 2!(即 2 的阶乘),避免重复计算。
最终的分组方法数为:
$$
\frac{C_5^3}{2!} = \frac{10}{2} = 5
$$
例题 3:环形排列问题
题目:有 6 个人围成一圈,问有多少种不同的排列方式?
解答:
对于环形排列问题,我们需要特别注意,由于圆圈没有明确的起点,因此任意一种排列都可以通过旋转得到其他排列。因此,我们需要将总的排列数除以人数,即 $ n $。
总排列数为:
$$
6! = 720
$$
而去除旋转对称性后,排列数为:
$$
\frac{6!}{6} = 120
$$
例题 4:带限制条件的排列
题目:某班级有 5 名男生和 3 名女生,从中选出 4 人参加比赛,要求至少有 1 名女生,问有多少种选法?
解答:
我们可以采用补集思想来解题:
- 总共的选法数为从 8 人中选 4 人,即:
$$
C_8^4 = 70
$$
- 如果选出的 4 人全是男生,则有 $ C_5^4 = 5 $ 种选法。
因此,至少有 1 名女生的选法数为:
$$
70 - 5 = 65
$$
总结
通过以上几个例题,我们可以看到,排列组合的核心在于正确区分问题类型,并灵活运用加法原理、乘法原理以及补集思想。希望大家通过这些例题能够更加熟练地掌握排列组合的相关知识。
以上便是关于排列组合的典型例题及解答,希望对大家有所帮助!