学生阅读 / 6.2
学生阅读版 · 不含题答与教师内容
更多
SHANGHAI MATHEMATICS · SECTION 6.2

学生阅读版 / 沪教版高中数学

排列.

选择性必修第二册
第6章计数原理 · 保留教材主线与原题

1 个阅读模块9 个例题21 道练习与习题
6.2

排列

教材与正式教参整合

1 排列的定义

考虑下面两个问题:

问题 1: 从甲、乙、丙 3 名学生中任选 2 名, 一名担任正班长, 另一名担任副班长. 有多少种不同的选法?

这个问题就是从甲、乙、丙 3 名学生中,每次任选 2 名,按照正班长在左、副班长在右的顺序排列, 求一共有多少种不同的排法.

首先确定正班长, 在 3 名学生中, 任选一名作为正班长, 有 3 种方法; 然后确定副班长, 当正班长选定后, 副班长就只能在其余的两人中选取, 有 2 种方法. 于是, 根据乘法原理, 从甲、 乙、丙 3 名学生中,每次任选 2 名,按照正班长在左、副班长在右的顺序排列的不同方法共有

种, 即有 6 种不同的选法.

问题 1 是从 3 个不同的元素 中任取 2 个,并按序排列, 求一共有多少种不同的排列方法. 所有的排列是

这些排列的总数为 .

问题 2: 已知抛物线的方程为 ,其中 、 ,且 两两不同. 求这样的抛物线的个数.

这个问题就是从 4 个不同的数字中,每次任取 3 个不同的数字,按照 的系数、 的系数和常数项这样的顺序排列起来, 求一共有多少种不同的排法.

第一步,先确定 的系数,从 这 4 个数字中任取 1 个, 有 4 种方法;

第二步,确定 的系数,当 的系数确定以后, 的系数只能从余下的 3 个数字中任取 1 个,有 3 种方法;

第三步,确定常数项,当 的系数和 的系数都确定以后, 常数项只能从余下的 2 个数字中任取 1 个, 有 2 种方法.

根据乘法原理, 从 4 个不同的数字中, 每次任取 3 个不同的数字,分别作为 的系数、 的系数和常数项的方法共有

种. 具体方法如图 6-2-1 所示( ☐☐ ☐ 中的数字从左至右依次为 的系数、 的系数和常数项).

教材或教参原图

图 6-2-1

以上两个问题的共同点在于, 都是从若干个不同元素中选取部分 (或全部) 元素, 并按序排列, 求一共有多少种不同的排法.

从排列的定义可以看出, 如果两个排列是相同的, 不仅组成这两个排列的元素完全相同, 而且排列的顺序也是完全相同的. 如果所取的元素不完全相同, 那么这两个排列是两个不同的排列 (如问题 1 中的 与 ); 如果所取的元素完全相同,但排列顺序不同, 那么这两个排列也是不同的排列 (如问题 2 中的 3[2] 与 3[12]).

例题 1

例 1 写出从 四个元素中任取两个不同元素的所有排列.

例题 2

例 2 将 6 本不同的书排成一排, 有多少种不同的排法?

例题 3

例 3 10 名学生排成两排照相, 每排 5 人,共有多少种不同的排列方式?

练习 6.2(1)

练习6.2(1) · 1
  1. 写出从 这五个不同元素中任意取出两个元素的所有排列.
练习6.2(1) · 2
  1. 已知 ,且 ,方程 表示的曲线是椭圆. 问: 可以有多少个不同的椭圆?

2 排列数的计算

怎样计算从 个不同元素中取出 个元素的排列的个数? 一般地,我们有下面的定义:


P 是英文 permutation 的第一个字母. 在有些资料中也用符号 表示排列数.


例如,问题 1 中的选法数可以表示为 ; 问题 2 中的抛物线个数可以表示为 . 下面研究排列数的计算公式.

求排列数 ,可以这样考虑: 假定有排好顺序的 3 个位子 (图 6-2-4),从 个互不相同的元素 中任取 3 个填空, 一个位子填一个元素, 每一种填法就得到一个排列; 反过来, 任何一个排列都可以由这样的一种填法得到. 因此, 所有不同填法的总数就是排列数 .

教材或教参原图

图 6-2-4

为了计算 ,可以分成以下三个步骤:

第一步,确定 1 号位上的元素,这可以从 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法;

第二步,确定 2 号位上的元素,这可以从剩下的 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法;

第三步,确定 3 号位上的元素,这可以从剩下的 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法.

根据乘法原理, 可以得到排列数为

同样,求 ,可以这样考虑: 假定有排好顺序的 个位子 (图 6-2-5),从 个互不相同的元素 中任取 个填空, 一个位子填一个元素, 每一种填法就得到一个排列; 反过来, 任何一个排列都可以由这样的一种填法得到. 因此, 所有不同填法的总数就是排列数 .

教材或教参原图

图 6-2-5

为了计算 ,可以分成以下 个步骤:

第一步,确定 1 号位上的元素,这可以从 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法;

第二步,确定 2 号位上的元素,这可以从剩下的 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法;

第三步,确定 3 号位上的元素,这可以从剩下的 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法;

以此类推,当前面的 个位子都被填好后, 号位可以从余下的 个互不相同的元素中任取一个填空,有 种方法.

根据乘法原理, 可以得到排列数为

例题 4

例 4 用 0、1、2、3、4、5 这 6 个数字,可以组成多少个没有重复数字的三位数?

例题 5

例 5 (1)7 个人站成一排. 若甲和乙不能相邻排列,有多少种不同的排法?

(2)要将 8 本各不相同的教科书排成一排放在书架上,其中数学书 3 本、外语书 2 本、物理书 3 本. 如果 3 本数学书要排在一起, 2 本外语书也要排在一起, 那么有多少种不同的排法?

例题 6

例 6 将 六个不同元素排成一列,其中 不在首位, 不在末位. 问: 有多少种不同的排法?

练习 6.2(2)

练习6.2(2) · 1
  1. 5 名篮球队员甲、乙、丙、丁、戊,排成一排.

(1)共有多少种不同的排法?

(2)若甲必须站在排头,有多少种不同的排法?

(3)若甲不能站排头,也不能站排尾,有多少种不同的排法?

练习6.2(2) · 2

2.(1)配制某种染色剂,需要加入 3 种有机染料、 2 种无机染料和 2 种添加剂,其中有机染料的添加顺序不可以相邻. 为研究所有不同的添加顺序对染色效果的影响, 总共要试验多少次?

(2)某展览馆计划展出 10 幅不同的画, 其中水彩画 1 幅、油画 4 幅、国画 5 幅. 现排成一排陈列, 要求同一品种的画必须连在一起, 并且水彩画不放在两端. 问: 有多少种不同的陈列方式?

3 排列数的性质

为方便起见,把乘积 记作 ,读作 的阶乘,那么 个不同元素的全排列数可以写成

即排列数公式还可写成

为了使这个公式在 时也成立,我们规定

所以 在 时也成立,即 .

例题 7

例 7 设 是一个不小于 17 的正整数,用排列数表示

例题 8

例 8 已知 是正整数,且 . 求证:

(1) ;

(2) .

例题 9

例 9 解关于正整数 的方程: .

练习 6.2(3)

练习6.2(3) · 1
  1. 已知 是正整数,且 . 求 的值.
练习6.2(3) · 2
  1. 已知 为不小于 2 的正整数,求证: .

习题 6.2

A 组

习题6.2A · 1
  1. 用 1、2、3、4 可以组成多少个没有重复数字的正整数? 其中有多少个偶数?
习题6.2A · 2
  1. 从 1、2、3、4、5 这 5 个数字中,任取 2 个不同的数字作为一个点的坐标,一共可以组成多少个不同的点?
习题6.2A · 3
  1. 在方程 中,设系数 是集合 中两个不同的元素. 求这些方程所表示的不同直线的条数.
习题6.2A · 4
  1. 将 5 个人排成一排, 若甲和乙必须排在一起, 则有多少种不同的排法?
习题6.2A · 5
  1. 从 7 名运动员中选 4 名组成接力队参加 米接力赛. 问:甲、乙两人都不跑中间两棒的排法有多少种?
习题6.2A · 6
  1. 从 7 名男生和 5 名女生中选取 3 人依次进行面试.

(1)若参加面试的人全是女生,则有多少种不同的面试方法?

(2)若参加面试的人中,恰好有 1 名女生,则有多少种不同的面试方法?

习题6.2A · 7
  1. 若 为正整数,且 ,则 等于 ( )

A. ; B. ;

C. ; D. .

习题6.2A · 8
  1. 求满足等式 的正整数 的值.
习题6.2A · 9
  1. 解关于正整数 的不等式 .

B 组

习题6.2B · 1
  1. 有 4 张分别标有数字 1、2、3、4 的红色卡片和 4 张分别标有数字 1、2、3、4 的蓝色卡片,从这 8 张卡片中取出 4 张排成一行. 如果所取出的 4 张卡片所标数字之和等于 10 , 那么不同的排法共有多少种?
习题6.2B · 2
  1. 有 6 张连号的电影票, 分给 3 名教师和 3 名学生, 要求师生相间而坐. 求不同分法的种数.
习题6.2B · 3
  1. 在一张节目单中原有 6 个节目已排好顺序, 现要插入 3 个节目, 并要求不改变原有 6 个节目前后相对顺序. 问: 一共有多少种不同的插法?
习题6.2B · 4
  1. 2 名男生和 4 名女生排成一排. 问: 男生既不相邻也不排两端的不同排法共有多少种?
习题6.2B · 5
  1. 在一次电影展中, 某影院要在两天内播映 12 部参赛影片, 每天只有 6 个时间段播放 6 部参赛影片,每个时间段播放 1 部,其中甲、乙两部电影不能在同一天放映. 问:有多少种不同的排片方案?
习题6.2B · 6
  1. 从 6 人中选取 4 人分别去 、 、 、 四个城市游览,要求每个城市有一人游览, 而每人只游览一个城市,且这 6 人中,甲、乙两人都不去 地游览。问:不同的选择方案共有多少种?
PRINT EDITION

选择需要的内容,独立排为 A4。不会改变阅读页的展开状态。