1.1 两个基本计数原理(第2课时)分类计数原理与分步计数原理的应用 学案(苏教版高中数学选修2-3)
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1、第2课时分类计数原理与分步计数原理的应用学习目标巩固分类计数原理和分步计数原理,并能灵活应用这两个计数原理解决实际问题.知识点一两个计数原理的区别与联系分类计数原理分步计数原理相同点用来计算完成一件事的方法种类不同点分类完成,类类相加分步完成,步步相乘每类方案中的相邻的试验田不能种同一种作物每一种方法都能独立完成这件事每步依次完成才算完成这件事(每步中的一种方法不能独立完成这件事)注意点类类独立,不重不漏步步相依,步骤完整知识点二两个计数原理的综合应用解决较为复杂的计数问题,一般要将两个计数原理综合应用.使用时要做到目的明确,层次分明,先后有序,还需特别注意以下两点:(1)合理分类,准确分步:
2、处理计数问题,应扣紧两个原理,根据具体问题首先弄清楚是“分类”还是“分步”,要搞清楚“分类”或者“分步”的具体标准.分类时需要满足两个条件:类与类之间要互斥(保证不重复);总数要完备(保证不遗漏),也就是要确定一个合理的分类标准.分步时应按事件发生的连贯过程进行分析,必须做到步与步之间互相独立,互不干扰,并确保连续性.(2)特殊优先,一般在后:解含有特殊元素、特殊位置的计数问题,一般应优先安排特殊元素,优先确定特殊位置,再考虑其他元素与其他位置,体现出解题过程中的主次思想.1.分类计数原理与分步计数原理的共同点是把一个原始的事件分解成若干个分事件来完成,它们都是关于做一件事的不同方法种数的问题
3、.()2.在解决综合问题时,一般是先分类再分步.()3.分类计数的关键是“分类”,各类方法之间是互斥的,并列的;分步计数的关键是“分步”,各步之间是关联的.()类型一排数问题例1用0,1,2,3,4五个数字,(1)可以排成多少个三位数字的电话号码?(2)可以排成多少个三位数?(3)可以排成多少个能被2整除的无重复数字的三位数?考点两个计数原理的应用题点两个原理在排数中的应用解(1)三位数字的电话号码,首位可以是0,数字也可以重复,每个位置都有5种排法,共有55553125(种).(2)三位数的首位不能为0,但可以有重复数字,首先考虑首位的排法,除0外共有4种方法,第二、三位可以排0,因此,共有
4、455100(种).(3)被2整除的数即偶数,末位数字可取0,2,4,因此,可以分两类,一类是末位数字是0,则有4312(种)排法;一类是末位数字不是0,则末位有2种排法,即2或4,再排首位,因为0不能在首位,所以有3种排法,十位有3种排法,因此有23318(种)排法.因而有121830(种)排法.即可以排成30个能被2整除的无重复数字的三位数.引申探究由本例中的五个数字可组成多少个无重复数字的四位奇数?解完成“组成无重复数字的四位奇数”这件事,可以分四步:第一步定个位,只能从1,3中任取一个,有2种方法;第二步定首位,把1,2,3,4中除去用过的一个还有三个,可任取一个,有3种方法;第三步,
5、第四步把剩下的包括0在内的还有3个数字先排百位有3种方法,再排十位有2种方法.由分步计数原理知共有233236(个).反思与感悟对于组数问题,应掌握以下原则:(1)明确特殊位置或特殊数字,是我们采用“分类”还是“分步”的关键.一般按特殊位置(末位或首位)分类,分类中再按特殊位置(或特殊元素)优先的策略分步完成;如果正面分类较多,可采用间接法求解.(2)要注意数字“0”不能排在两位数字或两位数字以上的数的最高位.跟踪训练1(1)用数字2,3组成四位数,且数字2,3至少都出现一次,这样的四位数共有_个.(用数字作答)(2)从0,2中选一个数字,从1,3,5中选两个数字,组成无重复数字的三位数,其中
6、奇数的个数为_.考点两个计数原理的应用题点两个原理在排数中的应用答案(1)14(2)18解析(1)因为四位数的每个数位上都有两种可能性,其中四个数字全是2或3的情况不合题意,所以符合题意的四位数有24214(个).(2)由于题目要求的是奇数,那么对于此三位数可以分成两种情况:奇偶奇;偶奇奇.如果是第一种奇偶奇的情况,可以从个位开始分析(3种选择),之后十位(2种选择),最后百位(2种选择),共12种;如果是第二种情况偶奇奇,分析同理:个位(3种情况),十位(2种情况),百位(不能是0,1种情况),共6种,因此总共12618种情况.类型二选(抽)取与分配问题例2高三年级的三个班到甲、乙、丙、丁四
7、个工厂进行社会实践,其中工厂甲必须有班级去,每班去何工厂可自由选择,则不同的分配方案有_种.考点抽取(分配)问题题点抽取(分配)问题答案37解析方法一(直接法)以甲工厂分配班级情况进行分类,共分为三类:第一类,三个班级都去甲工厂,此时分配方案只有1种情况;第二类,有两个班级去甲工厂,剩下的班级去另外三个工厂,其分配方案共有339(种);第三类,有一个班级去甲工厂,另外两个班级去其他三个工厂,其分配方案共有33327(种).综上所述,不同的分配方案有192737(种).方法二(间接法)先计算3个班级自由选择去何工厂的总数,再扣除甲工厂无人去的情况,即44433337(种)方案.反思与感悟解决抽取
8、(分配)问题的方法(1)当涉及对象数目不大时,一般选用列举法、树形图法、框图法或者图表法.(2)当涉及对象数目很大时,一般有两种方法:直接使用分类计数原理或分步计数原理.一般地,若抽取是有顺序的就按分步进行;若是按对象特征抽取的,则按分类进行.间接法:去掉限制条件,计算所有的抽取方法数,然后减去所有不符合条件的抽取方法数即可.跟踪训练2有四位同学参加三项不同的竞赛.(1)每位学生必须参加且只能参加一项竞赛,有多少种不同结果?(2)每项竞赛只许一位学生参加,有多少种不同的结果?考点分步计数原理题点分步计数原理的应用解(1)学生可以选择竞赛项目,而竞赛项目对于学生无条件限制,所以每位学生均有3个不
9、同的机会,要完成这件事必须是每位学生参加的竞赛全部确定下来才行,因此需分四步.而每位学生均有3个不同选择,所以用分步计数原理可得33333481(种)不同结果.(2)竞赛项目可挑选学生,而学生无选择项目的机会,每一个项目可挑选4位不同学生中的一位.要完成这件事必须是每项竞赛所参加的学生全部确定下来才行,因此需分三步,用分步计算原理可得4444364(种)不同结果.类型三涂色与种植问题命题角度1涂色问题例3将红、黄、蓝、白、黑五种颜色涂在如图所示“田”字形的4个小方格内,每格涂一种颜色,相邻两格涂不同的颜色,如果颜色可以反复使用,共有多少种不同的涂色方法?1234考点涂色问题题点涂色问题解第1个
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