2019年湘教版数学选修2-3讲义+精练:7.1两个计数原理(含解析)
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1、71 两个计数原理第一课时 分类加法计数原理与分步乘法计数原理读教材填要点1分类加法计数原理如果完成一件事有 n 类办法,在第一类办法中有 m1 种不同的方法,在第二类办法中有m2 种不同的方法,在第 n 类办法中有 mn种不同的方法,那么完成这件事共有Nm 1 m2m n种不同的方法2分步乘法计数原理如果完成一件事需要分成 n 个步骤,第一个步骤有 m1 种不同的方法,第二个步骤有m2 种不同的方法,第 n 个步骤有 mn种不同的方法,那么完成这件事共有Nm 1m2m3mn种不同的方法小问题大思维何时使用分类加法计数原理?何时使用分步乘法计数原理?提示:完成一件事时,若每一类方法中的任一种方
2、法均能将这件事从头到尾完成,则计算完成这件事的方法总数用分类加法计数原理;完成一件事,若每一步的任一种方法只能完成这件事的一部分,而且必须依次完成所有各步后才能完成这件事,则计算完成这件事的方法总数用分步乘法计数原理分类加法计数原理的应用例 1 甲班有学生 56 人,其中男生 36 人;乙班有学生 58 人,其中女生 36 人;丙班有学生 56 人,其中男生 35 人(1)从这三个班中选一名学生担任学生会主席,有多少种不同的选法?(2)从这三个班的男生中选一人担任学生会体育部部长,有多少种不同的选法?解 (1)分 3 类:从甲班选一名,有 56 种不同选法;从乙班选一名,有 58 种不同选法;
3、从丙班选一名,有 56 种不同选法每一种方法都能独立完成“选一名学生担任学生会主席”这件事,根据分类加法计数原理,共有 565856170 种不同的选法(2)分 3 类:从甲班选一名男生,有 36 种不同选法;从乙班选一名男生,有 583622 种不同选法;从丙班选一名男生,有 35 种不同选法根据分类加法计数原理,共有 36223593 种不同的选法用分类加法计数原理解题应注意以下问题:(1)明确题目中所指的“完成一件事”是什么事,完成这件事可以有哪些办法,怎样才算完成这件事(2)分类计数原理中的“分类”要全面、不能遗漏,但也不能重复、交叉(3)“类”与“类”之间是并列的、互斥的、独立的,也
4、就是说,完成一件事情,每次只能选择其中的一类办法中的某一种方法(4)若完成某件事情有 n 类办法,则它们两两的交集为空集, n 类的并集为全集1在所有的两位数中,个位数字大于十位数字的两位数共有多少个?解:法一:按十位上的数字分别是 1,2,3,4,5,6,7,8 的情况分成 8 类,在每一类中满足题目条件的两位数分别有 8 个,7 个,6 个,5 个,4 个,3 个,2 个,1 个由分类加法计数原理知,符合题意的两位数共有 8765432136(个) 法二:按个位上的数字是 2,3,4,5,6,7,8,9 分成 8 类,在每一类中满足条件的两位数分别有 1 个,2 个,3 个,4 个,5 个
5、,6 个,7 个,8 个,所以按分类加法计数原理,满足条件的两位数共有 1234567836(个) 分步乘法计数原理的应用例 2 从 1,2,3,4 中选三个数字,组成无重复数字的整数,则分别满足下列条件的数有多少个?(1)三位数;(2)三位数的偶数解 (1)三位数有三个数位, 百 位 十 位 个 位故可分三个步骤完成:第一步,排个位,从 1,2,3,4 中选 1 个数字,有 4 种方法;第二步,排十位,从剩下的 3 个数字中选 1 个,有 3 种方法;第三步,排百位,从剩下的 2 个数字中选 1 个,有 2 种方法依据分步乘法计数原理,共有 43224 个满足要求的三位数(2)分三个步骤完成
6、:第一步,排个位,从 2,4 中选 1 个,有 2 种方法;第二步,排十位,从余下的 3 个数字中选 1 个,有 3 种方法;第三步,排百位,只能从余下的 2 个数字中选 1 个,有 2 种方法故共有 23212 个三位数的偶数利用分步乘法计数原理应注意:(1)要按事件发生的过程合理分步,即分步是有先后顺序的(2)“步”与“步”之间是连续的、不间断的或缺一不可的,但也不能重复、交叉(3)若完成某件事情需 n 步,则必须且只需依次完成这 n 个步骤后,这件事情才算完成2乒乓球队的 10 名队员中有 3 名主力队员,派 5 名参加比赛,3 名主力队员要安排在第一、三、五位置,其余 7 名队员选 2
7、 名安排在第二、四位置,求不同的出场安排共有多少种?解:法一:按出场次序,第一位置队员的安排有 3 种方法,第二位置队员的安排有 7种方法,第三位置队员的安排有 2 种方法,第四位置队员的安排有 6 种方法,第五位置队员的安排只有 1 种方法由分步乘法计数原理,得不同的出场安排种数为 37261252.法二:按主力与非主力,分两步安排第一步,安排 3 名主力队员在第一、三、五位置上,有 6 种方法,第二步,安排 7 名非主力队员中的 2 名在第二、四位置上,有 76 种方法由分步乘法计数原理,得不同的出场安排种数为 676252.两个计数原理的综合问题例 3 若直线方程 AxBy0 中的 A,
8、B 可以从 0,1,2,3,5 这五个数字中任取两个不同的数字,则方程所表示的不同直线共有多少条?解 分两类完成第 1 类,当 A 或 B 中有一个为 0 时,表示的直线为 x0 或 y0,共 2 条第 2 类,当 A,B 不为 0 时,直线 AxBy 0 被确定需分两步完成第 1 步,确定 A 的值,有 4 种不同的方法;第 2 步,确定 B 的值,有 3 种不同的方法由分步乘法计数原理知,共可确定 4312 条直线由分类加法计数原理知,方程所表示的不同直线共有21214 条利用两个计数原理解题时的三个注意点(1)当题目无从下手时,可考虑要完成的这件事是什么,即怎样做才算完成这件事,然后给出
9、完成这件事的一种或几种方法,从这几种方法中归纳出解题方法(2)分类时标准要明确,做到不重不漏,有时要恰当画出示意图或树形图,使问题的分析更直观、清楚,便于探索规律(3)综合问题一般是先分类再分步3某电视台的主持人在某综艺节目中拿出两个信箱,其中放着竞猜中成绩优秀的观众来信,甲箱中有 30 封,乙箱中有 20 封,现由主持人抽奖确定幸运观众,若先从中确定一名幸运之星,再从两箱中各确定一名幸运观众,则有多少种不同结果?解:若幸运之星在甲箱中抽取,则有 30292017 400 种不同的结果;若幸运之星在乙箱中抽取,则有 20193011 400 种不同的结果故共有 17 40011 40028 8
10、00 种不同结果解题高手 易错题某外语组有 9 人,每人至少会英语和日语中的一门,其中 7 人会英语,3 人会日语,从中选出会英语和日语的各一人,有多少种不同的选法?尝试 错解 第一步,从会英语的 7 人中选一人,有 7 种选法;第二步,从会日语的 3 人中选一人,有 3 种选法,故共有 7321(种)不同的选法错因 由题目条件可知,外语组共有 9 人,显然错解误认为会英语的 7 人,会日语的 3 人,共 10 人而忽视了其中有一人既会英语又会日语这一隐含条件,从而导致解题错误由于该题中既会英语又会日语的有 1 人,而选不选该人对下一步都有影响,所以要进行分类:第一类他不当选;第二类按会英语当
11、选;第三类按会日语当选在每一类中,又要分两步,因此是先分类后分步问题正解 “完成一件事”指“从 9 人中选出会英语与日语的各 1 人” ,故需分三类:既会英语又会日语的不当选;既会英语又会日语的按会英语当选;既会英语又会日语的按会日语当选既会英语又会日语的有 7391(人) ,仅会英语的有 6 人,仅会日语的有 2 人先分类后分步,从仅会英、日语的人中各选 1 人有 62 种选法;从仅会英语与英、日语都会的人中各选 1 人有 61 种选法;从仅会日语与英、日语都会的人中各选 1 人有 21 种选法根据分类加法计数原理,共有 62612120( 种) 不同选法1某同学从 4 本不同的科普杂志,3
12、 本不同的文摘杂志,2 本不同的娱乐新闻杂志中任选一本阅读,则不同的选法共有( )A24 种 B9 种C3 种 D26 种解析:选 B 不同的杂志本数为 4329 种,从其中任选一本阅读,共有 9 种选法2(全国卷)如图,小明从街道的 E 处出发,先到 F 处与小红会合,再一起到位于G 处的老年公寓参加志愿者活动,则小明到老年公寓可以选择的最短路径条数为( )A24 B18C12 D9解析:选 B 由题意可知 E F 有 6 种走法,FG 有 3 种走法,由分步乘法计数原理知,共 6318 种走法3如果一条直线与一个平面平行,那么称此直线与平面构成一个“平行线面组” 在一个长方体中,由两个顶点
13、确定的直线与含有四个顶点的平面构成的“平行线面组”的个数是( )A60 B48C36 D24解析:选 B 长方体的 6 个表面构成的 “平行线面组”有 6636(个),另外含 4 个顶点的 6 个面(非表面)构成的“平行线面组”有 6212(个),所以共有 361248( 个)4已知 x2,3,7,y 3,4,8 ,则 xy 可表示不同的值的个数为_解析:分两步:第 1 步,在集合2,3,7中任取一个值,有 3 种不同取法;第 2 步,在集合 3,4,8中任取一个值,有 3 种不同取法故 xy 可表示 339 个不同的值答案:95现有 4 件不同款式的上衣和 3 条不同颜色的长裤,如果一条长裤
14、与一件上衣配成一套,则不同的配法种数为_解析:完成配成一套衣服这件事分两步:第一步选长裤,有 3 种选法,第二步选上衣,有 4 种选法,共有 3412 种不同配法答案:126某座山,若从东侧通往山顶的道路有 3 条,从西侧通往山顶的道路有 2 条,其余无道路通向山顶(1)某游人从一侧上山,另一侧下山,共有多少种不同的走法?(2)某游人任意选择上山与下山的道路,共有多少种不同的走法?解:(1)分两类:从东侧上山,西侧下山,走法有 326( 种);从西侧上山,东侧下山,走法有 236(种),所以共有 6612(种) 不同的走法(2)法一:完成从上山到下山这件事可分为四类:从东侧上山,且从东侧下山,
15、走法有 33 种;从东侧上山,从西侧下山,走法有 32 种;从西侧上山,从东侧下山,走法有 23 种;从西侧上山,且从西侧下山,走法有 22 种根据分类加法计数原理知,共有 3332232225(种) 不同的走法法二:上山共有 5 条道路,下山也有 5 条道路,由分步乘法计数原理得从上山到下山共有 5525(种)不同的走法一、选择题1从 3 名女同学和 2 名男同学中选出一人主持本班一次班会,则不同的选法种数为( )A6 B5C3 D2答案:B2在 2,3,5,7,11 这五个数字中,任取两个数字组成分数,其中假分数的个数为( )A20 B10C5 D24解析:选 B 假分数的分子大于分母故以
16、 2 为分母的有 4 个;以 3 为分母的有 3 个;以 5 为分母的有 2 个;以 7 为分母的只有 1 个由分类加法计数原理知共有432110 个3从集合0,1,2,3,4,5,6中任取两个互不相等的数 a,b 组成复数 abi ,其中虚数有( )A30 个 B42 个C36 个 D35 个解析:选 C 要完成这件事可分两步,第一步确定 b(b0)有 6 种方法,第二步确定 a有 6 种方法,故由分步乘法计数原理知共有 6636 个虚数4已知两条异面直线 a,b 上分别有 5 个点和 8 个点,则这 13 个点可以确定不同的平面个数为( )A40 B16C13 D10解析:选 C 分两类:
17、第 1 类,直线 a 与直线 b 上 8 个点可以确定 8 个不同的平面;第 2 类,直线 b 与直线 a 上 5 个点可以确定 5 个不同的平面故可以确定 8513 个不同的平面二、填空题5已知 a2,4,6,8,b3,5,7,9,能组成 logab1 的对数值有_个解析:分四类,当 a2 时,b 取 3,5,7,9 四种情况;当 a4 时,b 取 5,7,9 三种情况;当 a6 时,b 取 7,9 两种情况;当 a8 时,b 取 9 一种情况,所以总共有 432110 种,又 log23log 49,所以对数值有 9 个答案:96圆周上有 2n 个等分点(n 大于 2),任取 3 个点可得
18、一个三角形,恰为直角三角形的个数为_解析:先在圆周上找一点,因为有 2n 个等分点,所以应有 n 条直径,不过该点的直径应有 n1 条,这 n1 条直径都可以与该点形成直角三角形,即一个点可形成 n1 个直角三角形,而这样的点有 2n 个,所以一共可形成 2n(n1)个符合条件的直角三角形答案:2n(n1)7已知 A 1,0,1,2,3,B ,且 aA,bB,则不同的双曲线 0,13,2,4,5 x2a21(a 0,b0)共有_ 条y2b2解析:a 可取 1,2,3;b 可取 ,2,4,5,故不同的双曲线 1(a0,b0)共有13 x2a2 y2b23412(条) 答案:1285 名乒乓球队员
19、中,有 2 名老队员和 3 名新队员现从中选出 3 名队员参加团体比赛,则入选的 3 名队员中至少有一名老队员的选法有_种(用数字作答)解析:分为两类完成,两名老队员、一名新队员时,有 3 种选法;两名新队员、一名老队员时,有 236 种选法,即共有 9 种不同选法答案:9三、解答题9已知集合 M3,2,1,0,1,2,P( a,b)表示平面上的点(a,bM),问:(1)P 可表示平面上多少个不同的点?(2)P 可表示平面上多少个第二象限的点?(3)P 可表示多少个不在直线 yx 上的点?解:(1)确定平面上的点 P(a, b)可分两步完成:第一步确定 a 的值,共有 6 种方法;第二步确定
20、b 的值,也有 6 种方法根据分步乘法计数原理,得到 P(a,b) 可表示平面上6636( 个) 不同的点(2)确定第二象限的点,可分两步完成:第一步确定 a,因为 a0,所以有 2 种确定方法由分步乘法计数原理,得到 P(a,b)可表示平面上 326(个)第二象限的点(3)点 P(a,b)在直线 yx 上的充要条件是 ab.因此 a 和 b 必须在集合 M 中取同一元素,共有 6 种取法,即在直线 yx 上的点有 6 个由(1) 得不在直线 yx 上的点共有36630 个10现有高一四个班的学生 34 人,其中一、二、三、四班分别有 7 人、8 人、9 人、10 人,他们自愿组成数学课外小组
21、(1)选其中一人为负责人,有多少种不同的选法?(2)每班选一名组长,有多少种不同的选法?(3)推选两人做中心发言,这两人需来自不同的班级,有多少种不同的选法?解:(1)分四类:第一类,从一班学生中选 1 人,有 7 种选法;第二类,从二班学生中选 1 人,有 8 种选法;第三类,从三班学生中选 1 人,有 9 种选法;第四类,从四班学生中选 1 人,有 10 种选法所以共有不同的选法 N7 891034(种)(2)分四步:第一、二、三、四步分别从一、二、三、四班学生中选一人任组长所以共有不同的选法 N7 89105 040(种)(3)分六类,每类又分两步:从一、二班学生中各选 1 人,有 78
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