■江苏省宜兴第一中学 吴继敏
计数原理是高中数学中较难学的内容之一。它与其他知识联系较少,内容比较抽象。解决计数问题对同学们的抽象思维能力和逻辑思维能力要求较高,同学们解决计数问题时出现的错误往往具有普遍性,因此,分析同学们解题中常犯的错误,可以充分暴露其错误的思维过程,使同学们认识到出错的原因,可使他们在比较中对正确的思维过程留下更深刻的印象,从而有效地提高解题准确率。
两个原理的区别在于一个与分类有关,一个与分步有关。如果完成一件事有n 类方法,这n 类方法彼此之间是相互独立的,无论哪一类办法中的哪一种方法都能单独完成这件事,求完成这件事的方法种数,就用分类计数原理;如果完成一件事有n 个步骤,缺一不可,即需要依次完成所有的步骤,才能完成这件事,而完成每一个步骤各有若干种不同的方法,求完成这件事的方法数就用分步计数原理。
例1(2019年西安五校联考)50件产品中有4件次品,从中任意抽出5件,其中至少有3件次品的抽法有____种。
错解:有
错因:分类与分步概念不清,即加法原理与乘法原理混淆。
正解:分为二类。第一类,先取3 件次品,再取2件正品,其抽法有(分两步,用乘法原理种;第二类,取4件次品的抽法有种。最后由加法原理知不同的抽法共有
界定排列与组合问题的唯一标准是“顺序”,“有序”是排列问题,“无序”是组合问题。在解答排列与组合并存的问题时,一般采用先组合后排列的方法。
例2(2019 年渭南模拟考试)有甲、乙、丙3项志愿服务项目,甲需要2名志愿者承担,乙、丙各需要1名志愿者承担,从10名志愿者中选派4 人承担这三项任务,则不同的选法有( )。
A.1 260种 B.2 025种
C.2 520种 D.5 040种
错解一:分三步完成。首先从10人中选出4人,有种方法;再从这4人中选出2人承担任务甲,有种方法;剩下的2人去承担任务乙、丙,有种方法。由乘法原理知不同的选法共有
错因:“排列”、“组合”概念混淆不清。承担任务甲的2 人与顺序无关,此处应是组合问题,即
错解二:分三步完成。不同的选法共有故选A。
错因:剩下的2人去承担任务乙、丙,这与顺序有关,此处应是排列问题,即
正解一:不同的选共法有2 520(种)。故选C。
正解二:先从10人中选出2人承担任务甲;再从余下8人中选出1人承担任务乙;最后从剩下的7人中选出1人去承担任务丙。由乘法原理知不同的选法共有2 520(种)。故选C。
正解三:从10 人中选出2 人承担任务甲;再从余下8 人中选出2 人承担任务乙、丙。由乘法原理知不同的选法共有2 520(种)。故选C。
例3 (高考试题改编)4个不同的玻璃球放入编号为1、2、3、4的四只木盒中,则恰有一个空盒的放法有____种。
错解一:从四只盒子中取出三只,有种方法,从4个球中取出3个放入取出的三只盒子内,有种方法,再将余下的玻璃球放入三只有球的盒子中的一只内,有种放法,所以共有
错解二:分三步完成。首先取出三只盒子,有种方法;再把球分为三组,有种方法;最后把三组球排列后放入盒子,有种方法。由乘法原理知共有288(种)方法。
错因:错解中出现先取a 后取b 和先取b后取a 两种情形,显然两种取法的结果是相同的,但却作为两种不同取法重复进行了计数,即由于组合问题的无序性,使不同的组合方式产生了相同的结果。
正解一:在错解中消除重复144(种)放法。
正解二:从4个球中取出2个作为一组,与另外2个玻璃球一起放入四只盒子中的三只内,共有
正解三:将4个球分别放入四只盒子后,取出其中的二只盒子并为一只盒子(自然出现一只空盒),有
例4(2019 年韩城三模测试)甲、乙、丙、丁、戊五人站成一排,如果乙必须站在甲的右边(甲、乙可以不相邻),那么不同的站法有( )种。
A.24 B.60 C.90 D.120
错解:把甲、乙“捆绑”为一个元素(乙在甲的右边),与丙、丁、戊一起全排列,有24(种)站法。故选A。
错因:审题不严,未注意到“甲、乙可以不相邻”而漏解。
正解一:按乙的位置分为四类。乙排第一、二、三、四位时的排法数分别是,所以共有(种)站法。故选B。
正解二:因为甲在乙的左边与甲在乙的右边的情形是对称相同的,所以共有(种)站法。故选B。