新编高中数学北师大版选修23学案：1.1.2 分类加法计数原理与分步乘法计数原理的应用 Word版含解析

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1、新编数学北师大版精品资料第2课时分类加法计数原理与分步乘法计数原理的应用1掌握分类加法计数原理和分步乘法计数原理(重点)2会应用两个计数原理解决简单的实际问题(难点)基础初探教材整理分类加法计数原理与分步乘法计数原理的联系与区别阅读教材P3“例1”和P4“例2”部分，完成下列问题两个计数原理的联系与区别：原理分类加法计数原理分步乘法计数原理相同点把一个原始事件_事件来完成不同点与分类有关与分步有关每类方法都能_这件事，它们是相互_的，且每一次得到的都是最后结果，只需_方法就可以完成这件事每一步得到的只是_结果，任何一步都不可能_这件事，缺少_都不可能完成这件事，只有_都完成了，才能完成这件事各

2、类方法之间是互斥的，并列的，独立的各步之间是有关联的，不独立的【答案】分解成若干个完成独立一种中间独立地完成任何一步各个步骤1由1,2,3,4组成没有重复数字的三位数的个数为_【解析】由题意知可以组成没有重复数字的三位数的个数为43224.【答案】242(a1a2a3)(b1b2b3)(c1c2c3c4)展开后共有_项【解析】该展开式中每一项的因式分别来自a1a2a3，b1b2b3，c1c2c3c4中的各一项由a1，a2，a3中取一项共3种取法，从b1，b2，b3中取一项有3种不同取法，从c1，c2，c3，c4中任取一项共4种不同的取法由分步乘法计数原理知，该展开式共33436(项)【答案】3

3、635名班委进行分工，其中A不适合当班长，B只适合当学习委员，则不同的分工方案种数为_【解析】根据题意，B只适合当学习委员，有1种情况，A不适合当班长，也不能当学习委员，有3种安排方法，剩余的3人担任剩余的工作，有3216种情况，由分步乘法计数原理，可得共有13618种分工方案【答案】184用1,2,3三个数字组成一个四位数，规定这三个数必须全部使用，且同一数字不能相邻，这样的四位数有_个【解析】分三步完成，第1步，确定哪一个数字被使用2次，有3种方法；第2步，把这2个相同的数字排在四位数不相邻的两个位置上，有3种方法；第3步，将余下的2个数字排在四位数余下的两个位置上，有2种方法故有3321

4、8个不同的四位数【答案】18质疑手记预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：疑问1：解惑：疑问2：解惑：小组合作型抽取(分配)问题(1)高三年级的三个班到甲、乙、丙、丁四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()A16种B18种C37种D48种(2)甲、乙、丙、丁四人各写一张贺卡，放在一起，再各取一张不是自己的贺卡，则不同取法的种数有_【精彩点拨】(1)由于去甲工厂的班级分配情况较多，而其对立面较少，可考虑间接法求解(2)先让一人去抽，然后再让被抽到贺卡所写人去抽【自主解答】(1)高三年级的三个班到甲、乙、丙、丁四个工厂进行社会实

5、践有43种不同的分配方案，若三个班都不去工厂甲则有33种不同的分配方案则满足条件的不同的分配方案有433337(种)故选C.(2)不妨由甲先来取，共3种取法，而甲取到谁的将由谁在甲取后第二个来取，共3种取法，余下来的人，都只有1种选择，所以不同取法共有33119(种)【答案】(1)C(2)9求解抽取(分配)问题的方法1当涉及对象数目不大时，一般选用枚举法、树状图法、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：直接法：直接使用分类加法计数原理或分步乘法计数原理间接法：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再练一题13个不同的小球放入5个不同的盒子，

6、每个盒子至多放一个小球，共有多少种方法？【解】法一(以小球为研究对象)分三步来完成：第一步：放第一个小球有5种选择；第二步：放第二个小球有4种选择；第三步：放第三个小球有3种选择根据分步乘法计数原理得：共有方法数N54360.法二(以盒子为研究对象)盒子标上序号1,2,3,4,5，分成以下10类：第一类：空盒子标号为(1,2)，选法有3216(种)；第二类：空盒子标号为(1,3)，选法有3216(种)；第三类：空盒子标号为(1,4)，选法有3216(种)；分类还有以下几种情况：空盒子标号分别为(1,5)，(2,3)，(2,4)，(2,5)，(3,4)，(3,5)，(4,5)，共10类，每一类都

7、有6种方法根据分类加法计数原理得，共有方法数N66660(种)组数问题用0,1,2,3,4,5可以组成多少个无重复数字的(1)银行存折的四位密码(2)四位整数【精彩点拨】(1)用分步乘法计数原理求解(1)问；(2)0不能作首位，优先排首位，用分步乘法计数原理求解【自主解答】(1)分步解决第一步：选取左边第一个位置上的数字，有6种选取方法；第二步：选取左边第二个位置上的数字，有5种选取方法；第三步：选取左边第三个位置上的数字，有4种选取方法；第四步：选取左边第四个位置上的数字，有3种选取方法由分步乘法计数原理知，可组成不同的四位密码共有6543360(个)(2)分步解决第一步：首位数字有5种选取

8、方法；第二步：百位数字有5种选取方法；第三步：十位数字有4种选取方法；第四步：个位数字有3种选取方法由分步乘法计数原理知，可组成四位整数有5543300(个)1对于组数问题，一般按特殊位置(一般是末位和首位)由谁占领分类，分类中再按特殊位置(或者特殊元素)优先的方法分步完成；如果正面分类较多，可采用间接法从反面求解2解决组数问题，应特别注意其限制条件，有些条件是隐藏的，要善于挖掘排数时，要注意特殊元素、特殊位置优先的原则再练一题2由0,1,2,3这四个数字，可组成多少个：(1)无重复数字的三位数？(2)可以有重复数字的三位数？【解】(1)0不能做百位数字，所以百位数字有3种选择，十位数字有3种

9、选择，个位数字有2种选择，所以无重复数字的三位数共有33218(个)(2)百位数字有3种选择，十位数字有4种选择，个位数字也有4种选择由分步乘法计数原理知，可以有重复数字的三位数共有34448(个)探究共研型涂色问题探究1用3种不同颜色填涂图中A，B，C，D四个区域，且使相邻区域不同色，若按从左到右依次涂色，有多少种不同的涂色方案？ABCD图114【提示】涂A区有3种涂法，B，C，D区域各有2种不同的涂法，由分步乘法计数原理将A，B，C，D四个区域涂色共有322224(种)不同方案探究2在探究1中，若恰好用3种不同颜色涂A，B，C，D四个区域，那么哪些区域必同色？把四个区域涂色，共有多少种不同

10、的涂色方案？【提示】恰用3种不同颜色涂四个区域，则A，C区域，或A，D区域，或B，D区域必同色由加法计数原理可得恰用3种不同颜色涂四个区域共32132132118(种)不同的方案探究3在探究1中，若恰好用2种不同颜色涂完四个区域，则哪些区域必同色？共有多少种不同的涂色方案？【提示】若恰好用2种不同颜色涂四个区域，则A，C区域必同色，且B，D区域必同色先从3种不同颜色中任取两种颜色，共3种不同的取法，然后用所取的2种颜色涂四个区域共2种不同的涂法由分步乘法计数原理可得恰好用2种不同颜色涂四个区域共有326(种)不同的涂色方案将红、黄、绿、黑四种不同的颜色涂在如图115所示的图中，要求相邻的两个区

11、域的颜色都不相同，则有多少种不同的涂色方法？图115【精彩点拨】给图中区域标上记号A，B，C，D，E，则A区域有4种不同的涂色方法，B区域有3种，C区域有2种，D区域有2种，但E区域的涂色取决于B与D涂的颜色，如果B与D颜色相同有2种，如果不相同，那么只有1种因此应先分类后分步【自主解答】法一：给图中区域标上记号A，B，C，D，E，如图所示当B与D同色时，有4321248种当B与D不同色时，有4321124种故共有482472种不同的涂色方法法二：按涂色时所用颜色种数多少分类：第一类，用4种颜色：此时B，D区域或A，E区域同色，则共有2432148种不同涂法第二类，用3种颜色：此时B，D同色，

12、A，E同色，先从4种颜色中取3种，再涂色，共432124种不同涂法由分类加法计数原理共482472种不同涂法求解涂色(种植)问题一般是直接利用两个计数原理求解，常用方法有：(1)按区域的不同以区域为主分步计数，用分步乘法计数原理分析；(2)以颜色(种植作物)为主分类讨论，适用于“区域、点、线段”问题，用分类加法计数原理分析；(3)对于涂色问题将空间问题平面化，转化为平面区域涂色问题.再练一题3如图116所示的几何体是由一个正三棱锥PABC与正三棱柱ABCA1B1C1组合而成的，现用3种不同颜色对这个几何体的表面染色(底面A1B1C1不涂色)，要求相邻的面均不同色，则不同的染色方案共有_种图11

13、6【解析】先涂三棱锥PABC的三个侧面，然后涂三棱柱的三个侧面，由分步乘法计数原理，共有321212种不同的涂法【答案】12构建体系1已知x1,2,3,4，y5,6,7,8，则xy可表示不同值的个数为()A2B4C8D15【解析】x的取值共有4个，y的取值也有4个，则xy共有4416个积，但是由于3846，所以xy共有16115(个)不同值，故选D.【答案】D2某年级要从3名男生，2名女生中选派3人参加某次社区服务，如果要求至少有1名女生，那么不同的选派方案有() 【导学号：62690004】A6种B7种 C8种D9种【解析】可按女生人数分类：若选派一名女生，有236种；若选派2名女生，则有3

14、种由分类加法计数原理，共有9种不同的选派方法【答案】D33名学生报名参加篮球、足球、排球、计算机课外兴趣小组，每人选报一门，则不同的报名方案有_种【解析】每名同学都有4种不同的报名方案，共有44464种不同的方法【答案】644圆周上有2n个等分点(n大于2)，任取3点可得一个三角形，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，一个点可以形成n1个直角三角形，而这样的点有2n个，所以一共有2n(n1)个符合题意的直角三角形【答案】2n(n1)5.用6种不同颜色的彩色粉笔写黑板报，板报设计

15、如图117所示，要求相邻区域不能用同一种颜色的彩色粉笔问：该板报有多少种书写方案？图117【解】第一步，选英语角用的彩色粉笔，有6种不同的选法；第二步，选语文学苑用的彩色粉笔，不能与英语角用的颜色相同，有5种不同的选法；第三步，选理综视界用的彩色粉笔，与英语角和语文学苑用的颜色都不能相同，有4种不同的选法；第四步，选数学天地用的彩色粉笔，只需与理综视界的颜色不同即可，有5种不同的选法，共有6545600种不同的书写方案我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)学业分层测评(建议用时：45分钟)学业达标一、选择题15名同学去听同时进行的4个课外知识讲座，每个同学可自由选择，且必须

16、选择一个知识讲座，则不同的选择种数是()A54B45C5432D54【解析】5名同学每人都选一个课外知识讲座，则每人都有4种选择，由分步乘法计数原理知共有4444445种选择【答案】B2已知集合M1，2,3，N4,5,6,7，从两个集合中各取一个元素作为点的坐标，则这样的坐标在直角坐标系中可表示第一、二象限内不同的点的个数是()A18B17C16D10【解析】分两类第一类：M中的元素作横坐标，N中的元素作纵坐标，则在第一、二象限内的点有339(个)；第二类：N中的元素作横坐标，M中的元素作纵坐标，则在第一、二象限内的点有428(个)由分类加法计数原理，共有9817(个)点在第一、二象限【答案】

17、B3用0,1，9十个数字，可以组成有重复数字的三位数的个数为()A243B252C261D279【解析】用0,1，9共能组成91010900(个)三位数，其中无重复数字的三位数有998648(个)，所以有重复数字的三位数有900648252(个)【答案】B4.将1,2,3，9这9个数字填在如图118的9个空格中，要求每一行从左到右，每一列从上到下分别依次增大当3,4固定在图中的位置时，填写空格的方法为()34图118A6种B12种C18种D24种【解析】因为每一行从左到右，每一列从上到下分别依次增大，1,2,9只有一种填法，5只能填在右上角或左下角，5填好后与之相邻的空格可填6,7,8任一个；

18、余下两个数字按从小到大只有一种方法共有236种结果，故选A.【答案】A5体育老师把9个相同的足球放入编号为1,2,3的三个箱子中，要求每个箱子放球的个数不少于其编号，则不同的放球方法有() 【导学号：62690005】A8种B10种C12种D16种【解析】首先在三个箱子中放入个数与编号相同的球，这样剩下三个足球，这三个足球可以随意放置，第一种方法，可以在每一个箱子中放一个，有1种结果；第二种方法，可以把球分成两份，1和2，这两份在三个位置，有326种结果；第三种方法，可以把三个球都放到一个箱子中，有3种结果综上可知共有16310种结果【答案】B二、填空题6小张正在玩“QQ农场”游戏，他计划从仓

19、库里的玉米、土豆、茄子、辣椒、胡萝卜这5种种子中选出4种分别种植在四块不同的空地上(一块空地只能种植一种作物)，若小张已决定在第一块空地上种茄子或辣椒，则不同的种植方案共有_种【解析】当第一块地种茄子时，有43224种不同的种法；当第一块地种辣椒时，有43224种不同的种法，故共有48种不同的种植方案【答案】487从集合0,1,2,3,5,7,11中任取3个不同元素分别作为直线方程AxByC0中的A，B，C，所得直线经过坐标原点的有_条【解析】因为过原点的直线常数项为0，所以C0，从集合中的6个非零元素中任取一个作为系数A，有6种方法，再从其余的5个元素中任取一个作为系数B，有5种方法，由分步

20、乘法计数原理得，适合条件的直线共有16530(条)【答案】308甲、乙、丙3位志愿者安排在周一至周五的5天中参加某项志愿者活动，要求每人参加一天且每天至多安排一人，并要求甲安排在另外两位前面不同的安排方法共有_种【解析】分三类：若甲在周一，则乙丙有4312种排法；若甲在周二，则乙丙有326种排法；若甲在周三，则乙丙有212种排法所以不同的安排方法共有126220种【答案】20三、解答题9如图119所示，用6种不同的颜色给图中的4个格子涂色，每个格子涂一种颜色，要求相邻的两个格子颜色不同，且两端的格子的颜色也不同，不同的涂色方法共有多少种(用数字作答)图119【解】不妨将图中的4个格子依次编号为

21、，当同色时，有6515150种方法；当异色时，有6544480种方法所以共有150480630种方法10用数字1,2,3,4,5,6组成无重复数字的三位数，然后由小到大排成一个数列(1)求这个数列的项数；(2)求这个数列中的第89项的值【解】(1)完成这件事需要分别确定百位、十位和个位数，可以先确定百位，再确定十位，最后确定个位，因此要分步相乘第一步：确定百位数，有6种方法第二步：确定十位数，有5种方法第三步：确定个位数，有4种方法根据分步乘法计数原理，共有N654120个三位数所以这个数列的项数为120.(2)这个数列中，百位是1,2,3,4的共有45480个，百位是5的三位数中，十位是1或

22、2的有448个，故第88个为526，故从小到大第89项为531.能力提升1(2016铜川检测)如图1110，一环形花坛分成A，B，C，D四块，现有4种不同的花供选种，要求在每块里种1种花，且相邻的2块地种不同的花，则不同的种法总数为()图1110A96B84C60D48【解析】可依次种A，B，C，D四块，当C与A种同一种花时，有431336种种法；当C与A所种花不同时，有432248种种法由分类加法计数原理，不同的种法种数为364884.【答案】B2两人进行乒乓球比赛，采取五局三胜制，即先赢三局者获胜，决出胜负为止，则所有可能出现的情形(各人输赢局数的不同视为不同情形)共有()A10种B15种

23、 C20种D30种【解析】由题意知，比赛局数最少为3局，至多为5局当比赛局数为3局时，情形为甲或乙连赢3局，共2种；当比赛局数为4局时，若甲赢，则前3局中甲赢2局，最后一局甲赢，共有3种情形；同理，若乙赢，则也有3种情形，所以共有6种情形；当比赛局数为5局时，前4局，甲、乙双方各赢2局，最后一局胜出的人赢，若甲前4局赢2局，共有赢取第1、2局，1、3局，1、4局，2、3局，2、4局，3、4局六种情形，所以比赛局数为5局时共有2612(种)，综上可知，共有261220(种)故选C.【答案】C3在一次运动会选手选拔赛上，8名男运动员参加100米决赛其中甲、乙、丙三人必须在1,2,3,4,5,6,7

24、,8八条跑道的奇数号跑道上，则安排这8名运动员比赛的方式共有_种. 【导学号：62690006】【解析】分两步安排这8名运动员第一步：安排甲、乙、丙三人，共有1,3,5,7四条跑道可安排，所以安排方式有43224种第二步：安排另外5人，可在2,4,6,8及余下的一条奇数号跑道安排，所以安排方式有54321120种所以安排这8人的方式有241202 880种【答案】2 8804(2016杭州外国语学校检测)给出一个正五棱柱，用3种颜色给其10个顶点染色，要求各侧棱的两个端点不同色，有几种染色方案？【解】分两步，先给上底面的5个顶点染色，每个顶点都有3种方法，共有35种方法，再给下底面的5个顶点染色，因为各侧棱两个端点不同色，所以每个顶点有2种方法，共有25种方法，根据分步乘法计数原理，共有35257 776(种)染色方案