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  1. 随笔/

计数原理

·809 字·2 分钟·
高中数学
Saurlax
作者
Saurlax
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分类加法计数原理与分布乘法计数原理
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分类加法计数原理
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完成一件事有两类不同方案,在第1类方案中有 $m$ 种不同的方法,在第2类方案中有 $n$ 中不同的方法,那么完成这件事总共有 $N=m+n$ 种不同的方法。

要求:每一类中的任一种方法都可以完成要做的事

$N=m_1+m_2+\dots+m_n$

分布乘法计数原理
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完成一件事需要两个步骤,第1步有 $m$ 种不同的方法,第2步有 $n$ 种不同的方法,那么完成这件事总共有 $N=m\times n$ 种不同的方法。

要求:依次完成各个步骤才能完成要做的事情

$N=m_1\times m_2 \times \dots \times m_n$

关键能力拓展
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元素、位置选择法
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在计数问题中常涉及元素与位置,解题时要分清楚要完成的事是元素选择位置还是位置选择元素

涂色问题
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涂色问题是计数原理应用的典型问题,一般是指求用几种不同的颜色给已知图形的不同区域(或点)涂色,共有几种涂法的问题。

需要关注的图形特征:区域的个数、区域相邻情况

解决方案
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  1. 选择正确的涂色顺序,一般从相邻区域最多的区域开始
  2. 根据涂色所用色数多少进行分类处理

树状图法
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懂的都懂

正难则反
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懂的都懂

建模法
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根据具体问题,构造对应图形,直观地分析、解决较复杂问题的方法

排列与组合
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排列
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一般地,从 $n$ 个不同元素中取出 $m(m\leq n,n,m\in \mathbb{N}^*)$ 个元素,并按照一定的顺序排成一列,叫做从 $n$ 个不同元素中取出 $m$ 个元素的一个排列。

排列具有顺序性,当排列中的元素变换位置时,就算作不同的排列。

排列数
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从 $n$ 个不同元素中取出 $m(m\leq n,n,m\in \mathbb{N}^*)$ 个元素的所有不同排列的个数,叫做从 $n$ 个不同的元素中取出 $m$ 个元素的排列数,用符号 $A_n^m$ 表示。

$A_n^m=n(n-1)(n-2)\dots(n-m+1),n,m\in\mathbb{N}^*,m\leq n$

全排列
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特别地,我们把 $n$ 个不同元素全部取出的一个排列,叫做 $n$ 个元素的一个全排列,这时公式中 $m=n$,即

$A_n^n=n\times(n-1)\times(n-2)\times\dots\times2\times1=n!$

其中,$0!=1$

$A_n^m=\frac{n!}{(n-m)!}=\frac{A_n^n}{A_{n-m}^{n-m}}$

组合
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一般地,从 $n$ 个不同的元素中取出 $m(m\leq n,n,m\in\mathbb{N}^*)$ 个元素作为一组,叫做从 $n$ 个不同元素中取出 $m$ 个元素的一个组合。

排列与组合的区别:有序排列,无序组合

组合数
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从 $n$ 个不同的元素中取出 $m(m\leq n,n,m\in\mathbb{N}^*)$ 个元素的所有不同组合的个数,叫做从 $n$ 个不同元素中取出 $m$ 个元素的组合数,用符号 $C_n^m$ 表示。

$C_n^m=\frac{A_n^m}{A_m^m}=\frac{n\cdot(n-1)\cdot(n-2)\cdot\dots\cdot(n-m+1)}{m\cdot(m-1)\cdot(m-2)\cdot\dots\cdot1}=\frac{n!}{m!(n-m)!}$

其中,$C_n^0=1$

组合数的性质
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