資源簡介 4.2 排列第1課時 排列與排列數(shù)學(xué)習(xí)目標 1.通過實例,理解并掌握排列的概念,培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng). 2.理解排列數(shù)的意義,能用計數(shù)原理推導(dǎo)排列數(shù)公式,能應(yīng)用排列數(shù)公式解決簡單具體問題的排列數(shù),提升邏輯推理、數(shù)學(xué)運算的核心素養(yǎng). 3.能應(yīng)用排列知識解決簡單的實際問題,培養(yǎng)數(shù)學(xué)運算、數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng).任務(wù)一 排列的概念1.定義一般地,從n個不同元素中取出m(m≤n)個不同的元素,按照一定的順序排成一列,叫作從n個不同元素中取出m個元素的一個排列.2.排列相同的條件兩個排列相同,當且僅當這個排列的元素及其排列順序完全相同.下列問題是排列問題的為 .①選2個小組分別去植樹和種菜;②選2個小組分別去種菜;③某班40名同學(xué)在假期互發(fā)短信;④從1,2,3,4,5中任取兩個數(shù)字相除;⑤10個車站,站與站間的車票.答案:①③④⑤解析:①植樹和種菜是不同的,存在順序問題,是排列問題;②不存在順序問題,不是排列問題;③存在順序問題,是排列問題;④兩個數(shù)相除與這兩個數(shù)的順序有關(guān),是排列問題;⑤車票使用時有起點和終點之分,故車票的使用是有順序的,是排列問題.判斷一個具體問題是否為排列問題的思路對點練1.判斷下列問題是否為排列問題:(1)北京、上海、天津三個民航站之間的直達航線的飛機票的價格(假設(shè)來回的票價相同);(2)選10人組成一個學(xué)習(xí)小組;(3)選3個人分別擔任班長、學(xué)習(xí)委員、生活委員.解:(1)票價只有三種,雖然機票是不同的,但票價是一樣的,不存在順序問題,所以不是排列問題.(2)不存在順序問題,不屬于排列問題.(3)每個人的職務(wù)不同,例如甲當班長或當學(xué)習(xí)委員是不同的,存在順序問題,屬于排列問題.所以在上述各題中(3)是排列問題,(1)(2)不是排列問題.任務(wù)二 排列數(shù)及排列數(shù)公式排列數(shù) 定義 從n個不同元素中取出m(m≤n)個不同的元素,所有不同排列的個數(shù),叫作從n個不同元素中取出m個元素的排列數(shù)符號表示全排列 從n個不同的元素取出n個不同的元素(即全部取出)排成一列,叫作n個元素的一個全排列.此時, =n(n-1)(n-2)×…×3×2×1階乘 正整數(shù)1到n的連乘積,叫作n的階乘,用n!表示.于是,n個元素的全排列數(shù)公式可以寫成=n!.規(guī)定0!=1乘積式 =n(n-1)(n-2)…(n-m+1)(m,n∈N+,且m≤n)階乘式 =(m,n∈N+,且m≤n)(1)計算;(2)求證:+2+3+…+n=(n+1)!-1.解:(1)法一:===.法二:===.(2)證明:法一:因為=2-=-,2=3-=-,3=4-=-,…n=(n+1)-=-,所以左邊=(-)+(-)+(-)+…+(-)=-=(n+1)!-1=右邊,所以原式成立.法二:因為(n+1)!=(n+1)·n!=n+=n+n=n+(n-1)+=n+(n-1)+(n-2)+=…=n+(n-1)+…+2++,所以(n+1)!-=+2+3+…+n,所以原式成立.排列數(shù)公式的選擇 1.排列數(shù)公式的乘積形式適用于計算排列數(shù). 2.排列數(shù)公式的階乘形式主要用于與排列數(shù)有關(guān)的證明、解方程和不等式等問題,具體應(yīng)用時注意階乘的性質(zhì),提取公因式,可以簡化計算.對點練2.解不等式:3>4.解:由3>4,得>,所以>,化簡得x2-19x+78>0,解得x<6或x>13.又1≤x≤8且1≤x-1≤9,x∈N+,所以2≤x<6,x∈N+,所以x=2,3,4,5,即不等式的解集為{2,3,4,5}.任務(wù)三 排列數(shù)公式的簡單應(yīng)用(1)有7本不同的書,從中選3本送給3名同學(xué),每人各1本,共有多少種不同的送法?(2)有7種不同的書,要買3本送給3名同學(xué),每人各1本,共有多少種不同的送法?解:(1)從7本不同的書中選3本送給3名同學(xué),相當于從7個元素中任取3個元素的一個排列,所以共有=7×6×5=210(種)不同的送法.(2)從7種不同的書中買3本書,這3本書并不要求都不相同,根據(jù)分步乘法計數(shù)原理,共有不同的送法7×7×7=343(種).解簡單排列應(yīng)用題的思路 1.認真分析題意,看能否把問題歸結(jié)為排列問題,即是否有順序. 2.如果是的話,再進一步分析,這里n個不同的元素指的是什么,以及從n個不同的元素中任取m(m≤n)個元素的每一種排列對應(yīng)的是什么事件. 3.運用排列數(shù)公式求解.對點練3.(1)一天有6節(jié)課,安排6門學(xué)科,一天的課程表有幾種排法?(2)將4名體育生,4名美術(shù)生分配到4個不同的班,每個班要分配一名體育生和一名美術(shù)生,共有多少種分配方案?解:(1)這是6個元素的全排列問題,其排列數(shù),即為一天的課程的排法種數(shù).(2)解決這類問題可以分為兩步:第1步:把4名體育生分配到4個不同的班有種方法,第2步:把4名美術(shù)生分配到4個不同的班,有種方法,由分步乘法計數(shù)原理得共有N==576(種)分配方案.1.從甲、乙、丙三人中選兩人站成一排的所有站法為( )A.甲乙、乙甲、甲丙、丙甲B.甲乙丙、乙丙甲C.甲乙、甲丙、乙甲、乙丙、丙甲、丙乙D.甲乙、甲丙、乙丙答案:C解析:從三人中選出兩人,而且要考慮這兩人的順序,所以有如下6種站法:甲乙、甲丙、乙甲、乙丙、丙甲、丙乙.2.若=10,則n=( )A.6 B.7 C.8 D.9答案:C解析:因為=10,所以n≥3,n∈N+,所以有2n·(2n-1)·(2n-2)=10n·(n-1)·(n-2),即2(2n-1)=5(n-2),解得n=8.故選C.3.從a,b,c,d這4個字母中,每次取出2個字母的所有排列有 個.答案:12解析:畫出樹形圖如圖所示:因此,共計有12個不同的排列,它們是ab,ac,ad,ba,bc,bd,ca,cb,cd,da,db,dc.4.求證:==(n+1).證明:=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2×1,=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2,(n+1)=(n+1)×n!=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2×1,綜上,==(n+1).課時測評40 排列與排列數(shù)(時間:60分鐘 滿分:110分)(1—8小題,每小題5分,共40分)1.(多選)下面問題中,不是排列問題的是( )A.由1,2,3三個數(shù)字組成無重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)B.從40人中選5人組成籃球隊C.從100人中選2人抽樣調(diào)查D.從1,2,3,4,5中選2個數(shù)組成集合答案:BCD解析:選項A中組成的三位數(shù)與數(shù)字的排列順序有關(guān),選項B,C,D只需取出元素即可,與元素的排列順序無關(guān).2.89×90×91×92×…×100可表示為( )A. B. C. D.答案:C解析:89×90×91×92×…×100===.3.已知-=10,則n的值為( )A.4 B.5C.6 D.7答案:B解析:由-=10,得(n+1)n-n(n-1)=10,解得n=5.4.2022北京車展期間,某調(diào)研機構(gòu)準備從5人中選3人去調(diào)查E1館、E3館、E4館的參觀人數(shù),不同的安排方法種數(shù)為( )A.12 B.24C.36 D.60答案:D解析:由題意可知,問題為從5個元素中選3個元素的排列問題,所以安排方法有5×4×3=60(種).5.甲、乙、丙三人排成一排照相,甲不站在排頭的所有排列種數(shù)為( )A.6 B.4C.8 D.10答案:B解析:列樹形圖如下:故組成的排列為丙甲乙,丙乙甲,乙甲丙,乙丙甲,共4種.6.= .答案:36解析:==36.7.滿足不等式>12的最小正整數(shù)n的值為 .答案:10解析:==>12得:(n-5)(n-6)>12.解得: n>9或n<2(應(yīng)舍去).8.從a,b,c,d,e五個元素中每次取出三個元素,可組成 個以b為首的不同的排列,它們分別是 .答案:12 bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed解析:畫出樹形圖如下:可知共12個,它們分別是bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed.9.(10分)(1)用排列數(shù)表示(55-n)(56-n)…(69-n)(n∈N+且n<55);(2)計算;(3)求證-=m.解:(1)因為55-n,56-n,…,69-n中的最大數(shù)為69-n,且共有69-n-(55-n)+1=15個元素,所以(55-n)(56-n)…(69-n)=.(2)===1.(3)證明:法一:因為-=-=·=·=m·=m,所以-=m.法二:表示從n+1個元素中取出m個元素的排列個數(shù),其中不含元素a1的有個.含有a1的可這樣進行排列:先排a1,有m種排法,再從另外n個元素中取出m-1個元素排在剩下的m-1個位置上,有種排法.故=m+,所以m=-.10.(10分)判斷下列問題是否為排列問題.(1)會場有50個座位,要求選出3個座位有多少種方法?若選出3個座位安排三位客人,又有多少種方法?(2)從集合M={1,2,…,9}中,任取兩個元素作為a,b,可以得到多少個焦點在x軸上的橢圓方程+=1?可以得到多少個焦點在x軸上的雙曲線方程-=1?(3)平面上有5個點,其中任意三個點不共線,這5個點最多可確定多少條直線?可確定多少條射線?解:(1)第一問不是排列問題,第二問是排列問題.“入座”問題同“排隊”問題,與順序有關(guān),故選3個座位安排三位客人是排列問題.(2)第一問不是排列問題,第二問是排列問題.若方程+=1表示焦點在x軸上的橢圓,則必有a>b,a,b的大小關(guān)系一定;在雙曲線-=1中,不管a>b還是a<b,方程-=1均表示焦點在x軸上的雙曲線,且是不同的雙曲線,故是排列問題.(3)確定直線不是排列問題,確定射線是排列問題.(11—13小題,每小題5分,共15分)11.已知自然數(shù)x滿足3=2+6,則x=( )A.2 B.3C.4 D.5答案:C解析:因為自然數(shù)x滿足3=2+6,所以3(x+1)x(x-1)=2(x+2)(x+1)+6(x+1)x,由x是正自然數(shù),整理得:3x2-11x-4=0,解得x=-(舍)或x=4,所以x=4.12.一個三位數(shù),其十位上的數(shù)字既小于百位上的數(shù)字也小于個位上的數(shù)字(如735,414等),那么,這樣的三位數(shù)共有( )A.240個 B.249個C.285個 D.330個答案:C解析:因為十位上的數(shù)字既小于百位上的數(shù)字也小于個位上的數(shù)字,所以當十位數(shù)字是0時有9×9=81種結(jié)果,當十位數(shù)字是1時有8×8=64種結(jié)果,當十位數(shù)字是2時有7×7=49種結(jié)果,當十位數(shù)字是3時有6×6=36種結(jié)果,當十位數(shù)字是4時有5×5=25種結(jié)果,當十位數(shù)字是5時有4×4=16種結(jié)果,當十位數(shù)字是6時有3×3=9種結(jié)果,當十位數(shù)字是7時有2×2=4種結(jié)果,當十位數(shù)字是8時有1種結(jié)果,所以共有81+64+49+36+25+16+9+4+1=285種結(jié)果.13.已知a∈{3,4,5},b∈{1,2,7,8},r∈{8,9},則方程(x-a)2+(y-b)2=r2可表示不同圓的個數(shù)為 個.答案:24解析:確定圓的方程可分三步:確定a有3種方法,確定b有4種方法,確定r有2種方法,由分步乘法計數(shù)原理知N=3×4×2=24(個).14.(13分)從0,1,2,3這四個數(shù)字中,每次取出三個不同的數(shù)字排成一個三位數(shù).(1)能組成多少個不同的三位數(shù),并寫出這些三位數(shù).(2)若組成這些三位數(shù)中,1不能在百位,2不能在十位,3不能在個位,則這樣的三位數(shù)共有多少個,并寫出這些三位數(shù).解:(1)組成三位數(shù)分三個步驟:第一步:選百位上的數(shù)字,0不能排在首位,故有3種不同的排法;第二步:選十位上的數(shù)字,有3種不同的排法;第三步:選個位上的數(shù)字,有2種不同的排法.由分步乘法計數(shù)原理得共有3×3×2=18(個)不同的三位數(shù).畫出下列樹形圖:由樹形圖知,所有的三位數(shù)為102,103,120,123,130,132,201,203,210,213,230,231,301,302,310,312,320,321.(2)直接畫出樹形圖:由樹形圖知,符合條件的三位數(shù)有8個:201,210,230,231,301,302,310,312.15.(5分)(多選)下列各式中與排列數(shù)相等的是( )A. B.n(n-1)(n-2)…(n-m)C. D.·答案:AD解析:因為=,而·=n·=,所以=·.故選AD.16.(17分)某藥品研究所研制了5種消炎藥a1,a2,a3,a4,a5,4種退熱藥b1,b2,b3,b4,現(xiàn)從中取兩種消炎藥和一種退熱藥同時進行療效試驗,但a1,a2兩種藥只能同時用或同時不用,a3,b4兩種藥不能同時使用,試寫出所有不同試驗方法.解:如圖,由樹形圖可寫出所有不同試驗方法如下:a1a2b1,a1a2b2,a1a2b3,a1a2b4,a3a4b1,a3a4b2,a3a4b3,a3a5b1,a3a5b2,a3a5b3,a4a5b1,a4a5b2,a4a5b3,a4a5b4,共14種.21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)(共45張PPT)第1課時 排列與排列數(shù) 第4章 4.2 排列學(xué)習(xí)目標1.通過實例,理解并掌握排列的概念,培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng).2.理解排列數(shù)的意義,能用計數(shù)原理推導(dǎo)排列數(shù)公式,能應(yīng)用排列數(shù)公式解決簡單具體問題的排列數(shù),提升邏輯推理、數(shù)學(xué)運算的核心素養(yǎng).3.能應(yīng)用排列知識解決簡單的實際問題,培養(yǎng)數(shù)學(xué)運算、數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng).任務(wù)一 排列的概念1.定義一般地,從n個不同元素中取出m(m≤n)個不同的元素,按照____________排成一列,叫作從n個不同元素中取出m個元素的一個排列.2.排列相同的條件兩個排列相同,當且僅當這個排列的______及其__________完全相同.新知構(gòu)建一定的順序元素排列順序下列問題是排列問題的為__________.①選2個小組分別去植樹和種菜;②選2個小組分別去種菜;③某班40名同學(xué)在假期互發(fā)短信;④從1,2,3,4,5中任取兩個數(shù)字相除;⑤10個車站,站與站間的車票.典例1①③④⑤①植樹和種菜是不同的,存在順序問題,是排列問題;②不存在順序問題,不是排列問題;③存在順序問題,是排列問題;④兩個數(shù)相除與這兩個數(shù)的順序有關(guān),是排列問題;⑤車票使用時有起點和終點之分,故車票的使用是有順序的,是排列問題.規(guī)律方法判斷一個具體問題是否為排列問題的思路對點練1.判斷下列問題是否為排列問題:(1)北京、上海、天津三個民航站之間的直達航線的飛機票的價格(假設(shè)來回的票價相同);解:票價只有三種,雖然機票是不同的,但票價是一樣的,不存在順序問題,所以不是排列問題.(2)選10人組成一個學(xué)習(xí)小組;解:不存在順序問題,不屬于排列問題.(3)選3個人分別擔任班長、學(xué)習(xí)委員、生活委員.解:每個人的職務(wù)不同,例如甲當班長或當學(xué)習(xí)委員是不同的,存在順序問題,屬于排列問題.所以在上述各題中(3)是排列問題,(1)(2)不是排列問題.返回任務(wù)二 排列數(shù)及排列數(shù)公式新知構(gòu)建排列數(shù)定義 從n個不同元素中取出m(m≤n)個不同的元素,所有__________的個數(shù),叫作從n個不同元素中取出m個元素的排列數(shù)符號表示全排列階乘乘積式階乘式不同排列n(n-1)(n-2)×…×3×2×1n(n-1)(n-2)…(n-m+1)典例2規(guī)律方法排列數(shù)公式的選擇1.排列數(shù)公式的乘積形式適用于計算排列數(shù).2.排列數(shù)公式的階乘形式主要用于與排列數(shù)有關(guān)的證明、解方程和不等式等問題,具體應(yīng)用時注意階乘的性質(zhì),提取公因式,可以簡化計算.返回任務(wù)三 排列數(shù)公式的簡單應(yīng)用典例3規(guī)律方法解簡單排列應(yīng)用題的思路1.認真分析題意,看能否把問題歸結(jié)為排列問題,即是否有順序.2.如果是的話,再進一步分析,這里n個不同的元素指的是什么,以及從n個不同的元素中任取m(m≤n)個元素的每一種排列對應(yīng)的是什么事件.3.運用排列數(shù)公式求解.返回隨堂評價1.從甲、乙、丙三人中選兩人站成一排的所有站法為A.甲乙、乙甲、甲丙、丙甲B.甲乙丙、乙丙甲C.甲乙、甲丙、乙甲、乙丙、丙甲、丙乙D.甲乙、甲丙、乙丙√從三人中選出兩人,而且要考慮這兩人的順序,所以有如下6種站法:甲乙、甲丙、乙甲、乙丙、丙甲、丙乙.√3.從a,b,c,d這4個字母中,每次取出2個字母的所有排列有____個.畫出樹形圖如圖所示:因此,共計有12個不同的排列,它們是ab,ac,ad,ba,bc,bd,ca,cb,cd,da,db,dc.12返回課時測評1.(多選)下面問題中,不是排列問題的是A.由1,2,3三個數(shù)字組成無重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)B.從40人中選5人組成籃球隊C.從100人中選2人抽樣調(diào)查D.從1,2,3,4,5中選2個數(shù)組成集合選項A中組成的三位數(shù)與數(shù)字的排列順序有關(guān),選項B,C,D只需取出元素即可,與元素的排列順序無關(guān).√√√√√4.2022北京車展期間,某調(diào)研機構(gòu)準備從5人中選3人去調(diào)查E1館、E3館、E4館的參觀人數(shù),不同的安排方法種數(shù)為A.12 B.24C.36 D.60由題意可知,問題為從5個元素中選3個元素的排列問題,所以安排方法有5×4×3=60(種).√5.甲、乙、丙三人排成一排照相,甲不站在排頭的所有排列種數(shù)為A.6 B.4C.8 D.10√列樹形圖如下:故組成的排列為丙甲乙,丙乙甲,乙甲丙,乙丙甲,共4種.36 108.從a,b,c,d,e五個元素中每次取出三個元素,可組成____個以b為首的不同的排列,它們分別是____________________________________________________________.畫出樹形圖如下:可知共12個,它們分別是bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed.12bac,bad,bae,bca,bcd,bce,bda,bdc,bde,bea,bec,bed10.(10分)判斷下列問題是否為排列問題.(1)會場有50個座位,要求選出3個座位有多少種方法?若選出3個座位安排三位客人,又有多少種方法?解:第一問不是排列問題,第二問是排列問題.“入座”問題同“排隊”問題,與順序有關(guān),故選3個座位安排三位客人是排列問題.√√12.一個三位數(shù),其十位上的數(shù)字既小于百位上的數(shù)字也小于個位上的數(shù)字(如735,414等),那么,這樣的三位數(shù)共有A.240個 B.249個C.285個 D.330個因為十位上的數(shù)字既小于百位上的數(shù)字也小于個位上的數(shù)字,所以當十位數(shù)字是0時有9×9=81種結(jié)果,當十位數(shù)字是1時有8×8=64種結(jié)果,當十位數(shù)字是2時有7×7=49種結(jié)果,當十位數(shù)字是3時有6×6=36種結(jié)果,當十位數(shù)字是4時有5×5=25種結(jié)果,當十位數(shù)字是5時有4×4=16種結(jié)果,當十位數(shù)字是6時有3×3=9種結(jié)果,當十位數(shù)字是7時有2×2=4種結(jié)果,當十位數(shù)字是8時有1種結(jié)果,所以共有81+64+49+36+25+16+9+4+1=285種結(jié)果.13.已知a∈{3,4,5},b∈{1,2,7,8},r∈{8,9},則方程(x-a)2+(y-b)2=r2可表示不同圓的個數(shù)為____個.24確定圓的方程可分三步:確定a有3種方法,確定b有4種方法,確定r有2種方法,由分步乘法計數(shù)原理知N=3×4×2=24(個).14.(13分)從0,1,2,3這四個數(shù)字中,每次取出三個不同的數(shù)字排成一個三位數(shù).(1)能組成多少個不同的三位數(shù),并寫出這些三位數(shù).解:組成三位數(shù)分三個步驟:第一步:選百位上的數(shù)字,0不能排在首位,故有3種不同的排法;第二步:選十位上的數(shù)字,有3種不同的排法;第三步:選個位上的數(shù)字,有2種不同的排法.由分步乘法計數(shù)原理得共有3×3×2=18(個)不同的三位數(shù).畫出下列樹形圖: 由樹形圖知,所有的三位數(shù)為102,103,120,123,130,132,201,203,210,213,230,231,301,302,310,312,320,321.(2)若組成這些三位數(shù)中,1不能在百位,2不能在十位,3不能在個位,則這樣的三位數(shù)共有多少個,并寫出這些三位數(shù).解:直接畫出樹形圖:由樹形圖知,符合條件的三位數(shù)有8個:201,210,230,231,301,302,310,312.√√16.(17分)某藥品研究所研制了5種消炎藥a1,a2,a3,a4,a5,4種退熱藥b1,b2,b3,b4,現(xiàn)從中取兩種消炎藥和一種退熱藥同時進行療效試驗,但a1,a2兩種藥只能同時用或同時不用,a3,b4兩種藥不能同時使用,試寫出所有不同試驗方法.解:如圖,由樹形圖可寫出所有不同試驗方法如下:a1a2b1,a1a2b2,a1a2b3,a1a2b4,a3a4b1,a3a4b2,a3a4b3,a3a5b1,a3a5b2,a3a5b3,a4a5b1,a4a5b2,a4a5b3,a4a5b4,共14種.返回 展開更多...... 收起↑ 資源列表 湘教版高中數(shù)學(xué)選擇性必修第一冊第4章計數(shù)原理4.2第1課時排列與排列數(shù)學(xué)案.docx 湘教版高中數(shù)學(xué)選擇性必修第一冊第4章計數(shù)原理4.2第1課時排列與排列數(shù)課件.ppt 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫