聚焦兩個基本計數原理

2023-01-29 13:54:03 字數 1897 閱讀 6223

江蘇劉小花

一要點梳理

1分類計數原理

完成一件事,有類方式,在第1類方式中有種不同的方法,在第2類方式中有種不同的方法……在第類方式中有種不同的方法,那麼完成這件事共有種不同的方法.

說明:1運用分類計數原理時,首先要根據問題的特點,確定分類的標準,分類應滿足:完成一件事的任何一種方法,必屬於某一類且僅屬於某一類,即「類」與「類」之間的確定性與並列性.

2分類要做到「不重不漏」,分類後再分別對每一類進行計數,最後用分類計數原理求和,得到總數

2分步計數原理

完成一件事,需要分成個步驟,做第1步有種不同的方法,做第2步有種不同的方法……做第步有種不同的方法,那麼完成這件事共有種不同的方法.

說明:1運用分步計數原理時,也要根據問題的特點,先確定分步的標準,分步應滿足:完成一件事必須且只需連續完成這幾步,即各個步驟是相互依存的,各個步驟都完成了,這件事才算完成,注意「步」 與「步」的連續性.

2 分步要做到「步驟完整」,完成了所有的步驟,恰好完成任務,當然步與步之間要相互獨立,分步後再計算每一步的方法數,最後根據分步計數原理,把完成每一步的方法數相乘,得到總數.

3兩個原理的聯絡與區別

兩個基本定理都是討論「做某一件事」,確定「完成這件事所有的不同的方法的種數」;

兩個基本定理的本質區別在於「分類」和「分步」,如果完成一件事有類辦法,各種方法相互獨立、相互排斥,且不論用哪一種方法都能單獨完成這件事,那麼求完成這件事的方法數就用分類計數原理.如果完成一件事有個步驟,各種步驟彼此相依、不可分割,且只有依次完成所有步驟,才能完成這件事,那麼求完成這件事的方法數就用分步計數原理.

二特別提醒

1用基本計數原理分析計數問題的關鍵是設計完成一件事情的過程.這樣的過程可以是以不同的方式來完成這件事(用分類計數原理),也可以按照一定的步驟來完成這件事.當然,在完成某個步驟時也可以由不同的方式來做;對某一類或某幾類方法,完成其過程時也可以分幾個步驟進行.

2分類與分步是數學中分解轉化思想方法的兩種基本形式,前者是將大問題分解成幾個小問題的橫向分解,而後者是將複雜問題的解決過程分解成若干小步驟的縱向分解,也就是找解決問題過程中的「中途點」,由這些中途點的順次鏈結得到整個問題的思維過程.

3對於複雜問題,可同時運用兩個基本計數原理或借助列表、畫圖的方法來幫助分析.

三典例賞析

例1 用5種顏色為乙個四稜錐的表面著色,要求有公共稜的兩表面異色,求不同的著色方法總數?

解:如圖2,不妨記四稜錐的5個表面分別為1,2,3,4,5,

據5種顏色分類,可得

第一類可5種顏色全用,有種;

第二類由於表面1與4,2與3,

都為沒有公共稜的兩表面,

故可只選用其中4種顏色完成著色.

若1與4用同種顏色,2與3用不同顏色,

則共有種方法;

若2與3用同種顏色,1與4用不同顏色,

則也有種方法;

第三類選用其中的3種顏色,

讓1與4、2與3都用同種顏色,則有種方法;

故,不同的著色方法共有種.

點評:本題中據顏色進行分類,要想完成著色可選用5種、4種,最少用3種顏色,從而找出著色方法總數.

例2 用5種顏色為乙個四稜錐的頂點著色,要求同一條稜上的兩個端點異色,求不同的著色方法總數?

解:如圖1,

第一步:四稜錐s-abcd的頂點s、a、b所用顏色互不相同,

它們共有種著色方法;

第二步:當s、a、b已著好時,

不妨設其著的顏色分別為1、2、3;

若c著顏色2,則d可著顏色3或4或5;

若c著顏色4,則d可著顏色3或5;

若c著顏色5,則d可著顏色3或4.

可見當s、a、b已著好時,c與d還有7種著法;

由分步原理得,著色總數為種.

點評:本題中採用分兩大步進行,先將四稜錐任一側面上三頂點著色,然後再分類考慮另外兩頂點的著色數,用乘法原理即可得到結論.

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