排列组合常见解题错误剖析
排列组合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.解决排列组合问题对学生的抽象思维能力和逻辑思维能力要求较高.通过多年的教学我们会发现,学生解决排列组合问题时出现的错误往往具有普遍性,因此,分析学生解题中的这些常犯错误,充分暴露其错误的思维过程,使学生认识到出错的原因,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。学生在解排列组合题时常犯以下几类错误:
1、“加法”、“乘法”原理混淆;2、“排列”、“组合”概念混淆;3、重复计数;4、漏解.
本文拟就学生在排列组合问题上的常犯错误归纳分析如下:
1.“加法”、“乘法”原理混淆
两个原理的区别在于一个和分类有关,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】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.(注:所选高考题为理科题,以下同)
【错解】有
3241(C4+C46)(C4+C46)=46575种.
【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)
32C4C46种;第二类,有4件次品的抽法同理有
41C4C46种,最后由加法原理,不同的抽法共有
32C4C46+
41C4C46=4186种.
【例2】从4台甲型与5台乙型电视机中任选出3台,其中至少要有甲、乙型机各一台,则不同的取法共有( )
(A)140种 (B)84种 (C)70种 (D)35种
【错解】有
1221C4C5C4C5=300种选法.
【错因】同例1.
【正解】(合理分类,合理使用两个基本原理)从4台甲型机中选2台,5台乙型机中选1台;或从4台甲型机中选1台,5台乙型机中选2台,共有
1221C4C5+C4C5=70种选法.所以选C .
2.“排列”、“组合”概念混淆
界定排列与组合问题是排列还是组合?唯一的标准是“顺序”,“有序”是排列问题,“无序”是组合问题,排列与组合问题并存,解答时,一般采用先组合后排列的方法.
【例3】(题目见上例)
【错解】有
1221A4A5+A4A5=140种选法,答A .
【错因】元素与顺序无关,应是组合问题.
【例4】有甲、乙、丙3项任务,甲需要2人承担,乙、丙各需要1人承担,从10人中选派4
人承担这三项任务,不同的选法有( )种.
(A) 1260 (B) 2025 (C) 2520 (D) 5040
【错解一】分三步完成:首先从10人中选出4人,有
4C10种方法;再从这4人中选出二人承担任
42222C10A4AAA422务甲,有种方法;剩下的两人去承担任务乙、丙,有种方法,由乘法原理,不同的选法共有
=5040种,选D.
【错因】“排列” 、“组合”概念混淆不清.承担任务甲的两人与顺序无关,此处应是组合问题,
22AC44即应为.
422C10CC42【错解二】分三步完成,不同的选法共有=1260种,选A.
【错因】剩下的两人去承担任务乙、丙,这与顺序有关,此处应是排列问题,即C2应为A2.
22422C10CA42【正解一】不同的选法有=2520种.
【正解二】先从10人中选出2人承担任务甲;再从余下8人中选出一人承担任务乙;最后从剩下的7人中选出一人去承担任务丙,由乘法原理,不同的选法有
211C10C8C7=2520种.
【正解三】从10人中选出2人承担任务甲;再从余下8人中选出二人承担任务乙、丙,由乘法原理,不同的选法有
2C10A82=2520种,选C.
【例5】从4种蔬菜品种中选出3种,分别种在不同土质的3块土地上进行试验,有多少种种植的方法.
【错解】有C4=4 种.
3【错因】3个品种种在不同土质的3块土地上,有不同的种植顺序,应是排列问题.
【分析】对这类既含组合,又含排列的问题,其解答思路是“先组合,后排列”,即“先选后排”.
【正解】有
33C4A33A4=24(或=24)种植方法.
3、重复计数出增解
【例6】(题目同例2)
【错解】从甲、乙型机中各取1台,再由余下的7台机子中取1台,有选A.
111C5C4C7=140种选法.所以
【错因】若从甲型机中选出的是a机和b机,依错解会出现先取a机后取b机和先取b机后a取机两种情形,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.
111C5C4C7=1402【正解一】(注意到错解正好多算一倍).
【正解二】有
1221A4A5+A4A5=70种选法,所以选C.
【例7】四个不同的小球放入编号为1、2、3、4的四个盒子中,则恰有一个空盒的放法有________种.
【错解一】从4只盒子中取出三只,有C4种方法,从4个球中取出3个放入取出的三只盒子内,
11333CCACA33有4种方法,再将余下的球放入三只有球的盒子中的一只内,有种放法,所以共有44=288
3种放法.
213CC44【错解二】分三步完成.首先取出3个盒子,有种方法;再把球分为三组,有C2种方法;最
后把三组球排列后放入盒子,有
A333213ACCC3种方法.由乘法原理,共有442=288种方法.
【错因】同上题.
31 C34A4C3 2【正解一】在错解中消除重复,有=144种放法.
23C4【正解二】从四个球中取出2个作为一组,与另两个球一起放入四个盒子中的三个内,有A4=
144种放法.
42AC44【正解三】将四个球分别放入四只盒子后,取出其中的2盒并为一盒(自然出现一空盒),有
=144种放法.
【例8】(课本变式题)7个人排成一排,甲不排头,乙不排尾的排法有几种?
【错解一】排在排头的有除甲之外的余下的排中间有
A551A6种情形,排在尾的也有除乙之外的
115A6A6A51A6种情形,两端排好后
种情形,所以不同的排法有=4320种.
【错因】排排头的6种情形也有乙不在排尾的情况,因此重复计算了5
A55种情形.
【正解一】减去重复数,应为
115A6A6A5-5
A55=3720种.
【错解二】头尾两个位置可从甲、乙之外的5人中选两人来排,有
A55A52种排法,余下的人排中间有
A66种方法,所以甲、乙不在排头、排尾的排法有
A52A55A52A55种;又甲、乙分别在排尾、排头的排法各有种,
因此不同的排法共有+2
A66=3840种.
【错因】甲排尾且乙排头已包含在甲排尾或乙排头的情形中,因此重复计算了
A55种排法.
【正解二】减去重复数,应为
A52A55+2
A66A55-=3720种排法.
重复计数是学生解答排列组合问题时最容易出现的错误之一,且自己还很难查出错因,教师应把以上几种常见重复的原因分析清楚,才可使学生在此类问题上少出错.
4、思维不严密而漏解(遗漏有关情形)
【例9】(题目同例8)
【例10】A、B、C、D、E五人站成一排,如果B必须站在A的右边(A、B可以不相邻),那么不同的站法有( )种.
(A) 24 (B) 60 (C) 90 (D) 120
4A【错解】把A、B“捆绑”为一个元素(B在A的右边),与C、D、E一起全排列,有4=24种
站法,答A.
【错因】审题不严,未注意到“A、B可以不相邻”而漏解.
4A4【正解一】按B的位置分为四类:B排第一、二、三、四位时的排法数分别是、3A3、2A3、A3,
333
4A4所以共有+3A3+2A3+A3 =60种排法,选B.
333【正解二】利用对称关系(注意到A在B左边与A在B右边的排列情形是对称相同的),有
A552=60(种),选B .
【例11】四面体的顶点和各棱中点共10个点,从中取出4个不共面的点,不同的取法有( )种.
(A) 150 (B) 147 (C) 144 (D) 141
【分析】考虑到此题中四点共面的情形有三类:①四点位于同一表面;②四点为两组相对棱的中点;③四点为一条棱上的三点与其相对棱的中点.求解时若只考虑到情形①,就会由算式150而错选A;若只考虑到情形①、②,就会由算式①、③,就会由算式4
C644C104C10-4
C64=
4C10-4
C64-3=147而错选B;若只考虑到情形
4C10-4
C64-6=144而错选C;只有三种情形都考虑到,才能得到正确的结果-
-6-3=141,选D.(从此题选项的设置可看出命题者之良苦用心)
5、算法选择不当而造成易出错的复杂局面
【例12】同室四人各写一张贺年卡,先集中起来,然后每人从中拿出一张别人送出的贺年卡,则四张贺年卡不同的分配方式有( )
(A) 6种 (B) 9 种 (C) 11种 (D) 23种
【正解一】A的卡分给B、C、D三人,有
1C3种方法;设B拿到A的卡,则B的卡可分给A、C、
111C3C3C11C1D三人中任一人,也有三种方法;余下两张卡分给剩余两人,有种方法,所以共有=9种不
同的分法.
【正解二】设A先拿卡有
1C3种方法;然后由A拿到谁的卡,则由谁再去拿卡,也有三种方法;余
11C3C3C11下两张卡分给剩余两人,只有1种方法,所以共有=9种不同的分法.
或将所有可能的分配方案一一写出也不失为一种方法.
错因多在于选用了间接法,由于情形复杂而出错.
6、应用对称关系不当
一些排列组合问题,可应用对称关系简便地解决,但首先应判断清楚该问题是否具有对称性.
【例13】由数字1、2、3、4、5组成没有重复数字且1与2不相邻的五位数,求这种五位数的个数.
53A5【错解】(应用对称关系)有4=90个.
【错因】1与2在这个五位数中的位置有12、1╳2、1╳╳2、1╳╳╳2四种情形,故误以为1、2不
3相邻的情形有占总数的4,而实际上,这四种情形下的五位数的个数是不同的,不具有对称性.
【正解】:有
A33A4224A55A2(或-A4)=72个.
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