课 题: 10.1加法原理和乘法原理 (二)
教学目的:
1.进一步理解两个基本原理.
2.会利用两个原理分析和解决一些简单的应用问题
教学重点:两个基本原理的进一步理解和体会
教学难点:正确判断是分类还是分步,分类计数原理的分类标准及其多样性
授课类型:新授课
课时安排:1课时
教 具:多媒体、实物投影仪
教学过程:
一、复习引入:
1分类计数原理:做一件事情,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有种不同的方法,在第二类办法中有种不同的方法,……,在第n类办法中有种不同的方法那么完成这件事共有 种不同的方法
2.分步计数原理:做一件事情,完成它需要分成n个步骤,做第一步有种不同的方法,做第二步有种不同的方法,……,做第n步有种不同的方法,那么完成这件事有 种不同的方法
3.原理浅释
分类计数原理(加法原理)中,“完成一件事,有n类办法”,是说每种办法“互斥”,即每种方法都可以独立地完成这件事,同时他们之间没有重复也没有遗漏.进行分类时,要求各类办法彼此之间是相互排斥的,不论那一类办法中的哪一种方法,都能独立完成这件事.只有满足这个条件,才能直接用加法原理,否则不可以.
分步计数原理(乘法原理)中,“完成一件事,需要分成n个步骤”,是说每个步骤都不足以完成这件事,这些步骤,彼此间也不能有重复和遗漏.
如果完成一件事需要分成几个步骤,各步骤都不可缺少,需要依次完成所有步骤才能完成这件事,而各步要求相互独立,即相对于前一步的每一种方法,下一步都有m种不同的方法,那么完成这件事的方法数就可以直接用乘法原理.
可以看出“分”是它们共同的特征,但是,分法却大不相同.
两个原理的公式是: ,
这种变形还提醒人们,分类和分步,常是在一定的限制之下人为的,因此,在这里我们大有用武之地:可以根据解题需要灵活而巧妙地分类或分步.
强调知识的综合是近年的一种可取的现象.两个原理,可以与物理中电路的串联、并联类比.
两个基本原理的作用:计算做一件事完成它的所有不同的方法种数
两个基本原理的区别:一个与分类有关,一个与分步有关;加法原理是“分类完成”,乘法原理是“分步完成”
二、讲解范例:
解:取与取是同一种取法.分类标准为两加数的奇偶性,第一类,偶偶相加,由分步计数原理得(10×9)/2=45种取法,第二类,奇奇相加,也有(10×9)/2=45种取法.根据分类计数原理共有45+45=90种不同取法.
例2 在1~20共20个整数中取两个数相加,使其和大于20的不同取法共有多少种?
解:分类标准一,固定小加数.小加数为1时,大加数只有20这1种取法;小加数为2时,大加数有19或20两种取法;小加数为3时,大加数为18,19或20共3种取法…小加数为10时,大加数为11,12,…,20共10种取法;小加数为11时,大加数有9种取法…小加数取19时,大加数有1种取法.由分类计数原理,得不同取法共有1+2+…+9+10+9+…+2+1=100种.
分类标准二:固定和的值.有和为21,22,…,39这几类,依次有取法10,9,9,8,8, …,2,2,1,1种.由分类计数原理得不同取法共有10+9+9+…+2+2+1+1=100种.
例3 如图一,要给①,②,③,④四块区域分别涂上五种颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同颜色,则不同涂色方法种数为()
A.
180 B.
若变为图二,图三呢?(240种,5×4×4×4=320种)
例4 如下图,共有多少个不同的三角形?
解:所有不同的三角形可分为三类”
第一类:其中有两条边是原五边形的边,这样的三角形共有5个
第二类:其中有且只有一条边是原五边形的边,这样的三角形共有5×4=20个
第三类:没有一条边是原五边形的边,即由五条对角线围成的三角形,共有5+5=10个
由分类计数原理得,不同的三角形共有5+20+10=35个.
例5 75600有多少个正约数?有多少个奇约数?
解:75600的约数就是能整除75600的整数,所以本题就是分别求能整除75600的整数和奇约数的个数.
由于 75600=24×33×52×7
(1) 75600的每个约数都可以写成的形式,其中,,,
于是,要确定75600的一个约数,可分四步完成,即分别在各自的范围内任取一个值,这样有5种取法,有4种取法,有3种取法,有2种取法,根据分步计数原理得约数的个数为5×4×3×2=120个.
(2)奇约数中步不含有2的因数,因此75600的每个奇约数都可以写成的形式,同上奇约数的个数为4×3×2=24个.
三、课堂练习:
1.用1,2,3,4,5可组成多少个三位数?(各位上的数字允许重复)
2.用数字1,2,3可写出多少个小于1000的正整数? (各位上的数字允许重复)
3.集合A={a,b,c,d,e},集合B={1,2,3},问A到B的不同映射f共有多少个?B到A的映射g共有多少个?
4.将3封信投入4个不同的邮筒的投法共有多少种?
5. 4名学生从3个不同的楼梯下楼的方法数.
6. 4名学生分配到3个车间去劳动,共有多少中不同的分配方案?
7. 求集合{1,2,3,4,5}的子集的个数
答案:1. 5×5×5×5=625 2. 3+32+33=39 3. 35,53 4. 43 5. 34 6. 34
7. 在集合{1,2,3,4,5}的子集中,每个元素都只有出现和不出现这2种可能,所以这个集合的子集的个数为2×2×2×2×2=25=32个.
四、小结 :分类计数原理和分步计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法种数的问题,区别在于:分类计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,每一种方法只属于某一类,用其中任何一种方法都可以做完这件事;分步计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法相互依存,某一步骤中的每一种方法都只能做完这件事的一个步骤,只有各个步骤都完成才算做完这件事 应用两种原理解题:1.分清要完成的事情是什么;2.是分类完成还是分步完成,“类”间互相独立,“步”间互相联系;3.有无特殊条件的限制
五、课后作业:
1.用0,1,2,3,4,5这六个数字,
(1)可以组成多少个数字不重复的三位数?
(2)可以组成多少个数字允许重复的三位数?
(3)可以组成多少个数字不允许重复的三位数的奇数?
(4)可以组成多少个数字不重复的小于1000的自然数?
(5)可以组成多少个大于3000,小于5421的数字不重复的四位数?
解(1)分三步:①先选百位数字.由于0不能作百位数,因此有5种选法;②十位数字有5种选法;
③个位数字有4种选法.由乘法原理知所求不同三位数共有5×5×4=100个.
(2)分三步:(1)百位数字有5种选法;(ii)十位数字有6位选法;(iii)个位数字有6种选法.
所求三位数共有5×6×6=180个.
(3)分三步:①先选个位数字,有3种选法;②再选百位数字,有4种选法;③选十位数字也是4
种选法,所求三位奇数共有3×4×4=48个.
(4)分三类:①一位数,共有6个;②两位数,共有5×5=25个;③三位数共有5×5×4=100个.
因此,比1000小的自然数共有6+25+100=131个.
(5)分4类:①千位数字为3,4之一时,共有2×5×4×3=120个;②千位数字为5,百位数字为
0,1,2,3之一时,共有4×4×3=48个;③千位数字是5,百位数字是4,十位数字为0,1之一
时,共有2×3=6个;④还有5420也是满条件的1个.故所求自然数共120+48+6+1=175个.
说明:⑴排数字问题是最常见的一种类型,要特别注意首位不能排0.
⑵第(5)题改成:可以组成多少个大于3000,小于5421的四位数?
答案:2*6*6*6+4*6*6+2*6+1=589个
2.求下列集合的元素个数.
(1);
(2).
解:(1)分7类:①,有7种取法;②,有6种取法; ③,有5种取法; ④,有4种取法; ⑤,有3种取法; ⑥,有2种取法;⑦,只有1种取法因此共有个元素
(2)分两步:①先选,有4种可能;②再选有5种可能.由乘法原理,共有个元素
3.有四位同学参加三项不同的比赛,
(1)每位同学必须参加一项竞赛,有多少种不同的结果?
(2)每项竞赛只许一位学生参加,有多少种不同的结果?
解:(1)每位学生有三种选择,四位学生共有参赛方法:种;
(2)每项竞赛被选择的方法有四种,三项竞赛共有参赛方法:种.
4.①设,,从到共有多少个不同映射?
②6个人分到3个车间,共有多少种分法?
解:(1)分6步:先选的象,有3种可能,再选的象也是3种可能,…,选象也有3种可能, 由乘法原理知,共有种不同映射;
(2)把6个人构成的集合,看成上面(1)中之,3个车间构成的集合,看成上面的, 因此,所求问题转化为映射问题,如上题所述,共有种方案
5.甲、乙、丙、丁四个人各写一张贺卡,放在一起,再各取一张不是自己所写的贺卡,共有多少种不同的取法?
解:列表排出所有的分配方案,共有3+3+3=9种,或种.
六、板书设计(略)
七、课后记:
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