选修2-3教案1.2.2组合.doc

个人收集整理 勿做商业用途122组合教学目标:知识与技能:理解组合的意义，能写出一些简单问题的所有组合。明确组合与排列的联系与区别，能判断一个问题是排列问题还是组合问题。过程与方法：了解组合数的意义,理解排列数与组合数 之间的联系，掌握组合数公式，能运用组合数公式进行计算。情感、态度与价值观:能运用组合要领分析简单的实际问题，提高分析问题的能力。教学重点：组合的概念和组合数公式教学难点：组合的概念和组合数公式授课类型：新授课 课时安排:2课时 教 具：多媒体、实物投影仪 内容分析：排列与组合都是研究从一些不同元素中任取元素,或排成一排或并成一组，并求有多少种不同方法的问题。排列与组合的区别在于问题是否与顺序有关.与顺序有关的是排列问题,与顺序无关是组合问题，顺序对排列、组合问题的求解特别重要。排列与组合的区别，从定义上来说是简单的，但在具体求解过程中学生往往感到困惑,分不清到底与顺序有无关系. 指导学生根据生活经验和问题的内涵领悟其中体现出来的顺序。教的秘诀在于度,学的真谛在于悟，只有学生真正理解了，才能举一反三、融会贯通. 能列举出某种方法时，让学生通过交换元素位置的办法加以鉴别。 学生易于辨别组合、全排列问题，而排列问题就是先组合后全排列.在求解排列、组合问题时，可引导学生找出两定义的关系后,按以下两步思考：首先要考虑如何选出符合题意要求的元素来，选出元素后再去考虑是否要对元素进行排队，即第一步仅从组合的角度考虑，第二步则考虑元素是否需全排列，如果不需要，是组合问题；否则是排列问题. 排列、组合问题大都来源于同学们生活和学习中所熟悉的情景，解题思路通常是依据具体做事的过程,用数学的原理和语言加以表述。也可以说解排列、组合题就是从生活经验、知识经验、具体情景的出发，正确领会问题的实质,抽象出“按部就班”的处理问题的过程.据笔者观察，有些同学之所以学习中感到抽象，不知如何思考，并不是因为数学知识跟不上，而是因为平时做事、考虑问题就缺乏条理性，或解题思路是自己主观想象的做法（很可能是有悖于常理或常规的做法)。要解决这个问题，需要师生一道在分析问题时要根据实际情况，怎么做事就怎么分析，若能借助适当的工具，模拟做事的过程,则更能说明问题。久而久之，学生的逻辑思维能力将会大大提高。本文为互联网收集，请勿用作商业用途教学过程：一、复习引入: 1分类加法计数原理：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.分步乘法计数原理：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排列的概念:从个不同元素中，任取（）个元素（这里的被取元素各不相同）按照一定的顺序排成一列,叫做从个不同元素中取出个元素的一个排列4排列数的定义：从个不同元素中，任取（）个元素的所有排列的个数叫做从个元素中取出元素的排列数,用符号表示5排列数公式：（）6阶乘:表示正整数1到的连乘积，叫做的阶乘规定7排列数的另一个计算公式：= 8。提出问题: 示例1：从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加某天的一项活动，其中1名同学参加上午的活动，1名同学参加下午的活动,有多少种不同的选法？示例2：从甲、乙、丙3名同学中选出2名去参加一项活动，有多少种不同的选法？引导观察：示例1中不但要求选出2名同学，而且还要按照一定的顺序“排列”，而示例2只要求选出2名同学，是与顺序无关的引出课题：组合二、讲解新课：1组合的概念:一般地，从个不同元素中取出个元素并成一组，叫做从个不同元素中取出个元素的一个组合说明：不同元素；“只取不排”无序性；相同组合:元素相同例1判断下列问题是组合还是排列（1）在北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线上，有多少种不同的飞机票？有多少种不同的飞机票价？（2）高中部11个班进行篮球单循环比赛，需要进行多少场比赛?（3）从全班23人中选出3人分别担任班长、副班长、学习委员三个职务，有多少种不同的选法？选出三人参加某项劳动，有多少种不同的选法？（4）10个人互相通信一次，共写了多少封信？（5）10个人互通电话一次，共多少个电话？问题：（1）1、2、3和3、1、2是相同的组合吗?（2）什么样的两个组合就叫相同的组合2组合数的概念：从个不同元素中取出个元素的所有组合的个数,叫做从 个不同元素中取出个元素的组合数用符号表示3组合数公式的推导：（1）从4个不同元素中取出3个元素的组合数是多少呢?启发：由于排列是先组合再排列，而从4个不同元素中取出3个元素的排列数可以求得,故我们可以考察一下和的关系，如下： 组 合 排列 由此可知，每一个组合都对应着6个不同的排列，因此，求从4个不同元素中取出3个元素的排列数，可以分如下两步： 考虑从4个不同元素中取出3个元素的组合，共有个； 对每一个组合的3个不同元素进行全排列，各有种方法由分步计数原理得:，所以，（2）推广：一般地，求从n个不同元素中取出m个元素的排列数，可以分如下两步: 先求从n个不同元素中取出m个元素的组合数； 求每一个组合中m个元素全排列数，根据分步计数原理得：（3)组合数的公式：或 规定： .三、讲解范例:例2用计算器计算解:由计算器可得 例3计算:（1）； （2)； （1）解： 35；（2)解法1：120 解法2：120例4求证：证明：例5设 求的值 解:由题意可得： ，解得， 或或，当时原式值为7；当时原式值为7；当时原式值为11所求值为4或7或11例6 一位教练的足球队共有 17 名初级学员,他们中以前没有一人参加过比赛按照足球比赛规则，比赛时一个足球队的上场队员是11人问: （l）这位教练从这 17 名学员中可以形成多少种学员上场方案？ （2)如果在选出11名上场队员时，还要确定其中的守门员，那么教练员有多少种方式做这件事情？分析：对于（1），根据题意，17名学员没有角色差异，地位完全一样，因此这是一个从 17 个不同元素中选出11个元素的组合问题；对于（ 2 ） ，守门员的位置是特殊的，其余上场学员的地位没有差异,因此这是一个分步完成的组合问题解： (1）由于上场学员没有角色差异,所以可以形成的学员上场方案有 C 手 12 376 （种） 。 （2）教练员可以分两步完成这件事情：第1步,从17名学员中选出 n 人组成上场小组，共有种选法；第2步，从选出的 n 人中选出 1 名守门员，共有种选法所以教练员做这件事情的方法数有=136136（种）。例7（1）平面内有10 个点，以其中每2 个点为端点的线段共有多少条？（2）平面内有 10 个点，以其中每 2 个点为端点的有向线段共有多少条？解：(1）以平面内 10 个点中每 2 个点为端点的线段的条数，就是从10个不同的元素中取出2个元素的组合数，即线段共有 （条).(2）由于有向线段的两个端点中一个是起点、另一个是终点，以平面内10个点中每 2 个点为端点的有向线段的条数，就是从10个不同元素中取出2个元素的排列数，即有向线段共有(条）。例8在 100 件产品中，有 98 件合格品，2 件次品从这 100 件产品中任意抽出 3 件 。（1）有多少种不同的抽法？(2）抽出的 3 件中恰好有 1 件是次品的抽法有多少种？ (3）抽出的 3 件中至少有 1 件是次品的抽法有多少种?解：(1）所求的不同抽法的种数，就是从100件产品中取出3件的组合数,所以共有= 161700 （种）. (2)从2 件次品中抽出 1 件次品的抽法有种，从 98 件合格品中抽出 2 件合格品的抽法有种，因此抽出的 3 件中恰好有 1 件次品的抽法有=9506(种）. （3）解法 1 从 100 件产品抽出的 3 件中至少有 1 件是次品，包括有1件次品和有 2 件次品两种情况在第（2）小题中已求得其中1件是次品的抽法有种,因此根据分类加法计数原理,抽出的3 件中至少有一件是次品的抽法有+=9 604 (种） . 解法2 抽出的3 件产品中至少有 1 件是次品的抽法的种数,也就是从100件中抽出3 件的抽法种数减去3 件中都是合格品的抽法的种数，即=161 700-152 096 = 9 604 （种). 说明：“至少“至多”的问题,通常用分类法或间接法求解。变式：按下列条件，从12人中选出5人，有多少种不同选法？（1）甲、乙、丙三人必须当选； (2）甲、乙、丙三人不能当选；（3）甲必须当选，乙、丙不能当选; (4）甲、乙、丙三人只有一人当选；（5)甲、乙、丙三人至多2人当选； (6）甲、乙、丙三人至少1人当选；例9（1）6本不同的书分给甲、乙、丙3同学，每人各得2本，有多少种不同的分法？解：(2）从5个男生和4个女生中选出4名学生参加一次会议，要求至少有2名男生和1名女生参加,有多少种选法?解：问题可以分成2类：第一类 2名男生和2名女生参加,有中选法；第二类 3名男生和1名女生参加,有中选法依据分类计数原理，共有100种选法错解：种选法引导学生用直接法检验,可知重复的很多例104名男生和6名女生组成至少有1个男生参加的三人社会实践活动小组,问组成方法共有多少种？解法一:（直接法）小组构成有三种情形：3男，2男1女，1男2女,分别有，所以，一共有+100种方法解法二：（间接法）组合数的性质1：一般地,从n个不同元素中取出个元素后，剩下个元素因为从n个不同元素中取出m个元素的每一个组合，与剩下的n - m个元素的每一个组合一一对应，所以从n个不同元素中取出m个元素的组合数，等于从这n个元素中取出n - m个元素的组合数，即：在这里,主要体现：“取法”与“剩法是“一一对应”的思想证明：又 ，说明：规定：；等式特点：等式两边下标同，上标之和等于下标；此性质作用：当时，计算可变为计算,能够使运算简化。例如=2002； 或2组合数的性质2：+一般地，从这n+1个不同元素中取出m个元素的组合数是，这些组合可以分为两类：一类含有元素，一类不含有含有的组合是从这n个元素中取出m -1个元素与组成的，共有个；不含有的组合是从这n个元素中取出m个元素组成的，共有个根据分类计数原理，可以得到组合数的另一个性质在这里，主要体现从特殊到一般的归纳思想,“含与不含其元素”的分类思想证明: + 说明：公式特征：下标相同而上标差1的两个组合数之和，等于下标比原下标多1而上标与大的相同的一个组合数; 此性质的作用:恒等变形，简化运算 例11一个口袋内装有大小不同的7个白球和1个黑球，(1）从口袋内取出3个球，共有多少种取法？(2)从口袋内取出3个球，使其中含有1个黑球，有多少种取法？（3）从口袋内取出3个球,使其中不含黑球，有多少种取法?解：（1），或,；（2）；（3)例12(1)计算：；(2）求证:+解：(1）原式；证明：(2）右边左边例13解方程：（1）；(2）解方程：解：（1)由原方程得或，或， 又由得且,原方程的解为或上述求解过程中的不等式组可以不解,直接把和代入检验，这样运算量小得多.（2）原方程可化为，即，,，解得或, 经检验：是原方程的解 例14证明：。证明:原式左端可看成一个班有个同学，从中选出个同学组成兴趣小组,在选出的个同学中，个同学参加数学兴趣小组，余下的个同学参加物理兴趣小组的选法数。原式右端可看成直接在个同学中选出个同学参加数学兴趣小组,在余下的个同学中选出个同学参加物理兴趣小组的选法数。显然，两种选法是一致的，故左边=右边，等式成立。例15证明：（其中）。证明：设某班有个男同学、个女同学,从中选出个同学组成兴趣小组,可分为类：男同学0个,1个，,个，则女同学分别为个，个，0个，共有选法数为.又由组合定义知选法数为,故等式成立.例16证明：。证明：左边=，其中可表示先在个元素里选个，再从个元素里选一个的组合数.设某班有个同学，选出若干人(至少1人）组成兴趣小组，并指定一人为组长。把这种选法按取到的人数分类()，则选法总数即为原式左边。现换一种选法，先选组长，有种选法，再决定剩下的人是否参加，每人都有两种可能，所以组员的选法有种,所以选法总数为种。显然，两种选法是一致的，故左边=右边,等式成立。例17证明：.证明：由于可表示先在个元素里选个，再从个元素里选两个（可重复）的组合数，所以原式左端可看成在例3指定一人为组长基础上,再指定一人为副组长（可兼职）的组合数。对原式右端我们可分为组长和副组长是否是同一个人两种情况。若组长和副组长是同一个人,则有种选法;若组长和副组长不是同一个人，则有种选法。共有+种选法。显然，两种选法是一致的，故左边=右边，等式成立.例18第17届世界杯足球赛于2002年夏季在韩国、日本举办、五大洲共有32支球队有幸参加，他们先分成8个小组循环赛，决出16强（每队均与本组其他队赛一场，各组一、二名晋级16强)，这支球队按确定的程序进行淘汰赛，最后决出冠亚军,此外还要决出第三、四名,问这次世界杯总共将进行多少场比赛？答案是：，这题如果作为习题课应如何分析解：可分为如下几类比赛：小组循环赛：每组有6场,8个小组共有48场；八分之一淘汰赛：8个小组的第一、二名组成16强，根据抽签规则，每两个队比赛一场，可以决出8强,共有8场；四分之一淘汰赛：根据抽签规则，8强中每两个队比赛一场，可以决出4强,共有4场；半决赛：根据抽签规则，4强中每两个队比赛一场,可以决出2强，共有2场；决赛：2强比赛1场确定冠亚军,4强中的另两队比赛1场决出第三、四名 共有2场.综上，共有场四、课堂练习: 1判断下列问题哪个是排列问题，哪个是组合问题：(1)从4个风景点中选出2个安排游览，有多少种不同的方法? （2）从4个风景点中选出2个,并确定这2个风景点的游览顺序,有多少种不同的方法？2名同学进行乒乓球擂台赛，决出新的擂主，则共需进行的比赛场数为( ） 3如果把两条异面直线看作“一对”，则在五棱锥的棱所在的直线中，异面直线有( ） 对 对 对 对4设全集，集合、是的子集，若有个元素，有个元素，且，求集合、，则本题的解的个数为 （ ） 5从位候选人中选出人分别担任班长和团支部书记,有 种不同的选法6从位同学中选出人去参加座谈会,有 种不同的选法7圆上有10个点:（1）过每2个点画一条弦，一共可画 条弦;(2）过每3个点画一个圆内接三角形，一共可画 个圆内接三角形8(1）凸五边形有 条对角线；（2）凸五边形有 条对角线9计算：（1）;（2)10个足球队进行单循环比赛，（1）共需比赛多少场？(2)若各队的得分互不相同,则冠、亚军的可能情况共有多少种？ 11空间有10个点，其中任何4点不共面,(1）过每3个点作一个平面，一共可作多少个平面?（2）以每4个点为顶点作一个四面体，一共可作多少个四面体?12壹圆、贰圆、伍圆、拾圆的人民币各一张，一共可以组成多少种币值?13写出从这个元素中每次取出个的所有不同的组合答案:1. （1）组合， （2）排列 2。 B 3。 A 4。 D 5. 30 6。 15 7. (1）45 （2） 120 8. （1）5（2） 9. 455； 10. 10； 2011。 ； 12。 13. ； ； ； ； 五、小结 ：组合的意义与组合数公式;解决实际问题时首先要看是否与顺序有关,从而确定是排列问题还是组合问题,必要时要利用分类和分步计数原理 学生探究过程：(完成如下表格） 名称内容分类原理分步原理定 义相同点不同点名 称排 列组 合定义种数符号计算公式关系性质 ,六、课后作业: 七、板书设计（略） 八、教学反思:排列组合问题联系实际生动有趣，题型多样新颖且贴近生活,解法灵活独到但不易掌握,许多学生面对较难问题时一筹莫展、无计可施，尤其当从正面入手情况复杂、不易解决时，可考虑换位思考将其等价转化,使问题变得简单、明朗。教科书在研究组合数的两个性质，时，给出了组合数定义的解释证明,即构造一个组合问题的模型，把等式两边看成同一个组合问题的两种计算方法，由组合个数相等证出要证明的组合等式。这种构造法证明构思精巧，把枯燥的公式还原为有趣的实例,能极大地激发学习兴趣。本文试给几例以说明。教学反思：1注意区别“恰好”与“至少”从6双不同颜色的手套中任取4只，其中恰好有一双同色的手套的不同取法共有多少种2特殊元素（或位置）优先安排将5列车停在5条不同的轨道上，其中a列车不停在第一轨道上，b列车不停在第二轨道上，那么不同的停放方法有种3“相邻”用“捆绑，“不邻”就“插空”七人排成一排，甲、乙两人必须相邻，且甲、乙都不与丙相邻,则不同的排法有多少种4、混合问题，先“组”后“排对某种产品的6件不同的正品和4件不同的次品,一一进行测试，至区分出所有次品为止，若所有次品恰好在第5次测试时全部发现,则这样的测试方法有种可能？5、分清排列、组合、等分的算法区别（1）今有10件不同奖品,从中选6件分给甲一件,乙二件和丙三件，有多少种分法? (2) 今有10件不同奖品, 从中选6件分给三人，其中1人一件1人二件1人三件, 有多少种分法？(3） 今有10件不同奖品, 从中选6件分成三份，每份2件, 有多少种分法? 6、分类组合,隔板处理从6个学校中选出30名学生参加数学竞赛,每校至少有1人,这样有几种选法？