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第一讲 乘法原理
一般地，如果完成一件事需要n个步骤，其中，做第一步有m1种不同的方法，做第二步有m2种不同的方法，…，做第n步有mn种不同的方法，那么，完成这件事一共有
N=m1×m2×…×mn种不同的方法．
这就是乘法原理．
例1 由数字0、1、2、3组成三位数，问：
①可组成多少个不相等的三位数？
②可组成多少个没有重复数字的三位数？
分析 在确定由0、1、2、3组成的三位数的过程中，应该一位一位地去确定．所以，每个问题都可以看成是分三个步骤来完成．
①要求组成不相等的三位数．所以，数字可以重复使用，百位上，不能取0，故有3种不同的取法；十位上，可以在四个数字中任取一个，有4种不同的取法；个位上，也有4种不同的取法，由乘法原理，共可组成3×4×4=48个不相等的三位数．
②要求组成的三位数中没有重复数字，百位上，不能取0，有3种不同的取法；十位上，由于百位已在1、2、3中取走一个，故只剩下0和其余两个数字，故有3种取法；个位上，由于百位和十位已各取走一个数字，故只能在剩下的两个数字中取，有2种取法，由乘法原理，共有3×3×2=18个没有重复数字的三位数．
解：由乘法原理
①共可组成3×4×4=48（个）不同的三位数；
②共可组成3×3×2=18（个）没有重复数字的三位数．
例2 由数字1、2、3、4、5、6共可组成多少个没有重复数字的四位奇数？
分析 要组成四位数，需一位一位地确定各个数位上的数字，即分四步完成，由于要求组成的数是奇数，故个位上只有能取1、3、5中的一个，有3种不同的取法；十位上，可以从余下的五个数字中取一个，有5种取法；百位上有4种取法；千位上有3种取法，故可由乘法原理解决．
解：由1、2、3、4、5、6共可组成
3×4×5×3=180
个没有重复数字的四位奇数．
习题一
1．如右图，在三条平行线上分别有一个点，四个点，三个点（且不在同一条直线上的三个点不共线）．在每条直线上各取一个点，可以画出一个三角形．问：一共可以画出多少个这样的三角形？
2．由数字1、2、3、4、5、6、7、8可组成多少个
①三位数？
②三位偶数？
③没有重复数字的三位偶数？
④百位为8的没有重复数字的三位数？
⑤百位为8的没有重复数字的三位偶数？
习题一解答
1．1×4×3=12（个）．
2．①8×8×8=512（个）； ②4×8×8=256（个）；
③4×7×6=168（个）； ④1×7×6=42（个）；
⑤1×3×6=18（个）．
第二讲 加法原理
一般地，如果完成一件事有k类方法，第一类方法中有m1种不同做法，第二类方法中有m2种不同做法，…，第k类方法中有mk种不同的做法，则完成这件事共有
N=m1+m2+…+mk
种不同的方法．
这就是加法原理．
例1 从1到500的所有自然数中，不含有数字4的自然数有多少个？
分析 从1到500的所有自然数可分为三大类，即一位数，两位数，三位数．
一位数中，不含4的有8个，它们是1、2、3、5、6、7、8、9；
两位数中，不含4的可以这样考虑：十位上，不含4的有1、2、3、5、6、7、8、9这八种情况．个位上，不含4的有0、1、2、3、5、6、7、8、9这九种情况，要确定一个两位数，可以先取十位数，再取个位数，应用乘法原理，这时共有8×9=72个数不含4．
三位数中，小于500并且不含数字4的可以这样考虑：百位上，不含4的有1、2、3、这三种情况．十位上，不含4的有0、1、2、3、5、6、7、8、9这九种情况，个位上，不含4的也有九种情况．要确定一个三位数，可以先取百位数，再取十位数，最后取个位数，应用乘法原理，这时共有3×9×9=243个三位数．由于500也是一个不含4的三位数．所以，1～500中，不含4的三位数共有3×9×9+1=244个．
解：在1～500中，不含4的一位数有8个；不含4的两位数有8×9=72个；不含4的三位数有3×9×9+1=244个，由加法原理，在1～500中，共有：
8+8×9+3×9×9+1=324（个）
不含4的自然数．
补充说明：这道题也可以这样想：把一位数看成是前面有两个0的三位数，如：把1看成是001．把两位数看成是前面有一个0的三位数．如：把11看成011．那么所有的从1到500的自然数都可以看成是“三位数”，除去500外，考虑不含有4的这样的“三位数”．百位上，有0、1、2、3这四种选法；十位上，有0、1、2、3、5、6、7、8、9这九种选法；个位上，也有九种选法．所以，除500外，有4×9×9=324个不含4的“三位数”．注意到，这里面有一个数是000，应该去掉．而500还没有算进去，应该加进去．所以，从1到500中，不含4的自然数仍有324个．
这是一种特殊的思考问题的方法，注意到当我们对“三位数”重新给予规定之后，问题很简捷地得到解决．
例2 如下页左图，要从A点沿线段走到B，要求每一步都是向右、向上或者向斜上方．问有多少种不同的走法？
第一类，经过C的路线，分为两步，从A到C再从C到B，从A到C有2条路可走，从C到B也有两条路可走，由乘法原理，从A经C到B共有2×2=4条不同的路线．
第二类，经过D点的路线，分为两步，从A到D有4条路，从D到B有4条路，由乘法原理，从A经D到B共有4×4=16种不同的走法．
第三类，经过E点的路线，分为两步，从A到E再从E到B，观察发现．各有一条路．所以，从A经E到B共有1种走法．
第四类，经过F点的路线，从A经F到B只有一种走法．
最后由加法原理即可求解．
解：如上右图，从A到B共有下面的走法：
从A经C到B共有2×2=4种走法；
从A经D到B共有4×4=16种走法；
从A经E到B共有1种走法；
从A经F到B共有1种走法．
所以，从A到B共有：
4+16+1+1=22
种不同的走法．
第三讲 排 列
一般地，从n个不同的元素中任取出m个（m≤n）元素，按照一定的顺序排成一列．叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列．
从n个不同元素中取出m个（m≤n）元素的所有排列的个数，叫做从
例1 用1、2、3、4、5、6、7、8可组成多少个没有重复数字的五位数？
分析 这是一个从8个元素中取5个元素的排列问题，且知n=8，m=5．
解：由排列数公式，共可组成：
个不同的五位数．
习题三
5．由数字1、2、3、4、5、6可以组成多少没有重复数字的
①三位数？
②个位是5的三位数？
③百位是1的五位数？
④六位数？
习题三解答
第四讲 组合
从n个不同元素中取出m个元素（m≤n）的所有组合的个数，叫做从n个不同元素中取出m个不同元素的组合数.记作Cmn.
一般地，求从n个不同元素中取出m个元素排成一列的排列数Pmn可以分两步求得：
第一步：从n个不同元素中取出m个元素组成一组，共有Cmn种方法；
第二步：将每一个组合中的m个元素进行全排列，共有Pmm种排法.
故由乘法原理得到：
Pmn＝Cmn·Pmm
因此
这就是组合数公式.
一般地，组合数有下面的重要性质：
Cmn＝Cn-mn （m≤n）
例1 在一个圆周上有10个点，以这些点为端点或顶点，可以画出多少不同的①直线段，②三角形，③四边形？
分析 由于10个点全在圆周上，所以这10个点没有三点共线，故只要在10个点中取2个点，就可以画出一条线段；在10个点中取3个点，就可以画出一个三角形；在10个点中取4个点，就可以画出一个四边形，三个问题都是组合问题.
解：由组合数公式.
例2 如下图，问：
①下左图中，共有多少条线段？
②下右图中，共有多少个角？
分析 ①中，在线段AB上共有7个点（包括端点A、B）.注意到，只要在这七个点中选出两个点，就有一条以这两个点为端点的线段，所以，这是一个组合问题，而C27表示从7个点中取两个不同点的所有取法，每种取法可以确定一条线段，所以共有C27条线段.
②中，从O点出发的射线一共有11条，它们是OA， OP1，OP2，OP3，…，OP9，OB.注意到每两条射线可以形成一个角，所以，只要看从11条射线中取两条射线有多少种取法，就有多少个角.显然，是组合问题，共有C211种不同的取法，所以，可组成C211个角.
解：①由组合数公式知，共有
条不同的线段；
②由组合数公式知，共有
例3 某校举行排球单循环赛，有12个队参加.问：共需要进行多少场比赛？
分析 因为比赛是单循环制的，所以，12个队中的每两个队都要进行一场比赛，并且比赛的场次只与两个队的选取有关而与两个队选出的顺序无关.所以，这是一个在12个队中取2个队的组合问题.
解： 由组合数公式知，共需进行
场比赛.
例4 某班要在42名同学中选出3名同学去参加夏令营，问共有多少种选法？如果在42人中选3人站成一排，有多少种站法？
分析 要在42人中选3人去参加夏令营，那么，所有的选法只与选出的同学有关，而与三名同学被选出的顺序无关.所以，应用组合数公式，共有C342种不同的选法.
要在42人中选出3人站成一排，那么，所有的站法不仅与选出的同学有关，而且与三名同学被选出的顺序有关.所以，应用排列数公式，共有P342种不同的站法.
解： 由组合数公式，共有
种不同的选法；
由排列数公式，共有
P342＝42×41×40＝68880
种不同的站法.
习题四
1.如右图，图上一共有六个点，且六个点中任意三个点不共线，问：
①从这六个点中任意选两点可以连成一条线段，这些点一共可以连成多少条线段？
②从这六个点中任意选两点可以作一条射线，这些点一共可以作成多少条射线？（射线是一端固定，经另一点可以无限延长的.）
习题四解答
1.①C26＝15； ②P26＝30.
第五讲 排列组合
例1 在一个半圆周上共有12个点，如右图，以这些点为顶点，可以画出多少个
①三角形？ ②四边形？
分析 ①我们知道，不在同一直线上的三个点确定一个三角形，由图可见，半圆弧上的每三个点均不共线（由于A、B既可看成半圆上的点，又可看成线段上的点，为不重复计算，可把它们归在线段上），所以，所有的三角形应有三类：第一类，三角形的三个顶点全在半圆弧上取（不含A、B两点）；第二类，三角形的两个顶点取在半圆弧上（不包含A、B），另一个顶点在线段上取（含A、B）；第三类，三角形的一个顶点在半圆弧上取，另外两点在线段上取.
注意到三角形的个数只与三个顶点的取法有关，而与选取三点的顺序无关，所以，这是组合问题.
解：三个顶点都在半圆弧上的三角形共有
两个顶点在半圆弧上，一个顶点在线段上的三角形共有
一个顶点在半圆弧上，两个顶点在线段上的三角形共有
由加法原理，这12个点共可以组成
C37＋（C27×C15）＋（C17×C25）
＝35＋105＋70＝210（个）
不同的三角形.
也可列式为C312－C35＝220—10＝210（个）.
分析 ②用解①的方法考虑.
将组成四边形时取点的情况分为三类：
第一类：四个点全在圆弧上取.（不包括A、B）有C17种取法.
第二类：两个点取自圆弧.两个点取自直线AB.有取法C27×C25种.
第三类：圆弧上取3个点，直线上取1个点，有C37×C15种取法.
解： 依加法原理，这12个点共可组成：
C47+ C27×C25+C37×C15
＝35＋210＋175＝420
个不同的四边形.
还可直接计算，这12个点共可组成：
C412-C45-C35·C17＝495－5-70＝420
个不同的四边形.
例2 如下图，问
①下左图中，有多少个长方形（包括正方形）？
②下右图中，有多少个长方体（包括正方体）？
分析 ①由于长方形是由两组分别平行的线段构成的，因此只要看上左图中水平方向的所有平行线中，可以选出几组两条平行线，竖直方向上的所有平行线中，可以选出几组两条平行线？
②由于长方体是由三组分别平行的平面组成的.因此，只要看上页右图中，平行于长方体上面的所有平面中，可以选出几组两个互相平行的平面，平行于长方体右面的所有平面中，可以选出几组两个互相平行的两个平面，平行于长方体前面的所有平面中，可以选出几组两个互相平行的平面.
解： ①C25×C27＝210（个）
因此，上页左图中共有210个长方形.
②C25×C26×C24＝900（个）
因此，上页右图中共有900个长方体.
习题五
1.如下图，计算
①下左图中有多少个梯形？
②下右图中有多少个长方体？
习题五解答
1.①C26×C26＝225；②C25×C26×C25＝1500.
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