1、 “隔板法”解决排列组合问题(高二、高三)排列组合计数问题,背景各异,方法灵活,能力要求高,对于相同元素有序分组问题,采用“隔板法”可起到简化解题的功效。对于不同元素只涉及名额分配问题也可以借助隔板法来求解,下面通过典型例子加以解决。例 1、 (1)12 个相同的小球放入编号为 1,2,3,4 的盒子中,问每个盒子中至少有一个小球的不同放法有多少种?(2)12 个相同的小球放入编号为 1,2,3,4 的盒子中,问不同放法有多少种?(3)12 个相同的小球放入编号为 1,2,3,4 的盒子中要求每个盒子中,要求每个盒子中的小球个数不小于其编号数,问不同的方法有多少种?解:(1)将 12 个小球排
2、成一排,中间有 11 个间隔,在这 11 个间隔中选出 3 个,放上“隔板” ,若把“1”看成隔板,则如图 001000010000100 隔板将一排球分成四块,从左到右可以看成四个盒子放入的球数,即上图中 1,2,3,4 四个盒子相应放入 2 个,4个,4 个,2 个小球,这样每一种隔板的插法,就对应了球的一种放法,即每一种从 11个间隔中选出 3 个间隔的组合对应于一种放法,所以不同的放法有 =165 种。31C(2)法 1:(分类)装入一个盒子有 种;装入两个盒子,即 12 个相同的14C小球装入两个不同的盒子,每盒至少装一个有 种;装入三个盒子,即 12 个216相同的小球装入三个不同
3、的盒子,每盒至少装一个有 =220 种;装入四个盒子,即32412 个相同的小球装入四个不同的盒子,每盒至少装一个有 种;由加法原理得共15C有 4+66+220+165=455 种。法 2:先给每个小盒装入一个球,题目中给定的 12 个小球任意装,即 16 个小球装入 4个不同的盒子,每盒至少装一个的装法有 种。3154(3)法 1:先给每个盒子装上与其编号数相同的小球,还剩 2 个小球,则这两个小球可以装在 1 个盒子或两个盒子,共有 种。1240C法 2:先给每个盒子装上比编号小 1 的小球,还剩 6 个小球,则转化为将 6 个相同的小球装入 4 个不同的盒子,每盒至少装一个,由隔板法有
4、 351由上面的例题可以看出法 2 要比法 1 简单,即此类问题都可以转化为至少分一个的问题。例 2、 (1)方程 的正整数解有多少组?123410xx(2) 方程 的非负整数解有多少组?(3)方程 的非负整数整数解有多少组?12310xx解:(1)转化为 10 个相同的小球装入 4 个不同的盒子,每盒至少装一个,有种,所以该方程有 84 组正整数解。3984C(2)转化为 10 个相同的小球装入 4 个不同的盒子,可以有空盒,先给每个小盒装一个,进而转化为 14 个相同的小球装入 4 个不同的盒子,每盒至少装一个,有种,所以该方程有 286 组非负整数整数解。3186(3)当 时,转化为 3
5、 个相同的小球装入 9 个不同的盒子,可以有空盒,有0x种。当 时,转化为 1 个小球装入 9 个不同的盒子,可以有空盒,有 =915C1 19C种;所以该方程有 165+9=174 组非负整数整数解。例 3、已知集合 ,选择 的两个非空子集 ,且 中最大的元素比,AB中最小的元素小,则选择方法有多少种?B解:由题意知 的交集是空集,且 的并集是 的子集 ,所以 至少含有两个元,A,ABC素,将 中元素按从小到大的顺序排列,然后分为两部分,前边的给 ,后边的给 ,C AB至少含有 1 个元素,设 中有 个元素,则转化为 个相同的小球装入 2 个不同的盒,BCnn子,则有 种装法,故本题有 种选择方法。n2314515349C总之,凡是处理与“相同元素有序分组”模型时,我们都可采用“隔板法” 。若每组元素数目至少一个时,可用插“隔板” ,若出现每组元素数目为 0 个时,向每组元素数目至少一个的模型转化,然后用“隔板”法加以解决。