1、121 排列课标要求：知识与技能：了解排列数的意义，掌握排列数公式及推导方法，从中体会“化归”的数学思想，并能运用排列数公式进行计算。过程与方法：能运用所学的排列知识，正确地解决的实际问题情感、态度与价值观：能运用所学的排列知识，正确地解决的实际问题.教学重点：排列、排列数的概念教学难点：排列数公式的推导 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：分类计数原理是对完成一件事的所有方法的一个划分，依分类计数原理解题，首先明确要做的这件事是什么，其次分类时要根据问题的特点确定分类的标准，最后在确定的标准下进行分类.分类要注意不重复、不遗漏，保证每类办法都能完成这件
2、事.分步计数原理是指完成一件事的任何方法要按照一定的标准分成几个步骤，必须且只需连续完成这几个步骤后才算完成这件事，每步中的任何一种方法都不能完成这件事.分类计数原理和分步计数原理的地位是有区别的，分类计数原理更具有一般性，解决复杂问题时往往需要先分类，每类中再分成几步.在排列、组合教学的起始阶段，不能嫌罗嗦，教师一定要先做出表率并要求学生严格按原理去分析问题. 只有这样才能使学生认识深刻、理解到位、思路清晰，才会做到分类有据、分步有方，为排列、组合的学习奠定坚实的基础分类计数原理和分步计数原理既是推导排列数公式、组合数公式的基础，也是解决排列、组合问题的主要依据，并且还常需要直接运用它们去解
3、决问题，这两个原理贯穿排列、组合学习过程的始终.搞好排列、组合问题的教学从这两个原理入手带有根本性.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. 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m2mnm
4、不同的方法那么完成这件事共有 种不同的方法1nN2.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1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2mm件事有 种不同的方法 1nN分类加法计数原理和分步乘法计数原理,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:分类加法计数原理针对的是 “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;分步乘法计数原理针对的是“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
5、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二、讲解新课：1 问题：问题 1从甲、乙、丙 3 名同学中选取 2 名同学参加某一天的一项活动，其中一名同学参加上午的活动，一名同学参加下午的活动，有多少种不同的方法？分析：这个问题就是从甲、乙、丙 3 名同学中每次选取 2 名同学，按照参加上午的活动在前，参加下午活动在后的顺序排列，一共有多少种不同的排法的问题，共有 6 种不同的排法：甲乙 甲丙 乙甲 乙丙 丙甲 丙乙，其中被取的对象叫做元素解决这一问题可分两个步骤：第 1 步，确定参加上午活动的同学，从 3
6、 人中任选 1 人，有 3 种方法；第 2 步，确定参加下午活动的同学，当参加上午活动的同学确定后，参加下午活动的同学只能从余下的 2 人中去选，于是有 2 种方法根据分步乘法计数原理，在 3 名同学中选出 2 名，按照参加上午活动在前，参加下午活动在后的顺序排列的不同方法共有 32=6 种，如图 1.2 一 1 所示图 1.2 一 1把上面问题中被取的对象叫做元素，于是问题可叙述为：从 3 个不同的元素 a , b ， 。中任取 2 个，然后按照一定的顺序排成一列，一共有多少种不同的排列方法？所有不同的排列是 ab,ac,ba,bc,ca, cb,共有 32=6 种问题 2从 1,2,3,4
7、 这 4 个数字中，每次取出 3 个排成一个三位数，共可得到多少个不同的三位数？分析：解决这个问题分三个步骤：第一步先确定左边的数，在 4 个字母中任取 1 个，有 4 种方法；第二步确定中间的数，从余下的 3 个数中取，有 3 种方法；第三步确定右边的数，从余下的 2 个数中取，有 2 种方法由分步计数原理共有：432=24 种不同的方法，用树型图排出，并写出所有的排列由此可写出所有的排法显然，从 4 个数字中，每次取出 3 个，按“百” “十” “个”位的顺序排成一列，就得到一个三位数因此有多少种不同的排列方法就有多少个不同的三位数可以分三个步骤来解决这个问题：第 1 步，确定百位上的数字
8、，在 1 , 2 , 3 , 4 这 4 个数字中任取 1 个，有 4 种方法；第 2 步，确定十位上的数字，当百位上的数字确定后，十位上的数字只能从余下的 3 个数字中去取，有 3 种方法；第 3 步，确定个位上的数字，当百位、十位上的数字确定后，个位的数字只能从余下的 2 个数字中去取，有 2 种方法根据分步乘法计数原理，从 1 , 2 , 3 , 4 这 4 个不同的数字中，每次取出 3 个数字，按“百” “十” “个”位的顺序排成一列，共有432=24种不同的排法， 因而共可得到 24 个不同的三位数，如图 1. 2 一 2 所示由此可写出所有的三位数： 123，124, 132, 1
9、34, 142, 143，213，214, 231, 234, 241, 243，312，314, 321, 324, 341, 342，412，413, 421, 423, 431, 432 。同样，问题 2 可以归结为：从 4 个不同的元素 a, b, c，d 中任取 3 个，然后按照一定的顺序排成一列，共有多少种不同的排列方法？所有不同排列是 abc, abd, acb, acd, adb, adc,bac, bad, bca, bcd, bda, bdc,cab, cad, cba, cbd, cda, cdb,dab, dac, dba, dbc, dca, dcb.共有 432=2
10、4 种.树形图如下a b 2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nmn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n说明：（1）排列的定义包括两个方面：取出元素，按一定的顺序排列；（2）两个排列相同的条件：元素完全相同，元素的排列顺序也相同3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nnn出 元素的排列数，用符号 表示mmnA注意区别排列和排列数的不同：“一个排列”是指：从 个不同元素中，任取 个元nm素按照一定的顺序排成一列，不是数；“排列数”是指从 个不同元素中，任取 （）个元素的所有排列
11、的个数，是一个数所以符号 只表示排列数，而不表示具体mn mnA的排列4排列数公式及其推导：由 的意义：假定有排好顺序的 2 个空位，从 个元素 中任取 2 个元素去2nA 12,na填空，一个空位填一个元素，每一种填法就得到一个排列，反过来，任一个排列总可以由这样的一种填法得到，因此，所有不同的填法的种数就是排列数 由分步计数原理完成2nA上述填空共有 种填法， =(1)n2nA(1)由此，求 可以按依次填 3 个空位来考虑， = ，3A3n(1)2求 以按依次填 个空位来考虑 ，mn ()2mn m排列数公式：(1)2(1)n（ ）,Nn说明：（1）公式特征：第一个因数是 ，后面每一个因数
12、比它前面一个n少 1，最后一个因数是 ，共有 个因数；1m（2）全排列：当 时即 个不同元素全部取出的一个排列全排列数： （叫做 n 的阶乘）()2!nA另外，我们规定 0! =1 .例 1用计算器计算： (1） ； (2） ; (3） .410518A183解：用计算器可得：由（ 2 ) ( 3 ）我们看到， 那么，这个结果有没有一般性呢？即5183A.!()nmA排列数的另一个计算公式：(1)2(1)mnnm= .321() !()nmnA即 = mnA!()例 2解方程：3 3216xxA解：由排列数公式得： ，()2(1)6()x ， ，即 ，x()2xx23710x解得 或 ， ，且
13、 ，原方程的解为 53N5例 3解不等式： 296xA解：原不等式即 ，!()(1)x也就是 ，化简得： ，16(9)!()0(9)!x 2104x解得 或 ，又 ，且 ，832xN所以，原不等式的解集为 ,456,7例 4求证：（1） ；（2） nmnA()!135(21)nn证明：（1） ，原式成立!()!mn nA（2） ()!2(1)2431!nn ()n 右边 !13(2)1!n 35(21)n原式成立说明：（1）解含排列数的方程和不等式时要注意排列数 中， 且mnA,N这些限制条件，要注意含排列数的方程和不等式中未知数的取值范围；mn（2）公式 常用来求值，特别是 均为已知时，(1
14、)2(1)mnAn ,公式 = ，常用来证明或化简n!()例 5化简： ；1231!4!n !23!n解：原式 1()!n !提示：由 ，得 ， 1!nn原式 说明： !(1)!nn例 7(课本例 2)某年全国足球甲级（A 组）联赛共有 14 个队参加，每队要与其余各队在主、客场分别比赛一次，共进行多少场比赛？解：任意两队间进行 1 次主场比赛与 1 次客场比赛，对应于从 14 个元素中任取 2 个元素的一个排列因此，比赛的总场次是 =1413=182. 24A例 8(课本例 3)(1）从 5 本不同的书中选 3 本送给 3 名同学，每人各 1 本，共有多少种不同的送法？ (2）从 5 种不同
15、的书中买 3 本送给 3 名同学，每人各 1 本，共有多少种不同的送法？解：(1）从 5 本不同的书中选出 3 本分别送给 3 名同学，对应于从 5 个不同元素中任取 3 个元素的一个排列，因此不同送法的种数是=543=60. 5A(2）由于有 5 种不同的书，送给每个同学的 1 本书都有 5 种不同的选购方法，因此送给 3 名同学每人各 1 本书的不同方法种数是555=125. 例 8 中两个问题的区别在于： ( 1 ）是从 5 本不同的书中选出 3 本分送 3 名同学，各人得到的书不同，属于求排列数问题；而（ 2 ）中，由于不同的人得到的书可能相同，因此不符合使用排列数公式的条件，只能用分
16、步乘法计数原理进行计算例 9(课本例 4)用 0 到 9 这 10 个数字，可以组成多少个没有重复数字的三位数？分析：在本问题的。到 9 这 10 个数字中，因为。不能排在百位上，而其他数可以排在任意位置上，因此。是一个特殊的元素一般的，我们可以从特殊元素的排列位置人手来考虑问题解法 1 ：由于在没有重复数字的三位数中，百位上的数字不能是 O，因此可以分两步完成排列第 1 步，排百位上的数字，可以从 1 到 9 这九个数字中任选 1 个，有 种选法；第 2 步，排十位和个位上的数字，可以从19A余下的 9 个数字中任选 2 个，有 种选法（图 1.2 一 5) 29A根据分步乘法计数原理，所求
17、的三位数有=998=648（个） .129解法 2 ：如图 1.2 一 6 所示，符合条件的三位数可分成 3 类每一位数字都不是位数有 A 母个，个位数字是 O 的三位数有揭个，十位数字是 0 的三位数有揭个根据分类加法计数原理，符合条件的三位数有=648 个3299解法 3 ：从 0 到 9 这 10 个数字中任取 3 个数字的排列数为 ，其中 O 在百位上的310A排列数是 ，它们的差就是用这 10 个数字组成的没有重复数字的三位数的个数，即所求29A的三位数的个数是- =1098-98=648.31029对于例 9 这类计数问题，可用适当的方法将问题分解，而且思考的角度不同，就可以有不同
18、的解题方法解法 1 根据百位数字不能是。的要求，分步完成选 3 个数组成没有重复数字的三位数这件事，依据的是分步乘法计数原理；解法 2 以 O 是否出现以及出现的位置为标准，分类完成这件事情，依据的是分类加法计数原理；解法 3 是一种逆向思考方法：先求出从 10 个不同数字中选 3 个不重复数字的排列数，然后从中减去百位是。的排列数（即不是三位数的个数） ，就得到没有重复数字的三位数的个数从上述问题的解答过程可以看到，引进排列的概念，以及推导求排列数的公式，可以更加简便、快捷地求解“从 n 个不同元素中取出 m (mn）个元素的所有排列的个数”这类特殊的计数问题 1.1 节中的例 9 是否也是
19、这类计数问题？你能用排列的知识解决它吗？四、课堂练习：1若 ，则 （ ）!3x()An()B3nA()C3nA()D3nA2与 不等的是 （ ）3710()9()81()910()103若 ，则 的值为 （ ）53mA()()B()C6()D74计算： ； 5691023!A1!()nmA5若 ，则 的解集是 1()!242mA6 （1）已知 ，那么 ；1095 m（2）已知 ，那么 = ；!362879A（3）已知 ，那么 ；nAn（4）已知 ，那么 2477一个火车站有 8 股岔道，停放 4 列不同的火车，有多少种不同的停放方法（假定每股岔道只能停放 1 列火车）？8一部纪录影片在 4 个
20、单位轮映，每一单位放映 1 场，有多少种轮映次序？答案：1. B 2. B 3. A 4. 1,1 5. 2,34566. (1) 6 (2) 181440 (3) 8 (4) 5 7. 1680 8. 24 巩固练习：书本 20 页，,4,5,6课外作业：第 27 页 习题 1.2 A 组 1 , 2 , 3,4,5教学反思：排列的特征：一个是“取出元素” ；二是“按照一定顺序排列” ,“一定顺序”就是与位置有关，这也是判断一个问题是不是排列问题的重要标志。根据排列的定义，两个排列相同，且仅当两个排列的元素完全相同，而且元素的排列顺序也相同. 了解排列数的意义，掌握排列数公式及推导方法，从中
21、体会“化归”的数学思想，并能运用排列数公式进行计算。对于较复杂的问题，一般都有两个方向的列式途径，一个是“正面凑” ，一个是“反过来剔” 前者指，按照要求，一点点选出符合要求的方案；后者指，先按全局性的要求，选出方案，再把不符合其他要求的方案剔出去了解排列数的意义，掌握排列数公式及推导方法，从中体会“化归”的数学思想，并能运用排列数公式进行计算。补充例题例 1 （1）有 5 本不同的书，从中选 3 本送给 3 名同学，每人各 1 本，共有多少种不同的送法？（2）有 5 种不同的书，要买 3 本送给 3 名同学，每人各 1 本，共有多少种不同的送法？解：（1）从 5 本不同的书中选出 3 本分别
22、送给 3 名同学，对应于从 5 个元素中任取 3 个元素的一个排列，因此不同送法的种数是： ，所以，共有 60 种不同的送5460A法（2）由于有 5 种不同的书，送给每个同学的 1 本书都有 5 种不同的选购方法，因此送给3 名同学，每人各 1 本书的不同方法种数是： ，所以，共有 125 种不同的送2法说明：本题两小题的区别在于：第（1）小题是从 5 本不同的书中选出 3 本分送给 3 位同学，各人得到的书不同，属于求排列数问题；而第（2）小题中，给每人的书均可以从 5 种不同的书中任选 1 种，各人得到那种书相互之间没有联系，要用分步计数原理进行计算例 2某信号兵用红、黄、蓝 3 面旗从
23、上到下挂在竖直的旗杆上表示信号，每次可以任意挂 1 面、2 面或 3 面，并且不同的顺序表示不同的信号，一共可以表示多少种不同的信号？解：分 3 类：第一类用 1 面旗表示的信号有 种；13A第二类用 2 面旗表示的信号有 种；23第三类用 3 面旗表示的信号有 种，由分类计数原理，所求的信号种数是： ，1233215A答：一共可以表示 15 种不同的信号例 3将 位司机、 位售票员分配到四辆不同班次的公共汽车上，每一辆汽车分别有4一位司机和一位售票员，共有多少种不同的分配方案？分析：解决这个问题可以分为两步，第一步：把 位司机分配到四辆不同班次的公共汽4车上，即从 个不同元素中取出 个元素排
24、成一列，有 种方法；4A第二步：把 位售票员分配到四辆不同班次的公共汽车上，也有 种方法，4 4利用分步计数原理即得分配方案的种数解：由分步计数原理，分配方案共有 （种）4576N答：共有 576 种不同的分配方案例 4用 0 到 9 这 10 个数字，可以组成多少个没有重复数字的三位数？解法 1：用分步计数原理：所求的三位数的个数是： 129864A解法 2：符合条件的三位数可以分成三类：每一 位数字都不是 0 的三位数有 个，个位数字是39 0 的三位数有 个，十位数字是 0 的三位数9A 有个，2由分类计数原理，符合条件的三位数的 个数是： 3299648解法 3：从 0 到 9 这 1
25、0 个数字中任取 3 个数字的排列数为 ，其中以 0 为排头的排310A列数为 ，因此符合条件的三位数的个数是 - 29A2109648A29说明：解决排列应用题，常用的思考方法有直接法和间接法直接法：通过对问题进行恰当的分类和分步，直接计算符合条件的排列数如解法 1，2；间接法：对于有限制条件的排列应用题，可先不考虑限制条件，把所有情况的种数求出来，然后再减去不符合限制条件的情况种数如解法 3对于有限制条件的排列应用题，要恰当地确定分类与分步的标准，防止重复与遗漏例 5 （1）7 位同学站成一排，共有多少种不同的排法？解：问题可以看作：7 个元素的全排列 50407A（2）7 位同学站成两排
26、（前 3 后 4） ，共有多少种不同的排法？解：根据分步计数原理：76543217！5040（3）7 位同学站成一排，其中甲站在中间的位置，共有多少种不同的排法？解：问题可以看作：余下的 6 个元素的全排列 =7206（4）7 位同学站成一排，甲、乙只能站在两端的排法共有多少种？解：根据分步计数原理：第一步 甲、乙站在两端有 种；2A第二步 余下的 5 名同学进行全排列有 种，所以，共有 =240 种排列方法525（5）7 位同学站成一排，甲、乙不能站在排头和排尾的排法共有多少种？解法 1（直接法）：第 一 步 从 （ 除 去 甲 、 乙 ） 其 余 的 5 位 同 学 中 选 2 位 同 学
27、 站 在 排 头 和排 尾 有 种 方 法 ； 第二步从余下的 5 位同学中选 5 位进行排列（全排列）有 种方法，25A 5A所以一共有 2400 种排列方法5解法 2：（排除法）若甲站在排头有 种方法；若乙站在排尾有 种方法；若甲站6A6在排头且乙站在排尾则有 种方法，所以，甲不能站在排头，乙不能排在排尾的排法共有5 =2400 种7A65说明：对 于 “在 ”与 “不 在 ”的 问 题 ， 常 常 使 用 “直 接 法 ”或 “排 除 法 ”， 对 某 些 特 殊 元 素可 以 优 先 考 虑例 6.从 10 个不同的文艺节目中选 6 个编成一个节目单，如果某女演员的独唱节目一定不能排在第二个节目的位置上，则共有多少种不同的排法？解法一：（从特殊位置考虑） ；130859A解法二：（从特殊元素考虑）若选： ；若不选： ，69A则共有 种；5691308A解法三：（间接法） 5960例 7 7 位同学站成一排，（1）甲、乙两同学必须相邻的排法共有多少种？解：先将甲、乙两位同学“捆绑”在一起看成一个元素与其余的 5 个元素（同学）一起进行全排列有 种方法；再将甲、乙两个同学“松绑”进行排列有 种方法所以这样6A 2A的排法一共有 种26140
