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常见模型:特殊优先、捆绑、插空、分组分配

模型不是口诀,而是限制条件的处理顺序。限制越强,越应该优先处理。

特殊元素优先

若某个人、某个数字、某个位置有特殊要求,先安排它。比如三位偶数要先看个位,因为偶数由个位决定。

相邻问题:捆绑法

要求若干元素相邻,可以先把它们看成一个整体。整体与其他元素排列后,再处理整体内部顺序。

例:$A,B$ 必须相邻,与另外 4 人排成一排。

$$ 5!\cdot2! $$

先把 $A,B$ 作为一个整体,加上 4 人共 5 个单位;内部 $A,B$ 有 2 种顺序。

不相邻问题:插空法

要求若干元素不相邻,通常先排其他元素,形成空位,再把被限制元素插入空位。

例:$A,B$ 不相邻,与另外 4 人排成一排。

先排另外 4 人,有 $4!$ 种,形成 5 个空位。把 $A,B$ 插入 5 个空位中的 2 个,并排列:

$$ 4!\cdot A_5^2. $$

至少问题:正难则反

“至少一个”“至少两个”常常反着数。

$$ \text{至少一个}= \text{总数}-\text{一个也没有}. $$

反面必须比正面更简单,否则没有必要反算。

定序问题:除法或固定相对顺序

若 $A,B,C$ 三人相对顺序固定,在所有排列中,每种相对顺序出现次数相同,所以除以 $3!$。

例如 8 人排队,要求 $A,B,C$ 的相对顺序为 $A$ 在 $B$ 前,$B$ 在 $C$ 前:

$$ \frac{8!}{3!}. $$

分组与分配

分组强调“组本身是否有标签”。

  1. 分给甲乙丙三人:组有标签。
  2. 分成三组但不命名:组无标签。
  3. 每组人数相同且组无标签时,容易多除一个组间排列。

隔板法

把 $n$ 个相同物品分给 $k$ 个不同对象,每个对象至少 1 个:

$$ C_{n-1}^{k-1}. $$

如果允许 0 个,先令 $y_i=x_i+1$ 或直接使用

$$ C_{n+k-1}^{k-1}. $$

讲题时的模型句

  1. “这个限制决定了我先处理谁。”
  2. “相邻,所以我把它们捆成一个单位。”
  3. “不相邻,所以我先排不受限制的对象,再插空。”
  4. “至少问题正面分类太多,所以我数反面。”
  5. “组有没有名字决定是否要除以组间排列。”