这页不是为了刷题量,而是为了训练学生把计数过程讲清楚。每道题讲解时都要回答四件事:数的对象是什么,分类还是分步,有序还是无序,为什么不重不漏。
从 4 本小说和 5 本科普书中选 1 本阅读,有多少种选法?
选 1 本书可以分成两类:选小说或选科普书。两类互斥,所以用加法原理:
某密码由 2 个大写字母和 1 个数字组成,字母从 A、B、C、D 中选,数字从 0 到 9 中选,允许重复,有多少个密码?
密码由三个位置共同确定,所以分三步。第一个字母 $4$ 种,第二个字母 $4$ 种,数字 $10$ 种:
用数字 $1,2,3,4,5,6$ 组成无重复数字的两位奇数,有多少个?
个位决定奇偶,所以先选个位。个位可为 $1,3,5$,有 $3$ 种;十位不能与个位重复,有 $5$ 种:
用数字 $0,1,2,3,4,5$ 组成无重复数字的四位数,有多少个?
千位不能为 $0$,有 $5$ 种;百位还剩 $5$ 种;十位 $4$ 种;个位 $3$ 种:
从甲地到乙地有 3 条路,从乙地到丙地有 4 条路;另有从甲地直接到丙地的 2 条路。从甲地到丙地共有多少种走法?
分成两类:经过乙地,或不经过乙地。经过乙地时分两步,有 $3\cdot4=12$ 种;直接走有 $2$ 种。总数:
从 9 人中选 4 人组成小组,有多少种选法?
只关心选出哪些人,不关心顺序,所以是组合:
从 9 人中选 4 人分别担任组长、副组长、记录员、汇报员,有多少种安排?
四个职位不同,所以有顺序,是排列:
7 名学生站成一排,有多少种站法?
7 个不同对象排成一列:
平面上有 8 个点,任意三点不共线,可以构成多少个三角形?
一个三角形由 3 个点确定,点的顺序不重要,所以:
6 人围坐一张圆桌,旋转后视为同一种坐法,有多少种?
圆排列固定一个人作为参照,其余 5 人排成一列:
用数字 $0,1,2,3,4,5$ 组成无重复数字的三位偶数,有多少个?
先处理个位。
若个位为 $0$,百位有 $5$ 种,十位有 $4$ 种,共 $20$ 个。
若个位为 $2$ 或 $4$,有 $2$ 种;百位不能为 $0$ 且不能等于个位,有 $4$ 种;十位有 $4$ 种,共 $2\cdot4\cdot4=32$ 个。
总数:
5 人排队,甲不站在第一位,有多少种排法?
用总数减反面。总排法 $5!$;甲站第一时其余 4 人任排,有 $4!$ 种:
6 人排队,甲、乙都不站在两端,有多少种排法?
先安排两端,两端只能从另外 4 人中选并排列,有 $A_4^2$ 种。剩下 4 人排中间,有 $4!$ 种:
从 6 个不同字母中取 3 个排成密码,不允许重复,且第一个字母不能是 A,有多少种?
总排列数为 $A_6^3$。第一个字母为 A 时,后两位从其余 5 个中排列,有 $A_5^2$ 种。故:
用数字 $1,2,3,4,5,6,7$ 组成无重复数字的四位数,且大于 5000,有多少个?
千位必须为 $5,6,7$,有 $3$ 种。其余三位从剩下 6 个数字中排列:
6 人排成一排,甲、乙必须相邻,有多少种?
把甲乙捆成一个整体,与其余 4 人共 5 个单位排列,内部甲乙有 $2!$ 种:
6 人排成一排,甲、乙不相邻,有多少种?
总排法 $6!$。甲乙相邻按捆绑法有 $5!\cdot2!$ 种。所以:
5 名男生和 3 名女生排成一排,要求任意两名女生不相邻,有多少种?
先排 5 名男生,有 $5!$ 种,形成 6 个空位。从 6 个空位中选 3 个放女生并排列,有 $A_6^3$ 种:
7 人排队,甲、乙、丙三人必须站在一起,有多少种?
把甲乙丙捆成一个整体,与其余 4 人共 5 个单位排列,整体内部 $3!$ 种:
6 人排成一排,甲、乙之间恰好隔 1 人,有多少种?
甲乙所在位置必须形如 $(1,3),(2,4),(3,5),(4,6)$,共有 4 组。甲乙顺序有 2 种;中间那个人从另外 4 人中选;剩下 3 人任排:
10 个相同球分给 3 个不同盒子,每个盒子至少 1 个,有多少种分法?
设三个盒子分别得到 $x_1,x_2,x_3$ 个,且 $x_i\ge1$,$x_1+x_2+x_3=10$。隔板法:
10 个相同球分给 3 个不同盒子,允许某盒为空,有多少种分法?
非负整数解 $x_1+x_2+x_3=10$ 的个数为
8 本不同书分给甲、乙、丙三人,每本书必须分出,允许有人没有书,有多少种分法?
每本书独立选择给甲、乙、丙中的一人,共
种。
8 本不同书分给甲、乙、丙三人,每人至少一本,有多少种分法?
用容斥。总数 $3^8$。某一人没有书时,每本书只能给另外 2 人,有 $2^8$ 种,共 $3\cdot2^8$。两人没有书时,所有书给同一人,有 $1$ 种,共 $3$ 种。故:
6 个不同学生分成 3 个无标签小组,每组 2 人,有多少种?
先依次选组:
但三个小组没有标签,组间顺序被重复计算了 $3!$ 次,所以:
6 名男生、4 名女生中选 4 人,至少有 1 名女生,有多少种?
反面是全为男生:
1 到 100 中,能被 2 或 5 整除的数有多少个?
能被 2 整除有 $50$ 个,能被 5 整除有 $20$ 个,同时被 2 和 5 整除即被 10 整除有 $10$ 个。所以:
5 人排队,甲必须在乙前面,有多少种?
在所有 $5!$ 种排法中,甲在乙前和乙在甲前对称,各占一半:
含 6 个元素的集合有多少个非空子集?
每个元素都有选或不选两种状态,共 $2^6$ 个子集。去掉空集:
7 个相同球分给 3 个不同盒子,允许为空,但每盒不超过 3 个,有多少种分法?
先数非负整数解 $x_1+x_2+x_3=7$,共 $C_9^2=36$。
不合法情况是某个盒子至少 4 个。令 $y_i=x_i-4\ge0$,则剩余和为 $3$,对固定盒子有 $C_5^2=10$ 种。三个盒子共 $30$ 种。两个盒子同时至少 4 个不可能,因为总数只有 7。
所以合法数为
求 $(1+x)^8$ 中 $x^2$ 项的系数。
通项为 $C_8^r x^r$。令 $r=2$,系数为
求 $(2x-1)^5$ 中 $x^3$ 项的系数。
通项为
令 $5-r=3$,得 $r=2$。系数为
求 $\left(x+\frac1x\right)^{10}$ 的常数项。
通项为
令 $10-2r=0$,得 $r=5$,常数项为
求 $(1-2x)^6$ 中 $x^4$ 项的系数。
通项为 $C_6^r(-2x)^r$。令 $r=4$,系数为
求 $(2x-3)^5$ 展开式所有项系数之和。
所有系数和等于把 $x=1$ 代入:
求 $(1+x)^6$ 中偶次项系数和与奇次项系数和。
设偶次项系数和为 $E$,奇次项系数和为 $O$。
所以
求 $\left(x^2-\frac1x\right)^9$ 的常数项。
通项为
令 $18-3r=0$,得 $r=6$。常数项为
求 $(x+2)^7$ 中 $x^5$ 项的系数。
通项为
令 $7-r=5$,得 $r=2$。系数为
求 $(1+x)^5(1-x)^5$ 中 $x^3$ 项的系数。
先合并:
展开式只含偶次幂,所以 $x^3$ 项系数为 $0$。
$(a+b)^9$ 展开式中最大的二项式系数是多少?
当 $n=9$ 时,中间两项二项式系数最大:
从 5 名男生、3 名女生中任选 2 人,恰好 1 名女生的概率是多少?
总选法为 $C_8^2$。恰好 1 女 1 男,有 $C_3^1C_5^1$ 种。所以概率为
同时掷两枚均匀骰子,点数和为 7 的概率是多少?
样本点按有序数对计算,共 $6\cdot6=36$ 个。和为 7 的有
共 6 个,概率为
袋中有 4 个红球、6 个蓝球,不放回取 2 个,求取出的两球同色的概率。
总取法为 $C_{10}^2$。同色分为两类:两个红球或两个蓝球:
5 张不同卡片随机排成一列,A 卡在 B 卡前面的概率是多少?
在所有排列中,A 在 B 前与 B 在 A 前一一对应,数量相同,所以概率为
从 $0,1,\ldots,9$ 中组成无重复数字的四位数,随机取一个,求它是偶数的概率。
总数:千位 $9$ 种,其余三位依次 $9,8,7$ 种,所以总数为
偶数分两类。
个位为 $0$:千位 $9$ 种,百位 $8$ 种,十位 $7$ 种,共 $504$ 个。
个位为 $2,4,6,8$:个位 $4$ 种,千位从 $1$ 到 $9$ 中除去个位,有 $8$ 种,百位 $8$ 种,十位 $7$ 种,共 $1792$ 个。
偶数总数为 $2296$,概率为
有人说:“6 人排队,甲乙不相邻,只要把所有排法除以 2 就行。”这个说法为什么错?
“除以 2”只适用于甲乙相对顺序对称这类等分情况。甲乙相邻与不相邻不是对称等量事件。
正确做法是总数减相邻:
讲题时要说清楚:反面是甲乙相邻,相邻要捆绑。
从 8 人中选 3 人并排成一排,为什么是 $C_8^3\cdot3!$,而不是 $C_8^3$?
$C_8^3$ 只决定哪 3 人被选中,没有决定站的顺序。题目要求“排成一排”,所以选出的 3 人内部还要排列,有 $3!$ 种。
因此总数为
用数字 $1,2,3,4,5,6$ 组成无重复三位偶数。讲题时为什么建议先选个位?
偶数的限制完全由个位决定,所以个位是特殊位置,应优先处理。
个位可为 $2,4,6$,有 $3$ 种;百位剩 $5$ 种;十位剩 $4$ 种:
6 人平均分成两个无标签小组,每组 3 人,为什么是 $\frac{C_6^3}{2}$?
先选出其中一组,有 $C_6^3$ 种,剩下 3 人自动成为另一组。但两个小组没有名字,选出 A 组和选出它的补集会表示同一种分组,所以每种分组被数了 2 次。
因此结果为
7 人排成一排,要求甲乙相邻,丙丁不相邻,有多少种排法?
先处理甲乙相邻,把甲乙捆成一个整体,内部有 $2!$ 种顺序。
此时需要排列的单位是:甲乙整体、丙、丁、另外 3 人,共 6 个单位。要求丙丁不相邻,先用总数减丙丁相邻:
再乘甲乙整体内部顺序: