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排列组合公式及算法高中

2025-10-26 04:00:06 来源:网易 用户:桑信维 

排列组合公式及算法高中】在高中数学中,排列组合是概率与统计的重要基础内容。它主要研究的是从一组元素中选取若干个元素进行排列或组合的方式数量。掌握排列组合的公式和算法,有助于解决实际问题,如抽奖、选人、分组等。

一、基本概念

概念 定义
排列 从n个不同元素中取出m个元素,按一定顺序排成一列,称为排列。
组合 从n个不同元素中取出m个元素,不考虑顺序,称为组合。
全排列 n个不同元素全部取出并进行排列,称为全排列。
重复排列 允许元素重复使用时的排列方式。
重复组合 允许元素重复使用时的组合方式。

二、排列组合公式

类型 公式 说明
排列(无重复) $ A_n^m = \frac{n!}{(n - m)!} $ n个元素中取m个进行排列
全排列 $ A_n^n = n! $ 所有元素都参与排列
组合(无重复) $ C_n^m = \frac{n!}{m!(n - m)!} $ n个元素中取m个不考虑顺序
重复排列 $ n^m $ 每次可重复选择,共m次
重复组合 $ C_{n+m-1}^m = \frac{(n + m - 1)!}{m!(n - 1)!} $ 允许重复选择的组合方式

三、典型例题解析

例题1:排列问题

从5个同学中选出3个担任班长、学习委员、体育委员,有多少种安排方式?

解:这是一个排列问题,即从5个元素中取出3个进行排列。

$$ A_5^3 = \frac{5!}{(5 - 3)!} = \frac{5!}{2!} = 120 $$

答案:120种方式。

例题2:组合问题

从6本不同的书中选出2本作为礼物,有多少种选法?

解:这是一个组合问题,即从6个元素中取出2个不考虑顺序。

$$ C_6^2 = \frac{6!}{2!(6 - 2)!} = \frac{720}{2 \times 24} = 15 $$

答案:15种选法。

例题3:重复组合问题

小明有5种口味的冰淇淋,他想买3个,允许重复购买同一种口味,有多少种选择方式?

解:这是一个重复组合问题。

$$ C_{5+3-1}^3 = C_7^3 = \frac{7!}{3!4!} = 35 $$

答案:35种选择方式。

四、总结

排列与组合是高中数学中的重要知识点,它们分别用于计算有序与无序的选择方式。通过理解排列和组合的基本概念,并熟练运用相关公式,可以高效地解决实际问题。建议多做练习题,加深对公式的理解和应用能力。

类型 是否有序 是否可重复 公式
排列 $ A_n^m $
组合 $ C_n^m $
重复排列 $ n^m $
重复组合 $ C_{n+m-1}^m $

通过以上内容的学习和练习,可以帮助学生更好地掌握排列组合的知识点,为后续学习概率、统计等内容打下坚实的基础。

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