課    題: 10.1加法原理和乘法原理 (二)

教學(xué)目的:

1.進(jìn)一步理解兩個基本原理.

2.會利用兩個原理分析和解決一些簡單的應(yīng)用問題

教學(xué)重點:兩個基本原理的進(jìn)一步理解和體會

教學(xué)難點:正確判斷是分類還是分步,分類計數(shù)原理的分類標(biāo)準(zhǔn)及其多樣性

授課類型:新授課

課時安排:1課時

教    具:多媒體、實物投影儀

教學(xué)過程:

一、復(fù)習(xí)引入:

    1分類計數(shù)原理:做一件事情,完成它可以有n類辦法,在第一類辦法中有種不同的方法,在第二類辦法中有種不同的方法,……,在第n類辦法中有種不同的方法那么完成這件事共有 種不同的方法

2.分步計數(shù)原理:做一件事情,完成它需要分成n個步驟,做第一步有種不同的方法,做第二步有種不同的方法,……,做第n步有種不同的方法,那么完成這件事有 種不同的方法

3.原理淺釋

分類計數(shù)原理(加法原理)中,“完成一件事,有n類辦法”,是說每種辦法“互斥”,即每種方法都可以獨立地完成這件事,同時他們之間沒有重復(fù)也沒有遺漏.進(jìn)行分類時,要求各類辦法彼此之間是相互排斥的,不論那一類辦法中的哪一種方法,都能獨立完成這件事.只有滿足這個條件,才能直接用加法原理,否則不可以.

分步計數(shù)原理(乘法原理)中,“完成一件事,需要分成n個步驟”,是說每個步驟都不足以完成這件事,這些步驟,彼此間也不能有重復(fù)和遺漏.

如果完成一件事需要分成幾個步驟,各步驟都不可缺少,需要依次完成所有步驟才能完成這件事,而各步要求相互獨立,即相對于前一步的每一種方法,下一步都有m種不同的方法,那么完成這件事的方法數(shù)就可以直接用乘法原理.

可以看出“分”是它們共同的特征,但是,分法卻大不相同.

兩個原理的公式是:

這種變形還提醒人們,分類和分步,常是在一定的限制之下人為的,因此,在這里我們大有用武之地:可以根據(jù)解題需要靈活而巧妙地分類或分步.

強調(diào)知識的綜合是近年的一種可取的現(xiàn)象.兩個原理,可以與物理中電路的串聯(lián)、并聯(lián)類比.

兩個基本原理的作用:計算做一件事完成它的所有不同的方法種數(shù)

兩個基本原理的區(qū)別:一個與分類有關(guān),一個與分步有關(guān);加法原理是“分類完成”,乘法原理是“分步完成”

二、講解范例:

解:取與取是同一種取法.分類標(biāo)準(zhǔn)為兩加數(shù)的奇偶性,第一類,偶偶相加,由分步計數(shù)原理得(10×9)/2=45種取法,第二類,奇奇相加,也有(10×9)/2=45種取法.根據(jù)分類計數(shù)原理共有45+45=90種不同取法.

例2 在1~20共20個整數(shù)中取兩個數(shù)相加,使其和大于20的不同取法共有多少種?

解:分類標(biāo)準(zhǔn)一,固定小加數(shù).小加數(shù)為1時,大加數(shù)只有20這1種取法;小加數(shù)為2時,大加數(shù)有19或20兩種取法;小加數(shù)為3時,大加數(shù)為18,19或20共3種取法…小加數(shù)為10時,大加數(shù)為11,12,…,20共10種取法;小加數(shù)為11時,大加數(shù)有9種取法…小加數(shù)取19時,大加數(shù)有1種取法.由分類計數(shù)原理,得不同取法共有1+2+…+9+10+9+…+2+1=100種.

分類標(biāo)準(zhǔn)二:固定和的值.有和為21,22,…,39這幾類,依次有取法10,9,9,8,8, …,2,2,1,1種.由分類計數(shù)原理得不同取法共有10+9+9+…+2+2+1+1=100種.

例3 如圖一,要給①,②,③,④四塊區(qū)域分別涂上五種顏色中的某一種,允許同一種顏色使用多次,但相鄰區(qū)域必須涂不同顏色,則不同涂色方法種數(shù)為()

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     A. 180    B. 160    C. 96    D. 60

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若變?yōu)閳D二,圖三呢?(240種,5×4×4×4=320種)

例4 如下圖,共有多少個不同的三角形?

解:所有不同的三角形可分為三類”

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第一類:其中有兩條邊是原五邊形的邊,這樣的三角形共有5個

第二類:其中有且只有一條邊是原五邊形的邊,這樣的三角形共有5×4=20個

第三類:沒有一條邊是原五邊形的邊,即由五條對角線圍成的三角形,共有5+5=10個

由分類計數(shù)原理得,不同的三角形共有5+20+10=35個.

例5 75600有多少個正約數(shù)?有多少個奇約數(shù)?

解:75600的約數(shù)就是能整除75600的整數(shù),所以本題就是分別求能整除75600的整數(shù)和奇約數(shù)的個數(shù).  

由于 75600=24×33×52×7

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(1) 75600的每個約數(shù)都可以寫成的形式,其中,,,

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于是,要確定75600的一個約數(shù),可分四步完成,即分別在各自的范圍內(nèi)任取一個值,這樣有5種取法,有4種取法,有3種取法,有2種取法,根據(jù)分步計數(shù)原理得約數(shù)的個數(shù)為5×4×3×2=120個.

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(2)奇約數(shù)中步不含有2的因數(shù),因此75600的每個奇約數(shù)都可以寫成的形式,同上奇約數(shù)的個數(shù)為4×3×2=24個.

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三、課堂練習(xí):

1.用1,2,3,4,5可組成多少個三位數(shù)?(各位上的數(shù)字允許重復(fù))

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2.用數(shù)字1,2,3可寫出多少個小于1000的正整數(shù)? (各位上的數(shù)字允許重復(fù))

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3.集合A={a,b,c,d,e},集合B={1,2,3},問A到B的不同映射f共有多少個?B到A的映射g共有多少個?

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4.將3封信投入4個不同的郵筒的投法共有多少種?

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5. 4名學(xué)生從3個不同的樓梯下樓的方法數(shù).

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6. 4名學(xué)生分配到3個車間去勞動,共有多少中不同的分配方案?

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7. 求集合{1,2,3,4,5}的子集的個數(shù)

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答案:1. 5×5×5×5=625   2. 3+32+33=39   3. 35,53  4. 43  5. 34  6.  34 

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 7. 在集合{1,2,3,4,5}的子集中,每個元素都只有出現(xiàn)和不出現(xiàn)這2種可能,所以這個集合的子集的個數(shù)為2×2×2×2×2=25=32個.

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四、小結(jié) :分類計數(shù)原理和分步計數(shù)原理,回答的都是有關(guān)做一件事的不同方法種數(shù)的問題,區(qū)別在于:分類計數(shù)原理針對的是“分類”問題,其中各種方法相互獨立,每一種方法只屬于某一類,用其中任何一種方法都可以做完這件事;分步計數(shù)原理針對的是“分步”問題,各個步驟中的方法相互依存,某一步驟中的每一種方法都只能做完這件事的一個步驟,只有各個步驟都完成才算做完這件事  應(yīng)用兩種原理解題:1.分清要完成的事情是什么;2.是分類完成還是分步完成,“類”間互相獨立,“步”間互相聯(lián)系;3.有無特殊條件的限制

五、課后作業(yè): 

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1.用0,1,2,3,4,5這六個數(shù)字,
(1)可以組成多少個數(shù)字不重復(fù)的三位數(shù)?
(2)可以組成多少個數(shù)字允許重復(fù)的三位數(shù)?
(3)可以組成多少個數(shù)字不允許重復(fù)的三位數(shù)的奇數(shù)?
(4)可以組成多少個數(shù)字不重復(fù)的小于1000的自然數(shù)?
(5)可以組成多少個大于3000,小于5421的數(shù)字不重復(fù)的四位數(shù)?
 解(1)分三步:①先選百位數(shù)字.由于0不能作百位數(shù),因此有5種選法;②十位數(shù)字有5種選法;
 ③個位數(shù)字有4種選法.由乘法原理知所求不同三位數(shù)共有5×5×4=100個.
(2)分三步:(1)百位數(shù)字有5種選法;(ii)十位數(shù)字有6位選法;(iii)個位數(shù)字有6種選法.
  所求三位數(shù)共有5×6×6=180個.
(3)分三步:①先選個位數(shù)字,有3種選法;②再選百位數(shù)字,有4種選法;③選十位數(shù)字也是4 
  種選法,所求三位奇數(shù)共有3×4×4=48個.
(4)分三類:①一位數(shù),共有6個;②兩位數(shù),共有5×5=25個;③三位數(shù)共有5×5×4=100個.
 因此,比1000小的自然數(shù)共有6+25+100=131個.
(5)分4類:①千位數(shù)字為3,4之一時,共有2×5×4×3=120個;②千位數(shù)字為5,百位數(shù)字為 
 0,1,2,3之一時,共有4×4×3=48個;③千位數(shù)字是5,百位數(shù)字是4,十位數(shù)字為0,1之一
 時,共有2×3=6個;④還有5420也是滿條件的1個.故所求自然數(shù)共120+48+6+1=175個.
說明:⑴排數(shù)字問題是最常見的一種類型,要特別注意首位不能排0.

⑵第(5)題改成:可以組成多少個大于3000,小于5421的四位數(shù)?

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答案:2*6*6*6+4*6*6+2*6+1=589個

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2.求下列集合的元素個數(shù).
(1);
(2)
解:(1)分7類:①有7種取法;②,有6種取法; ③,有5種取法; ④,有4種取法; ⑤,有3種取法; ⑥,有2種取法;⑦只有1種取法因此共有個元素
(2)分兩步:①先選,有4種可能;②再選有5種可能.由乘法原理,共有個元素

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3.有四位同學(xué)參加三項不同的比賽,

(1)每位同學(xué)必須參加一項競賽,有多少種不同的結(jié)果?

(2)每項競賽只許一位學(xué)生參加,有多少種不同的結(jié)果?

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解:(1)每位學(xué)生有三種選擇,四位學(xué)生共有參賽方法:種;

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(2)每項競賽被選擇的方法有四種,三項競賽共有參賽方法:種.

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4.①設(shè),,從共有多少個不同映射?
②6個人分到3個車間,共有多少種分法?
解:(1)分6步:先選的象,有3種可能,再選的象也是3種可能,…,選象也有3種可能, 由乘法原理知,共有種不同映射;
(2)把6個人構(gòu)成的集合,看成上面(1)中之,3個車間構(gòu)成的集合,看成上面的, 因此,所求問題轉(zhuǎn)化為映射問題,如上題所述,共有種方案
5.甲、乙、丙、丁四個人各寫一張賀卡,放在一起,再各取一張不是自己所寫的賀卡,共有多少種不同的取法?
解:列表排出所有的分配方案,共有3+3+3=9種,或種.

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六、板書設(shè)計(略)

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七、課后記:  

 

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同步練習(xí)冊答案