高考数学 计数原理 知识汇总

计数原理

课表要求

1、会用两个计数原理分析解决简单的实际问题；

2、理解排列概念，会推导排列数公式并能简单应用；

3、理解组合概念，会推导组合数公式并能解决简单问题； 4、综合应用排列组合知识解决简单的实际问题；

5、会用二项式定理解决与二项展开式有关的简单问题； 6、会用二项式定理求某项的二项式系数或展开式系数，会用赋值法求系数之和。

突破方法

1．加强对基础知识的复习，深刻理解分类计数原理、分步计数原理、排列组合等基本概念，牢固掌握二项式定理、二项展开式的通项、二项式系数的性质。 2．加强对数学方法的掌握和应用，特别是解决排列组合应用性问题时，注重方法的选取。比如：直接法、间接法等；几何问题、涂色问题、数字问题、其他实际问题等；把握每种方法使用特点及使用范围等。

3．重视数学思维的训练，注重数学思想的应用，在解题过程中注重化归与转化思想的应用，将不同背景的问题归结为同一个数学模型求解；注重数形结合、分类讨论思想、整体思想等，使问题化难为易。

知识点

1、分类加法计数原理

完成一件事，有n类不同方案，在第1类方案中有m1种不同的方法，在第2类办法中有m2种不同的方法，??在第n类办法中有mn种不同的方法。那么完成这件事共有：N=m1+m2+??+mn种不同的方法。

注意：（1）分类加法计数原理的使用关键是分类，分类必须明确标准，要求每一种方法必须属于某一类方法，不同类的任意两种方法是不同的方法，这时分类问题中所要求的“不重复”、“不遗漏”。

（2）完成一件事的n类办法是相互独立的。从集合角度看，完成一件事分A、B两类办法，则A∩B=?,A∪B=I（I表示全集）。

（3）明确题目中所指的“完成一件事”是指什么事，完成这件事可以有哪些办法，怎样才算是完成这件事。 2、分步乘法计数原理

完成一件事，需要n个步骤，做第1步有m1种不同的方法，做第2步有m2种不同的方法，??做第n步有mn种不同的方法，那么完成这件事共有：N=m1·m2·??·mn种不同的方法。

注意：（1）明确题目中所指的“做一件事”是什么事，单独用题中所给的某种方法是不是能完成这件事，是不是要经过几个步骤才能完成这件事。

（2）完成这件事需要分成若干个步骤，只有每个步骤都完成了，才算完成这件事，缺少哪一步，这件事都不可能完成。

（3）根据题意正确分步，要求各步之间必须连续，只有按照这几步逐步去

做，才能完成这件事，各步之间不能重复也不能遗漏。 3、分类加法计数原理与分步乘法计数原理的联系与区别

联系：两个计数原理，都是关于完成一件事的不同方法种数的问题。

区别：分类计数原理与分类有关，各种方法相互独立，用其中任何一种方法都可以完成这件事；分步计数原理与分步有关，各个步骤相互依存，只有各个步骤都完成了，这件事才算完成。

分类计数原理与分步计数原理体现了解决问题时将其分解的两种常用方法，即分步解决或分类解决，是推导排列数与组合数计算公式的依据。要注意“类”间互相独立，“步”间互相联系。

4、解决基本计数原理问题所用的思想方法及技巧

（1）建模法：建立数学模型，将排列组合问题转化为数学问题，是计数方法中的基本方法。

（2）枚举法：利用枚举法（如树状图）可以使问题的分析更直观、清楚，便于发现规律，从而形成恰当的分类或分步的设计思想。

总之，对于一些较复杂的既要用分类加法计数原理又要用分步乘法计数原理的问题，恰当地画出表格，合理建模或用树状图枚举全部结果是解决问题的基本思想方法。

5、两个原理的综合运用

（1）必须分清楚两个原理的条件和结论。

如果完成一件事情有两类方案，这两类方案彼此之间是相互独立的，无论哪一类方案中的哪一种方法都能单独完成这件事情，求完成这件事情的方法种数，就用分类计数原理。

如果完成一件事情需要分成几个步骤，各个步骤都是不可缺少的，需要依次完成所有步骤，才能完成这件事情，而完成每一个步骤有若干种不同的方法，求完成这件事情的方法种数就用分步计数原理。

（2）在解决具体问题时，首先必须弄清楚是“分类”还是“分步”，接着还要清楚“分类”或者“分步”的具体标准是什么简单地说“分类互斥”“分步互依”，关键是看能否独立完成这件事。与此同时还要注意分类、分步不能重复和遗漏。

（3）对于较为复杂的既要用分类计数原理，又要用分步计数原理的问题，我们可以根据题意恰当合理的画出示意图或列出表格，使问题的实质直观地显现出来，从而便于我们解题。

（4）分类计数原理和分步计数原理是排列、组合问题的最基本的原理，同时也是推导排列数、组合数公式的理论依据，还是求解排列、组合问题的基本思想方法。

6、排列与排列数公式

从n个不同元素中，任取m（m≤n）个元素（这里的被取元素各不相同）按照一定的顺序排成一列，叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。

注意：（1）排列定义包含两个基本内容：一是“取出元素”，二是“按照一定顺序”排列。

（2）定义中“一定顺序”就是说与位置有关，在实际问题中，要由具体问题的性质和条件决定，这一点是与组合的根本区别。 7、排列数

从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素排成一列，称为从n个不同元素中取

出m个元素的一个排列.从n个不同元素中取出m个元素的一个排列数，用符号

An表示。排列数公式：

mA?n(n?1)?(n?m?1)?mn!(n?m)!(m?n,n,m?N)

注意：我们把正整数由1到n的连乘积，叫做n的阶乘，用n！表示。规定0！=1。

当m=n时，n个不同元素全部取出的一个排列，叫做n个不同元素的一个全排列，记为An?n(n?1)(n?2)?2?1?n!

注意：（1）排列数公式Amnn!?n(n?1)?(n?m?1)适用于具体计算以及解当?(m?n,n,m?N(n?m)!m较

小时含排列数的方程和不等式。在运用该公式时要注意它的特点：第一个因数是n，最后一个因数是n-m+1，共m个连续自然数的连乘积。

（2）排列数公式Amn=

n! n?m ！

，适用于与排列数有关的证明、解方程、解

不等式等，在具体运用时，则应注意先提取公因式，再计算，同时还要注意隐含条件“m≤n，m∈???，n∈???”的运用。 8、排列的应用

8.1解排列应用题的基本思想：

解简单的排列应用题首先必须认真分析理解题意，看能否把问题归结为排列问题，即是否有顺序。如果是的话，再进一步分析，这里n个不同的元素指的是什么，以及从n个不同的元素中任取m个元素的每一种排列对应的是什么事情，然后才能运用排列数公式求解。

8.2对于有限制条件的排列应用题，要注意： （1）排列的有序性；

（2）对受限制条件的位置与元素首先排列，并适当选用直接发或间接法； （3）从位置出发的“填空题”和不相邻问题的“插空法”是解答排列应用题中常用的方法。某些元素的相邻问题，常用“捆绑法”，先看成一个元素；

（4）要注意通过排列应用题，神话对分类计数原理和分步计数原理的理解，培养“全局分类”和“局部分布”意识。

8.3在有些排列问题中，某些元素的前后顺序是固定的（但不一定相邻）。解决这类某些元素顺序确定的问题的基本方法有两种：一是整体法，即若有m+n个元素排成一列，其中有m个元素之间的顺序固定不变，将这m+n个元素任意排

+n

成一列，共有Amm+n种不同的排法，然后任取一个排列，固定其他的n个元素的位置不动，把着m个元素交换顺序，共有Amm种排法，其中只有一个排列是我们

需要的，因而共有

+n

Amm+nAmm

种不同的排法。二是插空法，即逐步插空法。

9、组合

从n个不同的元素中任取m(m≤n)个元素并成一组，叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合.

注意：（1）取出的m个元素不讲究顺序，也就是说元素没有位置的要求，无序性是组合的本质。

（2）组合与排列的异同：组合与排列的相同点是“从n个不同元素中任意取出m个不同元素”；不同点是组合“不管元素的顺序并成一组”，而排列要求元素“按照一定的顺序排成一列”，因此区分某一问题是组合还是排列，关键是看取出的元素有无顺序。 10、组合数与组合数公式

从n个不同元素中取出m（m≤n）个元素的所有组合的个数，叫做从n个不

m

同元素中取出m个元素的组合数，用符号??n表示。组合数公式：

Cmn?AnAmmm?n(n?1)(n?2)?(n?m?1)m!或Cm?nn!m!(n?m)!(n,m?N,且m?n) ?规定：??n=1。

0

注意：（1）组合与组合数是两个不同的概念。

n

（2）在公式Amn中，我们规定0！=1，因而有??n=

n!n！0！

0

=1，同样??n=1.

11、组合数的两个性质

性质1：Cnm?Cnn?m

一般地，从n个不同元素中取出m个元素后，剩下n?m个元素．因为从n个不同元素中取出m个元素的每一个组合，与剩下的n ? m个元素的每一个组合一一对应，所以从n个不同元素中取出m个元素的组合数，等于从这n个元素中取出n ? m个元素的组合数，即：Cnm?Cnn?m．在这里，主要体现：“取法”与“剩法”是“一一对应”的思想 注意：（1）该性质反映了组合数的对称性。

mn?m（2）若m＞2，通常不直接计算??n，而改为计算??n。

n

性质2：Cnm?1＝Cnm+Cnm?1

一般地，从a1,a2,?,an?1这n+1个不同元素中取出m个元素的组合数是Cnm?1，这些组合可以分为两类：一类含有元素a1，一类不含有a1．含有a1的组合是从