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(gè)基本原理.
2.會(huì)利用兩個(gè)原理分析和解決一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用問(wèn)題
教學(xué)重點(diǎn):兩個(gè)基本原理的進(jìn)一步理解和體會(huì)
教學(xué)難點(diǎn):正確判斷是分類(lèi)還是分步,分類(lèi)計(jì)數(shù)原理的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)及其多樣性
授課類(lèi)型:新授課
課時(shí)安排:1課時(shí)
教 具:多媒體、實(shí)物投影儀
教學(xué)過(guò)程:
一、復(fù)習(xí)引入:
1分類(lèi)計(jì)數(shù)原理:做一件事情,完成它可以有n類(lèi)辦法,在第一類(lèi)辦法中有種不同的方法,在第二類(lèi)辦法中有種不同的方法,……,在第n類(lèi)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(jì)數(shù)原理:做一件事情,完成它需要分成n個(gè)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(lèi)計(jì)數(shù)原理(加法原理)中,“完成一件事,有n類(lèi)辦法”,是說(shuō)每種辦法“互斥”,即每種方法都可以獨(dú)立地完成這件事,同時(shí)他們之間沒(méi)有重復(fù)也沒(méi)有遺漏.進(jìn)行分類(lèi)時(shí),要求各類(lèi)辦法彼此之間是相互排斥的,不論那一類(lèi)辦法中的哪一種方法,都能獨(dú)立完成這件事.只有滿(mǎn)足這個(gè)條件,才能直接用加法原理,否則不可以.
分步計(jì)數(shù)原理(乘法原理)中,“完成一件事,需要分成n個(gè)步驟”,是說(shuō)每個(gè)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(gè)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(dú)立,即相對(duì)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(gè)原理的公式是: ,
這種變形還提醒人們,分類(lèi)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(lèi)或分步.
強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合是近年的一種可取的現(xiàn)象.兩個(gè)原理,可以與物理中電路的串聯(lián)、并聯(lián)類(lèi)比.
兩個(gè)基本原理的作用:計(jì)算做一件事完成它的所有不同的方法種數(shù)
兩個(gè)基本原理的區(qū)別:一個(gè)與分類(lèi)有關(guān),一個(gè)與分步有關(guān);加法原理是“分類(lèi)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(lèi)標(biāo)準(zhǔn)為兩加數(shù)的奇偶性,第一類(lèi),偶偶相加,由分步計(jì)數(shù)原理得(10×9)/2=45種取法,第二類(lèi),奇奇相加,也有(10×9)/2=45種取法.根據(jù)分類(lèi)計(jì)數(shù)原理共有45+45=90種不同取法.
例2 在1~20共20個(gè)整數(shù)中取兩個(gè)數(shù)相加,使其和大于20的不同取法共有多少種?
解:分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)一,固定小加數(shù).小加數(shù)為1時(shí),大加數(shù)只有20這1種取法;小加數(shù)為2時(shí),大加數(shù)有19或20兩種取法;小加數(shù)為3時(shí),大加數(shù)為18,19或20共3種取法…小加數(shù)為10時(shí),大加數(shù)為11,12,…,20共10種取法;小加數(shù)為11時(shí),大加數(shù)有9種取法…小加數(shù)取19時(shí),大加數(shù)有1種取法.由分類(lèi)計(jì)數(shù)原理,得不同取法共有1+2+…+9+10+9+…+2+1=100種.
分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)二:固定和的值.有和為21,22,…,39這幾類(lèi),依次有取法10,9,9,8,8, …,2,2,1,1種.由分類(lèi)計(jì)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()
A.
180 B.
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(gè)不同的三角形?
解:所有不同的三角形可分為三類(lèi)”
第一類(lèi):其中有兩條邊是原五邊形的邊,這樣的三角形共有5個(gè)
第二類(lèi):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(gè)
第三類(lèi):沒(méi)有一條邊是原五邊形的邊,即由五條對(duì)角線(xiàn)圍成的三角形,共有5+5=10個(gè)
由分類(lèi)計(jì)數(shù)原理得,不同的三角形共有5+20+10=35個(gè).
例5 75600有多少個(gè)正約數(shù)?有多少個(gè)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(gè)數(shù).
由于 75600=24×33×52×7
(1) 75600的每個(gè)約數(shù)都可以寫(xiě)成的形式,其中,,,
于是,要確定75600的一個(gè)約數(shù),可分四步完成,即分別在各自的范圍內(nèi)任取一個(gè)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(jì)數(shù)原理得約數(shù)的個(gè)數(shù)為5×4×3×2=120個(gè).
(2)奇約數(shù)中步不含有2的因數(shù),因此75600的每個(gè)奇約數(shù)都可以寫(xiě)成的形式,同上奇約數(shù)的個(gè)數(shù)為4×3×2=24個(gè).
三、課堂練習(xí):
1.用1,2,3,4,5可組成多少個(gè)三位數(shù)?(各位上的數(shù)字允許重復(fù))
2.用數(shù)字1,2,3可寫(xiě)出多少個(gè)小于1000的正整數(shù)? (各位上的數(shù)字允許重復(fù))
3.集合A={a,b,c,d,e},集合B={1,2,3},問(wèn)A到B的不同映射f共有多少個(gè)?B到A的映射g共有多少個(gè)?
4.將3封信投入4個(gè)不同的郵筒的投法共有多少種?
5. 4名學(xué)生從3個(gè)不同的樓梯下樓的方法數(shù).
6. 4名學(xué)生分配到3個(gè)車(chē)間去勞動(dòng),共有多少中不同的分配方案?
7. 求集合{1,2,3,4,5}的子集的個(gè)數(shù)
答案:1. 5×5×5×5=625 2. 3+32+33=39 3. 35,53 4. 43 5. 34 6. 34
7. 在集合{1,2,3,4,5}的子集中,每個(gè)元素都只有出現(xiàn)和不出現(xiàn)這2種可能,所以這個(gè)集合的子集的個(gè)數(shù)為2×2×2×2×2=25=32個(gè).
四、小結(jié) :分類(lèi)計(jì)數(shù)原理和分步計(jì)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(wèn)題,區(qū)別在于:分類(lèi)計(jì)數(shù)原理針對(duì)的是“分類(lèi)”問(wèn)題,其中各種方法相互獨(dú)立,每一種方法只屬于某一類(lèi),用其中任何一種方法都可以做完這件事;分步計(jì)數(shù)原理針對(duì)的是“分步”問(wèn)題,各個(gè)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(gè)步驟,只有各個(gè)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(lèi)完成還是分步完成,“類(lèi)”間互相獨(dú)立,“步”間互相聯(lián)系;3.有無(wú)特殊條件的限制
五、課后作業(yè):
1.用0,1,2,3,4,5這六個(gè)數(shù)字,
(1)可以組成多少個(gè)數(shù)字不重復(fù)的三位數(shù)?
(2)可以組成多少個(gè)數(shù)字允許重復(fù)的三位數(shù)?
(3)可以組成多少個(gè)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(gè)數(shù)字不重復(fù)的小于1000的自然數(shù)?
(5)可以組成多少個(gè)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(gè)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(gè).
(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(gè)位數(shù)字有6種選法.
所求三位數(shù)共有5×6×6=180個(gè).
(3)分三步:①先選個(gè)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(gè).
(4)分三類(lèi):①一位數(shù),共有6個(gè);②兩位數(shù),共有5×5=25個(gè);③三位數(shù)共有5×5×4=100個(gè).
因此,比1000小的自然數(shù)共有6+25+100=131個(gè).
(5)分4類(lèi):①千位數(shù)字為3,4之一時(shí),共有2×5×4×3=120個(gè);②千位數(shù)字為5,百位數(shù)字為
0,1,2,3之一時(shí),共有4×4×3=48個(gè);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(shí),共有2×3=6個(gè);④還有5420也是滿(mǎn)條件的1個(gè).故所求自然數(shù)共120+48+6+1=175個(gè).
說(shuō)明:⑴排數(shù)字問(wèn)題是最常見(jiàn)的一種類(lèi)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(gè)大于3000,小于5421的四位數(shù)?
答案:2*6*6*6+4*6*6+2*6+1=589個(gè)
2.求下列集合的元素個(gè)數(shù).
(1);
(2).
解:(1)分7類(lèi):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(gè)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(gè)元素
3.有四位同學(xué)參加三項(xiàng)不同的比賽,
(1)每位同學(xué)必須參加一項(xiàng)競(jìng)賽,有多少種不同的結(jié)果?
(2)每項(xiàng)競(jìng)賽只許一位學(xué)生參加,有多少種不同的結(jié)果?
解:(1)每位學(xué)生有三種選擇,四位學(xué)生共有參賽方法:種;
(2)每項(xiàng)競(jìng)賽被選擇的方法有四種,三項(xiàng)競(jìng)賽共有參賽方法:種.
4.①設(shè),,從到共有多少個(gè)不同映射?
②6個(gè)人分到3個(gè)車(chē)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(gè)人構(gòu)成的集合,看成上面(1)中之,3個(gè)車(chē)間構(gòu)成的集合,看成上面的, 因此,所求問(wèn)題轉(zhuǎn)化為映射問(wèn)題,如上題所述,共有種方案
5.甲、乙、丙、丁四個(gè)人各寫(xiě)一張賀卡,放在一起,再各取一張不是自己所寫(xiě)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.
六、板書(shū)設(shè)計(jì)(略)
七、課后記:
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