新人教版高中数学选修2-3精品教学案 人教课标版(优秀教案)

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.分类加法计数原理和分步乘法计数原理

第一课时

分类加法计数原理 ()提出问题

问题:用一个大写的英文字母或一个阿拉伯数字给教室里的座位编号,总共能够编出多少种不同的号码?

问题:从甲地到乙地,可以乘火车,也可以乘汽车.如果一天中火车有班,汽车有班.那么一天中,乘坐这些交通工具从甲地到乙地共有多少种不同的走法? ()发现新知

n种不同的方法. 那么完成这件事共有

N?m?n

分类加法计数原理 完成一件事有两类不同方案,在第类方案中有

m种不同的方法,在第类方案中

种不同的方法. ()知识应用

例.在填写高考志愿表时,一名高中毕业生了解到,两所大学各有一些自己感兴趣的强项专业,具体情况如下:

大学 大学 生物学 数学 化学 会计学 医学 信息技术学 物理学 法学 工程学

如果这名同学只能选一个专业,那么他共有多少种选择呢?

分析:由于这名同学在 , 两所大学中只能选择一所,而且只能选择一个专业,又由于两所大学没有共同的强项专业,因此符合分类加法计数原理的条件.解:这名同学可以选择 , 两所大学中的一所.在 大学中有 种专业选择方法,在 大学中有 种专业选择方法.又由于没有一个强项专业是两所大学共有的,因此根据分类加法计数原理,这名同学可能的专业选择共有

(种).

变式:若还有大学,其中强项专业为:新闻学、金融学、人力资源学.那么,这名同学可能的专业选择共有多少种?

探究:如果完成一件事有三类不同方案,在第类方案中有m1种不同的方法,在第类方案中有m2种不同的方法,在第类方案中有m3种不同的方法,那么完成这件事共有多少种不同的方法?

如果完成一件事情有n类不同方案,在每一类中都有若干种不同方法,那么应当如何计数呢? 一般归纳:

完成一件事情,有类办法,在第类办法中有m1种不同的方法,在第类办法中有m2种不同的方法……在第类办法中有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.

理解分类加法计数原理:

分类加法计数原理针对的是“分类”问题,完成一件事要分为若干类,各类的方法相互独立,各类中的各种方法也相对独立,用任何一类中的任何一种方法都可以单独完成这件事.

例.一蚂蚁沿着长方体的棱,从的一个顶点爬到相对的另一个顶点的最近路线共有多少条? 解:从总体上看,如,蚂蚁从顶点爬到顶点有三类方法,从局部上看每类又需两步完成,所以, 第一类, ×条第二类, ×条

第三类, ×条

所以, 根据加法原理, 从顶点到顶点最近路线共有条

练习: ( )一件工作可以用 种方法完成,有 人只会用第 种方法完成,另有 人只会用第 种方法完成,从中选出 人来完成这件工作,不同选法的种数是_ ; ( )从 村去 村的道路有 条,从 村去 村的道路有 条,从 村经 的路线有_条.

第二课时

分步乘法计数原理 ()提出问题

问题:用前个大写英文字母和—九个阿拉伯数字,以编号,总共能编出多少个不同的号码?

用列举法可以列出所有可能的号码:

A1,A2,…,B1,B2,…的方式给教室里的座位

我们还可以这样来思考:由于前 个英文字母中的任意一个都能与 个数字中的任何一个组成一个号码,而且它们各不相同,因此共有 × 个不同的号码. ()发现新知

分步乘法计数原理 完成一件事有两类不同方案,在第类方案中有

中有种不同的方法. 那么完成这件事共有 种不同的方法. ()知识应用

例.设某班有男生名,女生名. 现要从中选出男、女生各一名代表班级参加比赛,共有多少种不同的选法?

分析:选出一组参赛代表,可以分两个步骤.第 步选男生.第步选女生. 解:第 步,从 名男生中选出人,有种不同选择;

第 步,从 名女生中选出人,有 种不同选择.根据分步乘法计数原理,共有× 种不同的选法. 一般归纳: 完成一件事情,需要分成个步骤,做第步有m1种不同的方法,做第步有m2种不同的方法……做第步有mn种不同的方法.那么完成这件事共有

nm种不同的方法,在第类方案

N?m?nN?m1?m2?????mn

种不同的方法. 理解分步乘法计数原理:

分步计数原理针对的是“分步”问题,完成一件事要分为若干步,各个步骤相互依存,完成任何其中的一步都不能完成该件事,只有当各个步骤都完成后,才算完成这件事. .理解分类加法计数原理与分步乘法计数原理异同点 ①相同点:都是完成一件事的不同方法种数的问题

②不同点:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,完成一件事要分为若干类,各类的方法相互独立,各类中的各种方法也相对独立,用任何一类中的任何一种方法都可以单独完成这件事,是独立完成;而分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,完成一件事要分为若干步,各个步骤相互依存,完成任何其中的一步都不能完成该件事,只有当各个步骤都完成后,才算完成这件事,是合作完成.

例 .如图,要给地图、、、四个区域分别涂上种不同颜色中的某一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,不同的涂色方案有多少种?

解:按地图、、、四个区域依次分四步完成,

第一步, 种, 第二步, 种, 第三步, 种, 第四步, 种, 所以根据乘法原理, 得到不同的涂色方案种数共有×××

第三课时

综合应用

例.书架的第层放有本不同的计算机书,第层放有本不同的文艺书,第层放本不同的体育书. ①从书架上任取本书,有多少种不同的取法? ②从书架的第、、层各取本书,有多少种不同的取法?

③从书架上任取两本不同学科的书,有多少种不同的取法? 【分析】

①要完成的事是“取一本书”,由于不论取书架的哪一层的书都可以完成了这件事,因此是分类问题,应用分类计数原理.

②要完成的事是“从书架的第、、层中各取一本书”,由于取一层中的一本书都只完成了这件事的一部分,只有第、、层都取后,才能完成这件事,因此是分步问题,应用分步计数原理.

③要完成的事是“取本不同学科的书”,先要考虑的是取哪两个学科的书,如取计算机和文艺书各本,再要考虑取本计算机书或取本文艺书都只完成了这

件事的一部分,应用分步计数原理,上述每一种选法都完成后,这件事才能完成,因此这些选法的种数之间还应运用分类计数原理.

解: () 从书架上任取本书,有类方法:第类方法是从第层取本计算机书,有 种方法;第 类方法是从第 层取本文艺书,有 种方法;第类方法是从第 层取 本体育书,有 种方法.根据分类加法计数原理,不同取法的种数是

N?m1?m2?m3;

( )从书架的第 , , 层各取 本书,可以分成个步骤完成:第 步从第 层取 本计算机书,有 种方法;第 步从第 层取本文艺书,有 种方法;第 步从第层取 本体育书,有 种方法.根据分步乘法计数原理,不同取法的种数是

N?m1?m2?m3×× .

()N?4?3?4?2?3?2?26。

例. 要从甲、乙、丙幅不同的画中选出幅,分别挂在左、右两边墙上的指定位置,问共有多少种不同的挂法?

解:从 幅画中选出 幅分别挂在左、右两边墙上,可以分两个步骤完成:第 步,从 幅画中选 幅挂在左边墙上,有 种选法;第 步,从剩下的 幅画中选 幅挂在右边墙上,有 种选法.根据分步乘法计数原理,不同挂法的种数是

× .

种挂法可以表示如下:

分类加法计数原理和分步乘法计数原理,回答的都是有关做一件事的不同方法的种数问题.区别在于:分类加法计数原理针对的是“分类”问题,其中各种方法相互独立,用其中任何一种方法都可以做完这件事,分步乘法计数原理针对的是“分步”问题,各个步骤中的方法互相依存,只有各个步骤都完成才算做完这件事.

例.随着人们生活水平的提高,某城市家庭汽车拥有量迅速增长,汽车牌照号码需交通管理部门出台了一种汽车牌照组成办法,每一个汽车牌照都必须有个不重复的英文字母和 个不重复的阿拉伯数字,并且 个字母必须合成一组出现,个数字也必须合成一组出现.那么这种办法共能给多少辆汽车上牌照? 分析:按照新规定,牌照可以分为 类,即字母组合在左和字母组合在右.确定一个牌照的字母和数字可以分个步骤.

解:将汽车牌照分为 类,一类的字母组合在左,另一类的字母组合在右.字母组合在左时,分个步骤确

定一个牌照的字母和数字:

第步,从个字母中选个,放在首位,有种选法; 第步,从剩下的个字母中选 个,放在第位,有种选法; 第步,从剩下的个字母中选 个,放在第位,有种选法; 第步,从个数字中选个,放在第 位,有种选法; 第步,从剩下的 个数字中选个,放在第位,有种选法; 第步,从剩下的 个字母中选个,放在第位,有种选法.

根据分步乘法计数原理,字母组合在左的牌照共有 ××××× (个) . 同理,字母组合在右的牌照也有 个.所以,共能给 (个) .辆汽车上牌照.

用两个计数原理解决计数问题时,最重要的是在开始计算之前要进行仔细分析 ― 需要分类还是需要分步.分类要做到“不重不漏”.分类后再分别对每一类进行计数,最后用分类加法计数原理求和,得到总数.分步要做到“步骤完整”― 完成了所有步骤,恰好完成任务,当然步与步之间要相互独立.分步后再计算每一步的方法数,最后根据分步乘法计数原理,把完成每一步的方法数相乘,得到总数.

练习

(a1?a2.乘积?a3)(b1?b2?b3)(c1?c2?c3?c4?c5)展开后共有多少项?

.某电话局管辖范围内的电话号码由八位数字组成,其中前四位的数字是不变的,后四位数字都是。到 之间的一个数字,那么这个电话局不同的电话号码最多有多少个?

.从 名同学中选出正、副组长各 名,有多少种不同的选法?

.某商场有 个门,如果某人从其中的任意一个门进人商场,并且要求从其他的门出去,共有多少种不同的进出商场的方式?

第四课时

例.给程序模块命名,需要用个字符,其中首字符要求用字母 ~ 或 ~ , 后两个要求用数字~.问最多可以给多少个程序命名?

分析:要给一个程序模块命名,可以分三个步骤:第 步,选首字符;第步,选中间字符;第步,选最后一个字符.而首字符又可以分为两类.

解:先计算首字符的选法.由分类加法计数原理,首字符共有 种选法. 再计算可能的不同程序名称.由分步乘法计数原理,最多可以有×× 个不同的名称,即最多可以给个程序命名.

例. 核糖核酸()分子是在生物细胞中发现的化学成分一个 分子是一个有着数百个甚至数千个位置的长链,长链中每一个位置上都由一种称为碱基的化学成分所占据.

总共有 种不同的碱基,分别用表示.在一个 分子中,各种碱基能够以任意次序出现,所以在任意一个位置上的碱基与其他位置上的碱基无关.假设有一类 分子由 个碱基组成,那么能有多少种不同的 分子?

分析:用图. 一 来表示由个碱基组成的长链,这时我们共有个位置,每个位置都可以从 , , , 中任选一个来占据.


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