教材 · 数学 Course 2 · 概率与统计 · 场合数与概率
排列
順列
排列 = 逐个位置填,用积的法则连乘:。有条件先填限制最多的位置;围成一圈先固定一个,得 ,能翻面再除以 2;允许重复时每个位置都有 种,得 。
运动会上 8 个班跑接力,第 1、2、3 名的结果有多少种?第 1 名 8 种可能,第 2 名只剩 7 种,第 3 名剩 6 种,共 种。把不同的东西排成一列(順列)就是这样逐个位置填,每填一个,可选的少一个。这一节把它写成公式,再处理考试里常加的条件:数字不能以 0 开头、某几个人要相邻、围成一圈、允许重复。
为什么是这样
从 个不同的东西里取 个排成一列,就是从左到右填 个空位:第 1 位 种,第 2 位剩 种……第 位剩 种。按积的法则连乘,就是从 开始、每次减 1、共 个数的积。 时全部排完,得到 ( 的阶乘,階乗)。
有条件时先填限制最多的位置。组成整数时最高位不能是 0;偶数看个位;5 的倍数看个位是不是 0 或 5;4 的倍数看末两位;3 的倍数、9 的倍数看各位数字之和。要相邻的几个人,先捆成一块当一个人排,再乘块内的顺序;要互不相邻的人,先把其他人排好,再把他们放进其他人之间和两端的空隙,每个空隙最多一人。
围成一圈(円順列)时,整圈转一格,每个人左右的邻居都不变,算同一种。 人排成一列的 种里,每 种只是同一圈转了不同角度,所以圆排列是 。更好用的想法是先让一个人坐下当基准,其余 人相对他排成一列。项链、手链还能翻过来,翻面后一致的也算同一种(じゅず順列),再除以 2。
定量表达
排列数记作 ,连乘的结果可以写成阶乘的比 。约定 、,让 和 时公式也成立。、、 常用,记住能省时间。
允许重复取(重複順列)时,每个位置都有 种, 个位置共 种, 可以比 大。分清底数和指数:做选择的对象有几个是指数,每个对象从几种里选是底数。6 个不同的球各放进 A、B 两个箱子之一,是 种;要求两个箱子都不空,再减去全进 A、全进 B 的 2 种,得 62 种。 个元素的集合,每个元素选「在」或「不在」,所以子集有 个。
- 互不相同的东西的个数
- 取出来排成一列的个数
- 从 个不同的东西里取 个排成一列的排列数(P 是 permutation 的首字母)
- 的阶乘
- ,取出的东西不能重复使用
- 约定 、;
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- 自测
- 小结
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