选修分类加法计数原理与分步乘法计数原理上用PPT课件.ppt

1 两类 能 26种10种 26 10 36种 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 请思考 问题1 用一个大写的英文字母 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 2 假如你从泉州到广州 请问你共有多少种不同的走法 客车每天有3个班次 火车每天有8个班次 可以坐直达客车或直达动车 引例 泉州 广州 分析 完成从泉州到广州这件事有2类方案 所以 从平川到兰州共有3 8 11种方法 3 问题2 从甲地到乙地 有3条道路 从乙地到丙地有2条道路 那么从甲地经乙地到丙地共有多少种不同的走法 这个问题与前一个问题不同 在这个问题中 必须经过先从甲地到乙地 再从乙地到丙地两个步骤 才能从甲地到丙地 因为从甲地到乙地有3种走法 从乙地到丙地有2种走法 所以从甲地到丙地 共有不同的走法 3 2 6 种 甲地 乙地 丙地 4 问题1 你能否发现这两个问题有什么共同特征 1 都是要完成一件事 2 用任何一类方法都能直接完成这件事 3 都是采用加法运算 5 完成一件事有两类不同的方案 分类加法计数原理 在第1类方案中有m种不同的方法 在第2类方案中有n种不同的方法 那么完成这件事共有N m n种不同的方法 6 例1 在填写高考志愿表时 一名高中毕业生了解到A B两所大学各有一些自己感兴趣的强项专业 具体情况如下 如果这名同学只能选一个专业 那么他共有多少种选择呢 7 变式 在填写高考志愿表时 一名高中毕业生了解到 A B C三所大学各有一些自己感兴趣的强项专业 具体情况如下 如果这名同学只能选一个专业 那么他共有多少种选择呢 N 5 4 5 14 种 8 如果完成一件事情有3类不同方案 在第1类方案中有m1种不同的方法 在第2类方案中有m2种不同的方法 在第3类方案中有m3种不同的方法 那么完成这件事情有种不同的方法 N m1 m2 m3 9 分类加法计数原理的推广 完成一件事有n类不同的方案 在第1类方案中有m1种不同的方法 在第2类方案中有m2种不同的方法 那么完成这件事共有种不同的方法 在第n类方案中有mn种不同的方法 10 分析 完成给教室里的座位编号编号这件事分两步完成 第1步 先确定一个英文字母第2步 后确定一个阿拉伯数字 11 字母数字得到的号码 123456789 A1A2A3A4A5A6A7A8A9 树形图 A 12 分析 完成给教室里的座位编号这件事需要两个步骤 第1步 确定一个英文字母 有6种不同方法 第2步 确定一个阿拉伯数字 有9种不同方法 所以 编号共有6 9 54种方法 13 例2 设某班有男生30名 女生24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 例3 某市的部分电话号码是0943665 后面每个数字来自0 9这10个数 问可以产生多少个不同的电话号码 变式 若要求最后4个数字不重复 则又有多少种不同的电话号码 0943665 分析 分析 14 分类加法计数原理 完成一件事需要两个步骤 做第1步有m种不同的方法 做第2步有n种不同的方法 那么完成这件事共有 N m n 分步乘法计数原理 种不同的方法 15 分步乘法计数原理的推广 那么完成这件事共有种不同的方法 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 16 两个计数原理 用来计算 完成一件事 的方法种数 每类方案中的每一种方法都能 完成这件事 每步 才算完成这件事情 每步中的每一种方法不能独立完成这件事 类类相加 步步相乘 类类独立 步步相依 独立 依次完成 不重不漏 步骤完整 分类完成 分步完成 17 解 从书架上任取1本书 例3书架上的第1层放着4本不同的计算机书 第2层放着3本不同的文艺书 第3层放着2本不同的体育书 第1类方法是从第1层取1本计算机书 有4种方法 第2类方法是从第2层取1本文艺书 有3种方法 第3类方法是从第3层取1本体育书 有2种方法 根据分类加法计数原理 不同取法的种数是 N 4 3 2 9 1 从书架上任取1本书 有几种不同的取法 有三类方法 18 2 从书架上的第1 2 3层各取1本书 有几种不同的取法 例3书架上的第1层放着4本不同的计算机书 第2层放着3本不同的文艺书 第3层放着2本不同的体育书 1 从书架上任取1本书 有几种不同的取法 解 从书架的第1 2 3层各取1本书 第1步 从第1层取1本计算机书 有4种方法 第2步 从第2层取1本文艺书 有3种方法 第3步 从第3层取1本体育书 有2种方法 根据分步计数原理 不同取法的种数是 N 4 3 2 24 可以分成三个步骤完成 19 解答计数问题的一般思维过程 完成一件什么事 20 例4要从甲 乙 丙 3幅不同的画中选出2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 甲 乙 丙 解 从3幅画中选出2幅分别挂在左 右两边墙上 可以分两个步骤完成 第一步 从3幅画中选1幅挂在左边墙上 有3种选法 第二步 从剩下的2幅画中选1幅挂在右边墙上 有2种选法 根据分步计数原理 不同挂法的种数是 N 3 2 6 思考 还有其他解答本题的方法吗 21 例4要从甲 乙 丙 3幅不同的画中选出2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 甲 乙 丙 解 从3幅画中选出2幅分别挂在左 右两边墙上 可以分两个步骤完成 第一步 从3幅画中选出2幅 有3种选法 甲 乙 甲 丙 乙 丙 第二步 将选出的2幅画挂好 有2种挂法 根据分步计数原理 不同挂法的种数是 N 3 2 6 22 变式要从甲 乙 丙 丁 戊5幅不同的画中选出2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5幅画中选出2幅分别挂在左 右两边墙上 可以分两个步骤完成 第一步 从5幅画中选1幅挂在左边墙上 有5种选法 第二步 从剩下的4幅画中选1幅挂在右边墙上 有4种选法 根据分步计数原理 不同挂法的种数是 N 5 4 20 23 例5 五名学生报名参加四项体育比赛 每人限报一项 报名方法的种数为多少 又他们争夺这四项比赛的冠军 获得冠军的可能性有多少种 解 1 5名学生中任一名均可报其中的任一项 因此每个学生都有4种报名方法 5名学生都报了项目才能算完成这一事件故报名方法种数为4 4 4 4 4 种 2 每个项目只有一个冠军 每一名学生都可能获得其中的一项获军 因此每个项目获冠军的可能性有5种故有n 5 种 24 例6 给程序模块命名 需要用3个字符 其中首个字符要求用字母A G或U Z 后两个要求用数字1 9 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 第一步 选首字符 第二步 先中间字符 第三步 选末位字符 解 首字符共有7 6 13种不同的选法 答 最多可以给1053个程序命名 中间字符和末位字符各有9种不同的选法 根据分步计数原理 最多可以有13 9 9 1053种不同的选法 25 例7 核糖核酸 RNA 分子是在生物细胞中发现的化学成分 一个RNA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 个不同的碱基 分别用A C G U表示 在一个RNA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RNA分子由100个碱基组成 那么能有多少种不同的RNA分子 分析 用100个位置表示由100个碱基组成的长链 每个位置都可以从A C G U中任选一个来占据 解 100个碱基组成的长链共有100个位置 在每个位置中 从A C G U中任选一个来填入 每个位置有4种填充方法 根据分步计数原理 共有 种不同的RNA分子 26 例8 电子元件很容易实现电路的通与断 电位的高与底等两种状态 而这也是最容易控制的两种状态 因此计算机内部就采用了每一位只有0或1两种数字的计数法 即二进制 为了使计算机能够识别字符 需要对字符进行编码 每个字符可以用一个或多个字节来表示 其中字节是计算机中数据存储的最小计量单位 每个字节由 个二进制位构成 问 1 一个字节 8位 最多可以表示多少个不同的字符 2 计算机汉字国标码 GB码 包含了6763个汉字 一个汉字为一个字符 要对这些汉字进行编码 每个汉字至少要用多少个字节表示 如00000000 10000000 11111111 27 例9 计算机编程人员在编写好程序以后要对程序进行测试 程序员需要知道到底有多少条执行路 即程序从开始到结束的线 以便知道需要提供多少个测试数据 一般的 一个程序模块又许多子模块组成 它的一个具有许多执行路径的程序模块 问 这个程序模块有多少条执行路径 另外为了减少测试时间 程序员需要设法减少测试次数 你能帮助程序员设计一个测试方式 以减少测试次数吗 28 分析 整个模块的任意一条路径都分两步完成 第1步是从开始执行到A点 第2步是从A点执行到结束 而第步可由子模块1或子模块2或子模块3来完成 第二步可由子模块4或子模块5来完成 因此 分析一条指令在整个模块的执行路径需要用到两个计数原理 29 再测试各个模块之间的信息交流是否正常 需要测试的次数为 3 2 6 如果每个子模块都正常工作 并且各个子模块之间的信息交流也正常 那么整个程序模块就正常 这样 测试整个模块的次数就变为172 6 178 次 2 在实际测试中 程序员总是把每一个子模块看成一个黑箱 即通过只考察是否执行了正确的子模块的方式来测试整个模块 这样 他可以先分别单独测试5个模块 以考察每个子模块的工作是否正常 总共需要的测试次数为 18 45 28 38 43 172 30 例10 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 汽车牌照号码需要扩容 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 31 如图 一蚂蚁沿着长方体的棱 从一个顶点爬到相对的另一个顶点的最近路线共有多少条 A B C D A1 B1 C1 D1 思考 32 解 如图 从总体上看 蚂蚁从顶点A爬到顶点C1有三类方法 从局部上看每类又需两步完成 所以 C1 A B C D A1 D1 B1 第一类 A B m1 1 2 2条第二类 A D m2 1 2 2条第三类 A A1 m3 1 2 2条 因此 根据分类原理 从顶点A到顶点C1最近路线共有N 2 2 2 6条 33 1 如图 该电路 从A到B共有多少条不同的线路可通电 A B 课堂练习 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 所以 根据分类原理 从A到B共有N 3 1 4 8条不同的线路可通电 在解题有时既要分类又要分步 解 从总体上看由A到B的通电线路可分三类 第一类 m1 3条 第二类 m2 1条 第三类 m3 2 2 4条 53 课堂小结 54 共同点 完成一件事要n个不同的步骤 每一个步骤都不能直接完成该事件 只有完成每个步骤 才能完成这件事 各个步骤相互联系 相互联系分步到达 相互独立直达目的 都是有关 完成一件事情 的所有不同方法的种数问题 主要不同点 分类加法计数原理 分步乘法计数原理 55 描述分类计数原理和分步计数原理的诗 两大原理妙无穷 解题应用各不同 多思慎密最重要 茫茫数理此中求 56 补充练习 如图 要给地图A B C D四个区域分别涂上3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