人教高中数学选修23《计数原理》学案设计.doc
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1、人教高中数学选修2-3计数原理学案设计第一课时分类加法计数原理温故知新学习目标课前思索我们常用的加法是计数最基本的技巧,这种技巧经过推广就是将要学习的分类加法计数原理.那么这个原理是怎样的呢?理解分类加法计数原理,特别是该原理成立的前提条件;理解“一件事情”的含义,并会用原理分析和解决一些简单的计数应用问题.原理成立的前提条件是什么?适用范围是什么?应用原理时有哪些方法步骤?课前准备(我准备 我成功)课堂学习(合作探究 深化理解)1.学习引领(1)分类加法计数原理:分类加法计数原理又叫分类计数原理、加法原理,它是数学中公认为正确的理论依据. 原理的条件是分类,结论是加法,目的是计数. 原理也是
2、一种最基本、最重要的思想方法:当面临一个复杂问题时,可以分解为若干个简单的问题,然后分类解决,各个击破,再用加法将它们整合起来得到整个问题的解决,达到以简驭繁、化难为易的效果.(2)分类加法计数原理的适用范围:原理可以从两类推广为类都成立的情形.如果完成一件事情有几类办法,这几类办法彼此之间相互独立,无论哪一种办法中的哪一种方法都能单独完成这件事,求完成这件事的方法种数就用分类加法计数原理.(3)解决问题的方法步骤:判断;分类;加法计算.在判断时首先要弄清“一件事情”是什么,只有准确理解了“一件事情”的含义,才能进一步分析有几类方案去“完成一件事情”,用每一类的任何一种方法是否都可以“独立完成
3、一件事情” 等问题,同时分类时要突出一个原则,那就是“不重不漏”.2.合作探究例1 判断下列各题中运用分类加法计数原理解答是否正确,并说明理由.()某同学有7支不同的水笔,9本不同的笔记簿,他要从中任取1支水笔,1本笔记簿,则共有7+9=16种不同的方法;()某商场南面有3个门,北面有2个门,某人去该商场购物,则进门或出门的不同方式共有3+2=5种;()已知,则方程表示圆心在坐标轴上的圆共有3+3=6个;()若集合,映射满足,则不同映射的个数共有2+3+2=7个.解析:()错误.错在把一件事情当作“选1支水笔或1本笔记簿”,事实上只选1支水笔或只选1本笔记簿这件事并没有完成,从而误用分类加法计
4、数原理得出了错误结论.()错误.因为一件事情是“进门或出门”,并没有规定从南门进北门出,所以进门或出门都有5种不同的方式,故根据分类加法计数原理共有5+5=10种.()错误. 错在分类不彻底计数有遗漏,事实上应分为圆心在原点、圆心在轴上且不含原点、圆心在轴上且不含原点这三类,故圆心在坐标轴上的圆共有1+3+3=7个.()正确.按的取值分为三类:时,有和这2种情况;时,有、和这3种情况;时,有和这2种情况. 根据分类加法计数原理,共有2+3+2=7个映射.点评:从“一件事情”是什么入手,既是判断是否可以运用分类加法计数原理解决问题的关键,又是打开谁来分类、如何分类、分成几类的钥匙.并注意运用列举
5、法、表格法、树形图法等计数的常用策略.例2(1)用数字0,1,2,3,6组成没有重复数字的三位数,其中比210大的共有多少个?(2)如图,电路中有4个电阻和一个电流表,若没有电流流过电流表,其原因仅因电阻断路的可能性共有多少种?解:(1)以百位数字为标准分为三类:百位为2时,十位为1且比210大的三位数有2个,十位为3的有3个,十位为6的也有3个,共有2+3+3=8个;百位为3时,十位为0,1,2,6时各为3个,共有3+3+3+3=12个;百位为6时,同理也有12个根据分类加法计数原理,共有8+12+12=32个(2)以同时考虑是否断路为标准分为三类:第一类,若断路断路,则或可断路也可不断路,
6、有4种情况;第二类,若断路不断路,则与至少有一个断路,有3种情况;第三类,若不断路断路,则或可断路也可不断路,有4种情况根据分类加法计数原理,共有4+3+4=11种可能性点评:标准不同其分类的结果也不同,若选择条件较多的元素为分类标准,则具有类少易分的特征;若选择条件较少的元素为分类标准,则具有类多易算的特征应根据具体情况选择更好的元素为分类标准,如本例(2)虽然也可以只考虑(或)是否断路为标准分为两类,但这时求某类的方法数可能会困难一些3.基础练习(1)用“风、雅、颂、松、竹、梅”中的一个字或“赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫”中的一个字给学校的文明寝室命名,则总共能够命名出的寝室个数为()()6
7、或7()7 ()13 ()42(2)某班48人中有26人只会英语,12人只会日语,其余的人既会英语又会日语,现从中选一位同学为上海世博会做日语翻译,则不同的选法种数为()()12 ()22 ()36 ()48(3)假期到了,如果你想到北京去旅游,选中比较理想的旅游路线有:坐火车有4种方法,坐飞机有2种方法,坐汽车有3种方法,则你有 种不同的走法(4)平面内有14个红色点和蓝色点,其中12个红色点都在同一条直线上,此外无三点共线,则这14个点可连成不同直线的条数是 (5)若,且,则有序自然数对的个数是 作业习题(我巩固 我提高)(1)一道数学题可用2种方法完成,有3人会用第1种方法完成,另外人会
8、用第2种方法完成,从中选出1人来完成这道数学题,若不同的选法种数是12,则()()9 ()8()6 ()4(2)把10个相同的小球分成三堆,要求每堆至少1个,则不同的分法共有()()4种 ()7种()8种 ()21种(3)从数字1,2,3,4,7,9中任取不相同的两个数,分别作为对数的底数和真数,则对数值中不同的且小于1的共有 个(4)已知,且表示椭圆焦点在轴上的椭圆有几个?焦点在轴上的椭圆有几个?不同的椭圆共有几个?(5)已知三角形的三边长均为正整数,且最大边长为分别求出最大边长为时的三角形个数;观察的结论,猜测最大边长为时的三角形个数;猜测最大边长为时的三角形个数;请自己设计一些最大边长为
9、非奇数的数,探索其一般规律作业反思 自我总结知识归纳方法总结错误总结基础练习答案与提示:(1)以两类不同的字为标准分为两类,共有6+7=13种不同的命名方法,故选()(2)以只会日语和日语英语都会为标准分为两类,共有12+(48-26-12)=22种不同的选法,故选()(3)9以不同的交通工具为标准分为三类,共有4+2+3=9种不同的走法(4)26以点的颜色为标准分为全红、全蓝和一红一蓝三类,共有1+1+(12+12)=26条不同的直线(5)20以横坐标为标准分为五类:时,由知可取0至5这6种情况;时,可取0至4这5种情况;时,依次为4,3,2种情况根据分类加法计数原理,有序自然数对的个数共有
10、6+5+4+3+2=20个作业习题答案与提示:(1)以不同的方法为标准分为两类,共有3+=12,解得,故选()(2)以个数最少的一堆为标准分为三类:一堆为1个时,有,即有4种分法;一堆为2个时,有,即有3种分法;一堆为3个时,有,即有1种分法根据分类加法计数原理,共有4+3+1=8种不同的分法,故选()(3)10以底数为标准分为五类:底数为2时,由底数大于真数得真数只能为1,即1种情况;底数为3时,真数只能为2(若真数为1则与重复),即1种情况;底数为4时,真数只能为2,3,即2种情况;底数为7时,真数只能为2,3,4,即3种情况;底数为9时,真数只能为2,4,7(若真数为3则与重复),即3种
11、情况根据分类加法计数原理,共有1+1+2+3+3=10个满足题意的对数值(4)10;25;35由椭圆的焦点在轴上得,从而以为标准分为四类:时,即1个;时,即2个;时,即3个;时,即4个根据分类加法计数原理,共有1+2+3+4=10个不同的椭圆由椭圆的焦点在轴上得,还是以为标准分为五类:时,取28,即7个;时,取38,即6个;时,取48,即5个;时,取58,即4个;时,取68,即3个根据分类加法计数原理,共有7+6+5+4+3=25个不同的椭圆所有的椭圆分为焦点在轴上两类,根据分类加法计数原理且由得,共有10+25=35个不同的椭圆(5)1,4,9;36;如当时,有个三角形当三角形最大边长为时,
12、其它边长也只能为1,则共有1个所求的三角形当时,若一边长为1,则另一边长必为3,即有1个;若一边长为2,则另一边长可为2,3,即有2个;若一边长为3,则另一边长也为3,即有1个根据分类加法计数原理,共有1+2+1=4个所求的三角形当时,若一边长为1,则另一边长必为5,即有1个;若一边长为2,则另一边长可为4,5,即有2个;若一边长为3,则另一边长可为3,4,5,即有3个;若一边长为4,则另一边长可为4,5,即有2个;若一边长为5,则另一边长也为5,即有1个根据分类加法计数原理,共有1+2+3+2+1=9个所求的三角形观察的结论,当时,有个三角形;当时,有个三角形;当时,有个三角形猜测当时,有个
13、三角形由猜测最大边长为时,有个三角形如当时,分别有2,6,12个三角形由此猜测当时,有个三角形第二课时分步乘法计数原理温故知新学习目标课前思索我们常用的乘法是计数最基本的技巧,这种技巧经过推广就是将要学习的分步乘法计数原理.那么这个原理又是怎样的呢?理解分步乘法计数原理,特别是该原理成立的前提条件;理解“一件事情”的含义,并会用原理分析和解决一些简单的计数应用问题.原理成立的前提条件是什么?适用范围是什么?应用原理时有哪些方法步骤?课前准备(我准备 我成功)课堂学习(合作探究 深化理解)1.学习引领(1)分步乘法计数原理:分步乘法计数原理又叫分步计数原理、乘法原理,它也是数学中公认为正确的理论
14、依据. 原理的条件是分步,结论是乘法,目的是计数. 原理也是一种最基本、最重要的思想方法:当面临一个复杂问题时,可以分解为若干个简单的步骤,然后分步解决,各个击破,再用乘法将它们整合起来得到整个问题的解决,所以我们要把原理放在首要的位置,达到正确理解、准确选用的程度.(2)分步乘法计数原理的适用范围:原理可以从两步推广为步都成立的情形.如果完成一件事情分为几个步骤,各个步骤中的方法彼此之间是相互依存的,只有各个步骤都完成之后才算完成这件事,求完成这件事的方法种数就用分步乘法计数原理.(3)解决问题的方法步骤:判断;分步;乘法计算.在判断时首先要弄清“一件事情”是什么,只有准确理解了“一件事情”
15、的含义,才能进一步分析问题与分类有关还是与分步有关,如果分步又要分几步去“完成一件事情”等问题. 在分步时,同样必须有明确的标准,这样才可做到使结果不重不漏.2.合作探究例1 判断下列各题中运用分步乘法计数原理解答是否正确,并说明理由.()有两个写作小组,人数分别为10,8,从中选1人参加作文比赛,则不同的选法共有108=80种;(2)6名同学都参加100米、200米和跳远比赛,且每项比赛都没有并列冠军,则共有种不同的冠军获得情况;(3)有3张卡片的正反两面上,分别写上1,2,3和5,7,8,将它们并排组成三位数,则共有654=120个不同的三位数;(4)圆周上有个等分点(),以其中三个点为顶
16、点的直角三角形的个数共有个.解析:()错误.错在把一件事情“从中选1人”误为“从中各选1人”,从而误用分步乘法计数原理得出了错误结论.()错误.因为一件事情是“决定三个比赛冠军”,所以应按三个比赛项目分为三步,且每一步均有6种可能情况,根据分步乘法计数原理,共有种不同的冠军获得情况.()错误. 错在没有注意到约束性条件,即同一张卡片的两个数不能同时出现在同一个三位数里,故由分步乘法计数原理得共有642=48个不同的三位数.()正确. 因为直径所对的圆周角是直角,即所求直角三角形的斜边必是直径,所以按先确定直径再确定直角顶点分为两步:第一步,直径有条;第二步,直角顶点有个.根据分步乘法计数原理,
17、共有个不同的直角三角形. 点评:“分步”是乘法原理的标志,从“一件事情”是什么入手去寻找它. 同时分步时要做到步骤关联,步骤连续,步骤独立,确保对每一类事件的分步不重不漏.并注意条件越多的步骤越优先考虑的策略.例2(1)自然数1440共有多少个不同的正约数?(2)如图,用种不同的颜色涂入图中的矩形中,要求相邻的矩形涂色不同,若不同的涂法共有72种,求颜色的种数的值.解:()由已知数分解质因数得, 所以1440的正约数可表示为的形式,其中. 运用化归思想,求正约数可转化为在各自的范围内选一个数,即以正约数的构成方式可分为三步:第一步,有6种选法;第二步,有3种选法;第三步,有2种选法.根据分步乘
18、法计数原理,共有632=36个不同的正约数.(2)以四个矩形的位置可分为四步,且分别有种不同的涂法,根据分步乘法计数原理得不同的涂法共有,即,从而,解得.点评:应用分步乘法计数原理解决实际问题时,注意总结归纳一些典型的数学模型,如涂色问题、映射问题、正约数问题、信箱及卡片问题等,以寻找解决这类问题的一般规律,同时可使其它问题转化为其相应的模型并注意逆向问题正向处理的策略.3.基础练习(1)从10名低碳环保志愿者中选出组长和副组长各1名,不同的选法种数为()()19()38 ()90 ()180(2)由数字0,1,2,3,5,8可以组成没有重复数字的两位数的个数是()()10()25 ()30
19、()36(3)有4名优秀学生报名参加甲、乙、丙3所大学自主招生考试,每人限报其中的一所大学,则不同的报名情况的种数是()()43()432 () ()(4)在一条线段上取6个点(不包括线段的两端点),以这6个点和线段的两端点为起点和终点不同的有向线段最多有 条(5)某项工作原来分四个步骤进行,完成每一步骤的方法种数相等,且完成这项工作共有81种方法实施技术革新后,完成这项工作减少了一个步骤,但完成其它每一步的方法种数不变,则技术革新后完成这项工作共有 种不同的方法作业习题(我巩固 我提高) (1)已知集合,则可以建立从集合到集合的不同映射的个数,以及从集合到集合的不同映射的个数分别为()()(
20、) () ()(2)要给下图中的四个区域分别涂上5种不同的颜色中的一种,允许同一种颜色使用多次,但相邻区域必须涂不同的颜色,则不同的涂色方法种数是()()180()160 ()96 ()60(3)已知集合,是坐标平面上的点,其中则不在直线上的点共有 个(4)已知二次函数,若可以得到多少个不同的二次函数?图象过原点的二次函数有多少个?图象过原点且顶点在第一象限的二次函数有多少个?(5)某幢9层大楼的底层电梯里上了名乘客,各自到某一层下电梯若,则各有多少种不同的下法;观察的规律得出时的下法种数;若,求其中有一人不在6楼下的下法种数;从你能悟出什么道理?试写出一般规律.作业反思 自我总结知识归纳方法
21、总结错误总结基础练习答案与提示:(1)完成“选正副组长”这件事分为两步:第一步,选组长有10种不同的选法;第二步,选副组长有9种不同的选法根据分步乘法计数原理,共有109=90种不同的选法,故选()(2)确定十位、个位的数字分为两步:第一步,由首位不为0得十位有5种不同的取法;第二步,个位也有5种不同的取法根据分步乘法计数原理,共有55=25个不同的两位数,故选()(3)由4名优秀生依次报名分为四步,且每一步都有3种不同的报名方法,根据分步乘法计数原理,共有种不同的报名方法,故选()(4)56由起点和终点的顺序分为两步,第一步有8种不同的取法,第二步有7种不同的取法,根据分步乘法计数原理,共有
22、87=56条不同的有向线段(5)27设每一步骤的方法种数为,依题意可根据分步乘法计数原理得,解得;又技术革新后完成这项工作只有三个步骤,故根据分步乘法计数原理,共有种不同的方法作业习题答案与提示:(1)完成“到的映射”这件事分为五步,即给5个“原象”分别找“象”,且每一步都有4种找“象”的方法根据分步乘法计数原理,共有个不同的映射;同理,“到的映射”共有个,故选()(2)按四个区域依次分为四步,且各有5,4,3,3种不同的涂法根据分步乘法计数原理,共有5433=180种不同的涂色方法,故选()(3)30以横纵坐标的顺序分为两步:第一步有6种不同的取法;第二步,因为点不在直线上,即横纵坐标不相等
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