在排列組合中,有三種特別常用的方法:捆綁法、插空法、插板法。這三種方法有特定的應用環境,專家提醒考生應特別注意三種方法之間的差異及應用方法。
一、捆綁法
精要:所謂捆綁法,指在解決對於某幾個元素要求相鄰的問題時,先整體考慮,將相鄰元素視作一個整體參與排序,然後再單獨考慮這個整體內部各元素間順序。
提醒:其首要特點是相鄰,其次捆綁法一般都應用在不同物體的排序問題中。
【例題】有10本不同的書:其中數學書4本,外語書3本,語文書3本。若將這些書排成一列放在書架上,讓數學書排在一起,外語書也恰好排在一起的排法共有( )種。
解析:這是一個排序問題,書本之間是不同的,其中要求數學書和外語書都各自在一起。為快速解決這個問題,先將4本數學書看做一個元素,將3本外語書看做一個元素,然後和剩下的3本語文書共5個元素進行統一排序,方法數為 ,然後排在一起的4本數學書之間順序不同也對應最後整個排序不同,所以在4本書內部也需要排序,方法數為 ,同理,外語書排序方法數為 。而三者之間是分步過程,故而用乘法原理得 。
【例題】5個人站成一排,要求甲乙兩人站在一起,有多少種方法?
解析:先將甲乙兩人看成1個人,與剩下的3個人一起排列,方法數為 ,然後甲乙兩個人也有順序要求,方法數為 ,因此站隊方法數為 。
【練習】一臺晚會上有6個演唱節目和4個舞蹈節目,4個舞蹈節目要排在一起,有多少不同的安排節目的順序?
注釋:運用捆綁法時,一定要注意捆綁起來的整體內部是否存在順序的要求,有的題目有順序的要求,有的則沒有。如下面的例題。
【例題】6個不同的球放到5個不同的盒子中,要求每個盒子至少放一個球,一共有多少種方法?
解析:按照題意,顯然是2個球放到其中一個盒子,另外4個球分別放到4個盒子中,因此方法是先從6個球中挑出2個球作為一個整體放到一個盒子中,然後這個整體和剩下的4個球分別排列放到5個盒子中,故方法數是 。
二、插空法
精要:所謂插空法,指在解決對於某幾個元素要求不相鄰的問題時,先將其它元素排好,再將指定的不相鄰的元素插入已排好元素的間隙或兩端位置。
提醒:首要特點是不鄰,其次是插空法一般應用在排序問題中。
【例題】若有A、B、C、D、E五個人排隊,要求A和B兩個人必須不站在一起,則有多少排隊方法?
解析:題中要求AB兩人不站在一起,所以可以先將除A和B之外的3個人排成一排,方法數為 ,然後再將A和B分別插入到其餘3個人排隊所形成的4個空中,也就是從4個空中挑出兩個並排上兩個人,其方法數為 ,因此總方法數 。
【例題】8個人排成一隊,要求甲乙必須相鄰且與丙不相鄰,有多少種方法?
解析:甲乙相鄰,可以捆綁看作一個元素,但這個整體元素又和丙不相鄰,所以先不排這個甲乙丙,而是排剩下的5個人,方法數為 ,然後再將甲乙構成的整體元素及丙這兩個元素插入到此前5人所形成的6個空裡,方法數為 ,另外甲乙兩個人內部還存在排序要求為 。故總方法數為 。
【練習】5個男生3個女生排成一排,要求女生不能相鄰,有多少種方法?
注釋:將要求不相鄰元素插入排好元素時,要注釋是否能夠插入兩端位置。
【例題】若有A、B、C、D、E五個人排隊,要求A和B兩個人必須不站在一起,且A和B不能站在兩端,則有多少排隊方法?
解析:原理同前,也是先排好C、D、E三個人,然後將A、B查到C、D、E所形成的兩個空中,因為A、B不站兩端,所以只有兩個空可選,方法總數為 。
注釋:對於捆綁法和插空法的區別,可簡單記為「相鄰問題捆綁法,不鄰問題插空法」。