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33 排列数公式

免费读1252字2024-07-21

  老师:同学们大家好,我是来自江西省新余市第四中学的数学教师彭晨雁。上节课我们学习了排列和排列数。排列是从n个不同元素中取出m个元素,然后按照一定的顺序排成一列,而排列数是指所有不同排列的个数。排列数是一个数,用符号a、n、m表示。上节课我们还计算了一些排列数,还记得我们是怎么计算的吗?是的,只要用分布乘法计数原理就可以计算出排列数。那么排列问题作为一类问题,排列数的计算是否存在一定的规律?答案是肯定的。今天这节课,我们将在分布乘法技术原理的基础上,从计算的角度来学习排列数公式,从而快速计算排列数。我们先来计算两个特殊的排列数,a8四和aN4,争取从计算中总结出公式。先计算从8个不同的元素中取出4个元素的排列数,A84我们把从8个不同元素中取出4个元素的排列看成,从8个不同的球中取出4个球,放入排好的4个盒子里。每个盒子里放一个球,每一种方法就是一个排列。那么这个排列问题可以分四步来完成。先选一个球,放入第一个盒子,有8种选法。再选一个球,放入第二个盒子,因为刚选走了一个,只能从剩下的7个球里面选,有7种选法。接着再从剩下的6个球中选一个,放入第三个盒子,有6种选法。最后从剩下的5个球中选一个放入第四个盒子,有5种选法,根据乘法原理,A84=8*7*6*5=1680。

  老师:总结一下A84的计算过程,因为完成整个排列分四步,第一步的方法数是8,之后每一步的方法数依次递减一个,所以A84就等于从8开始,向下连乘4个数8765再计算。从n个不同元素中取出4个元素的排列数,同样把它看成从n个不同的球中取出4个球,放入排好的4个盒子里。完成整个排列还是分四步,第一步,从n个球中选一个放入第一个盒子,方法数是n。第二步,从剩下的n减一个球中选一个,放入第二个盒子,方法数是n。减一之后,每一步的方法数依次递减一个,第三步的方法数是n减2。第四步的方法数是n减3,所以an4就等于从n开始向下连乘4个数,等于n乘括号,n减一,乘以括号,n减2,乘以括号n减3。

  老师:现在大家是不是已经体会到排列数计算的规律,我们发现A84和AN4这两个排列数都是几个正整数的连乘积。接下来我们来计算更一般的情形,计算,从n个不同元素中取出m个元素的排列数,anm完成整个排列。分m步,第一步的方法数是n,第二步的方法数是n减一之后,每一步的方法数依次递减一个,那第m部的方法数是多少?我们不妨把第一步的方法数看成是n减0,第二步的方法数n减一,第三步的方法数n减2。依照这个规律,第m部的方法数就是n减,括号m减1。因此anm就等于n乘n减一,乘n减2,一直乘到n减,括号m减1,这就是排列数公式了。有了这个公式以后,计算排列数就不用一步步用乘法原理了,只要确定了n和m的值,就可以带公式来计算。

  老师:现在我们来观察一下这个公式,你能总结一下这个公式的特征吗?等号的右边的第一个因数是

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