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巧用隔板法快速攻破排列组合难题

 问题:如果让你把7个大小相同的橘子分给4个小朋友,要求每个小朋友至少分到1个橘子,问一共有多少种不同的分法?

  看完问题后,你能快速得出答案吗?如果难倒你的话,那就说明你对排列组合中的隔板法还不太了解哦!

 首先,让我们一起来正确认识一下隔板法

隔板法主要针对的是 相同元素 的不同分堆问题。我们也可以把它理解为:

  如果把n个相同的元素分给m个不同的对象,每个对象 至少有一个 问有多少种不同的分法的问题。其基本公式为:

\large C_{n-1}^{m-1}

然后,再来看一下隔板法都有哪些题型特征

隔板法一共有三种题型:①标准型、②多分型、③少分型,后两种都需要基于 标准型 来解题,具体要怎么操作呢?下面我们再来通过3个例题分别介绍一下隔板法的三种题型特征及应用,接着往下看

1、标准型

标准型需要同时具备的3个要求:

  • 被分配的n个元素无差别
  • n个元素分给m个不同对象
  • 每个对象至少分 一个 元素

【解析】正确答案为C

【解题思路】本题中相同的元素是6本相同的书,故n=6;放进4个抽屉,即将书分成4堆,故m=4;每个抽屉至少放1本书,故本题为隔板法中的标准题型。

【解题方法】把6本书排成一排,因为书是相同的,不存在排列顺序问题。要把这6本书分成4堆,只要在这6本书形成的空隙中插入3个隔板即可。6本书排成一排,形成了7个空。但是,因为要求每个抽屉至少放1本书,所以最前面的空和最后一个空是不能插板的,则只能在中间形成的5个空中插入3个隔板,即从5个空中选择3个空插入隔板,代入公式:

 2、多分型

多分型需要同时具备的3个要求:

  • 被分配的n个元素无差别
  • n个元素分给m个不同的对象
  • 每个对象至少分x个元素

【解析】正确答案为D

【解题思路】此题中没有要求至少发1份,而是要求至少发9份的,因此需要将其 转化 为标准型的隔板模型,方法就是 先每个部门分x-1个元素,剩下的元素就转化为每个部门至少分一个元素了

【解题方法】假设三个部门分别为A、B、C,每个部门可以先分8份,然后再把剩下的6份发给3个部门,保证每个部门发1份,代入公式

 3、少分型

少分型需要同时具备的3个要求:

  • 被分配的n个元素无差别
  • n个元素被分给m个不同的对象
  • 被任意分给这m个不同的对象

解析】正确答案为B

解题思路】这道题中说每个盒子可以为空,就意味着有的盒子可以分0个元素,因此可以采用 先借后还 的思路,先向每一个盒子借一个元素,总共就会有n个元素了,由于借了一个元素,接下来在分的时候,每个盒子则 至少需要分一个,这样就 转化 成了 标准的隔板模型

解题方法】在分之前先向每个盒子借3个小球,总共就会有23个小球,接下来分的时候需要再给每个盒子一个小球,就变成每个盒子至少分一个小球了,有多少种分法,代入公式:

 以上就是今天所讲的排列组合之隔板法的运用了,希望大家理解并能熟练运用!

上文解锁】一共有20种不同的分法,你做对了吗? 【解析】此题为隔板法的标准型,因为相同的元素是7个大小相同的橘子,故n=7;给4个小朋友,故m=4;所以只要在这7个橘子6个空之间插入3个隔板即可,代入公式:

回到本题

20221105133000

15个笔记本,分给3个小朋友,每人最少分4个,属于【多分型】,先每人分3个,预处理一下:

\large 15-3*3=6
\LARGE ○ ○ ○ ○ ○ ○

属于在5个有用的 空格 中选择2个,即

\large C_5^2=\frac{5\times 4}{ 2 \times 1}=10