5.2 KiB
巧用隔板法快速攻破排列组合难题
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 - 这
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5
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 - 这
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 - 这
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
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