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专题 · 计数

计数四法:先分清「分东西」还是「排队」

插板法、C 挑人、捆绑法、插空法——看着像四个互不相干的招式,其实只要先问一句「这题在分东西,还是在排成一队」,就能一刀切到正确的方法。

第一步 · 一刀两断

拿到题先别翻公式,只问:这是在「分东西/分组」,还是在「排成一队(顺序有关)」? 这两类井水不犯河水。

① 分东西 / 分组
顺序无关:谁和谁一组、谁去哪
  • 东西一样(糖、铅笔)→ 插板法
  • 东西不同(人)→ C(n,k) 挑人
捆绑法、插空法在这里用不上
② 排成一队
顺序有关:站一排、照相、排座位
  • 要挨着(在一起)→ 捆绑法
  • 不能挨着(分开)→ 插空法
插板法在这里用不上

第二步 · 四个方法速查

插板法(分东西 · 东西一样)

n 个相同物品排成一排,用 (k−1) 块隔板切成 k 份。

  • 每人至少 1 个 → C(n−1, k−1)(板只插空隙)
  • 允许有人 0 个 → C(n+k−1, k−1)(板可挨着、可放两端)
  • 每人至少 m 个 → 先给每人垫 m 个,再按「允许 0」算

例:10 颗一样的糖分 3 人、每人至少 2 → 垫 6,余 4 允许 0 → C(6,2) = 15。

C(n,k) 挑人(分东西 · 东西不同)

人各不相同,从 n 个里挑人组队、分配。关键看目标有没有「名字」

  • 分到不同的地方(有名字)→ 按位置逐个 C 挑、连乘、不除
  • 只分成没名字的几堆 → 挑完把同样大的组 ÷ 组数阶乘去重

例:6 人分 3 间不同教室各 2 人 = 90;若只「分成 3 组」(不指定去哪)= 90 ÷ 3! = 15。

捆绑法(排队 · 要相邻)

要在一起的几个捆成一个整体先排,再乘整体内部的排法。

例:5 人排一排、2 人要挨着 → 4! × 2! = 48。

插空法(排队 · 不相邻)

先排其余的人,排好后形成若干空(含两头),再把要分开的人插进不同的空。

例:5 人排一排、2 人不能挨着 → 先排另 3 人 3!,4 个空选 2 个排:A(4,2) = 12 → 6 × 12 = 72。

练习 A · 基础四题

先说出「分东西还是排队 → 哪个方法」,再算;点「查看答案」核对。

1. 把 8 颗完全相同的糖分给 3 个小朋友,每人至少 1 颗,有多少种分法?
分东西 · 东西一样 → 插板法(每人至少 1)。
8 颗排成一排有 7 个空隙,插 2 块隔板分成 3 份 → C(7,2) = 21 种
2. 班里 7 名同学,要选出 3 人组成值日小组,有多少种选法?
分东西 · 东西不同 → C 挑人。
只挑出一个组、没有不同位置之分 → C(7,3) = 35 种
3. 5 个小朋友站成一排拍照,其中一对双胞胎必须挨在一起,有多少种站法?
排队 · 要相邻 → 捆绑法。
双胞胎捆成 1 个整体,与其余 3 人共 4 个整体排:4! = 24;再乘双胞胎内部 2! = 2 → 48 种
4. 5 个小朋友站成一排,其中两个特别调皮,不能挨在一起,有多少种站法?
排队 · 不相邻 → 插空法。
先排另外 3 人:3! = 6;他们之间与两头共 4 个空,把 2 个调皮的插进 2 个不同的空并分先后:A(4,2) = 12 → 6×12 = 72 种

练习 B · 混合变形六题

混入「每人至少 2 个」「分到不同教室」「纯分组去重」等变形,专练判断。第 2、5 题数字相同(都是 90),差别只在位置有没有名字。

1. 把 12 颗相同的糖分给 4 个小朋友,每人至少 2 颗,有多少种分法?
分东西 · 东西一样 → 插板法(每人至少 2)。
先给每人垫底 2 颗(共 8 颗),剩 4 颗按「允许 0」分给 4 人 → C(4+4−1, 4−1) = C(7,3) = 35 种
2. 6 名同学分到 3 间不同的教室打扫,每间 2 人,有多少种分法?
分东西 · 东西不同 · 位置不同(教室有名字)→ 按位置挑、不除。
C(6,2)×C(4,2)×C(2,2) = 15×6×1 = 90 种
3. 5 本不同的书排成一排,其中 2 本数学书要放在一起,有多少种排法?
排队 · 要相邻 → 捆绑法。
2 本数学书捆成 1 个整体,与其余 3 本共 4 个整体排:4! = 24;内部 2! = 2 → 48 种
4. 3 个男生、2 个女生排成一排,2 个女生不能相邻,有多少种排法?
排队 · 不相邻 → 插空法。
先排 3 个男生:3! = 6;产生 4 个空,把 2 个女生插进 2 个不同的空并排序:A(4,2) = 12 → 6×12 = 72 种
5. 把 6 个不同的小朋友平均分成 3 组(每组 2 人),不指定去哪,有多少种分法?
分东西 · 东西不同 · 没名字(纯分堆)→ 挑完除阶乘。
C(6,2)×C(4,2)×C(2,2) = 90;但 3 个组一样大、没名字,被重复数了 3! 倍 → 90 ÷ 3! = 15 种
与第 2 题对照:数字都是 90,差别只在「教室有名字(不除)」与「纯分组(除 3!)」。
6. 把 5 颗相同的糖分给 3 个小朋友(可以有人分不到),有多少种分法?
分东西 · 东西一样 → 插板法(允许 0)。
C(5+3−1, 3−1) = C(7,2) = 21 种