公務(wù)員考試行測(cè):排列組合問(wèn)題之插板法

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插板法是用于解決“相同元素”分組問(wèn)題,且要求每組均“非空”,即要求每組至少一個(gè)元素;若對(duì)于 “可空”問(wèn)題,即每組可以是零個(gè)元素,又該如何解題呢?
    首先給各位公務(wù)員考友看一道題目:
    例1.現(xiàn)有10個(gè)完全相同的球全部分給7個(gè)班級(jí),每班至少1個(gè)球,問(wèn)共有多少種不同的分法?
    【解析】:題目中球的分法共三類:
    第一類:有3個(gè)班每個(gè)班分到2個(gè)球,其余4個(gè)班每班分到1個(gè)球。其分法種數(shù)為 。
    第二類:有1個(gè)班分到3個(gè)球,1個(gè)班分到2個(gè)球,其余5個(gè)班每班分到1個(gè)球。其分法種數(shù) 。
    第三類:有1個(gè)班分到4個(gè)球,其余的6個(gè)班每班分到1個(gè)球。其分法種數(shù) 。
    所以,10個(gè)球分給7個(gè)班,每班至少一個(gè)球的分法種數(shù)為: 。
    由上面解題過(guò)程可以明顯感到對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行分類計(jì)算,比較繁鎖,若是上題中球的數(shù)目較多處理起來(lái)將更加困難,因此我們需要尋求一種新的模式解決問(wèn)題,我們創(chuàng)設(shè)這樣一種虛擬的情境——插板。
    將10個(gè)相同的球排成一行,10個(gè)球之間出現(xiàn)了9個(gè)空檔,現(xiàn)在我們用“檔板”把10個(gè)球隔成有序的7份,每個(gè)班級(jí)依次按班級(jí)序號(hào)分到對(duì)應(yīng)位置的幾個(gè)球(可能是1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)),借助于這樣的虛擬“檔板”分配物品的方法稱之為插板法。
    由上述分析可知,分球的方法實(shí)際上為檔板的插法:即是在9個(gè)空檔之中插入6個(gè)“檔板”(6個(gè)檔板可把球分為7組),其方法種數(shù)為 。
    由上述問(wèn)題的分析解決看到,這種插板法解決起來(lái)非常簡(jiǎn)單,但同時(shí)也提醒各位考友,這類問(wèn)題模型適用前提相當(dāng)嚴(yán)格,必須同時(shí)滿足以下3個(gè)條件:
    ①所要分的元素必須完全相同;
    ②所要分的元素必須分完,決不允許有剩余;
    ③參與分元素的每組至少分到1個(gè),決不允許出現(xiàn)分不到元素的組。
    下面再給各位看一道例題:
    例2.有8個(gè)相同的球放到三個(gè)不同的盒子里,共有( )種不同方法.
    A.35 B.28 C.21 D.45
    【解析】:這道題很多同學(xué)錯(cuò)選C,錯(cuò)誤的原因是直接套用上面所講的“插板法”,而忽略了“插板法”的適用條件。例2和例1的區(qū)別是:例1的每組元素都要求“非空”,而例2則無(wú)此要求,即可以出現(xiàn)空盒子。
    其實(shí)此題還是用“插板法”,只是要做一些小變化,詳解如下:
    設(shè)想把這8個(gè)球一個(gè)接一個(gè)排起來(lái),即 ,共形成9個(gè)空檔(此時(shí)的空檔包括中間7個(gè)空檔和兩端2個(gè)空檔),然后用2個(gè)檔板把這8個(gè)球分成3組,先插第一個(gè)檔板,由于可以有空盒,所以有9個(gè)空檔可以插;再插第二個(gè)板,有10個(gè)空檔可以插,但由于兩個(gè)板是不可分的(也就是說(shuō)當(dāng)兩個(gè)檔板相鄰時(shí),雖然是兩種插法,但實(shí)際上是一種分法),所以共 種。
    例3.(1)已知方程 ,求這個(gè)方程的正整數(shù)解的個(gè)數(shù)。
    (2)已知方程 ,求這個(gè)方程的非負(fù)整數(shù)解的個(gè)數(shù)。
    【解析】:(1)將20分成20個(gè)1,列出來(lái):1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1在這20個(gè)數(shù)中間的19個(gè)空中插入2個(gè)板子,將20分成3部分,每一部分對(duì)應(yīng)“1”的個(gè)數(shù),按順序排成 ; ; ;即是正整數(shù)解。故正整數(shù)解的個(gè)數(shù)為 ,解法非常簡(jiǎn)單。
    【解析】:(2)此題和例2的解法完全相同,請(qǐng)各位考友自己考慮一下。
    【提示】:今后我們利用“插板法”解決這種相同元素問(wèn)題時(shí),一定要注意“空”與“不空”的分析,防止掉入陷阱。例3的兩題相比較,可以很明顯地看出“空”與“不空”的區(qū)別。
    【總結(jié)】: “非空”問(wèn)題插板法原型為:設(shè)有 個(gè)相同元素,分成 ( )組,每組至少一個(gè)元素的分組方法共有 ;“可空”問(wèn)題插板法問(wèn)題原型為:設(shè)有 個(gè)相同元素,分成 ( )組,則分組方法共有 種方法。
    練習(xí)1.有10級(jí)臺(tái)階,分8步走完。每步可以邁1級(jí)、2級(jí)或3級(jí)臺(tái)階,有多少中走法?(答案為 )
    老子曰:夫物蕓蕓,各復(fù)歸其根,歸根曰靜,靜曰復(fù)命。在平時(shí)的學(xué)習(xí)中,我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)尋找共性,尋找根源,從本質(zhì)上理解歸納各種問(wèn)題。