资源简介 4.2 排列第1课时 排列与排列数公式学习任务 核心素养1.理解排列的概念,能正确写出一些简单问题的所有排列.(重点) 2.理解排列数公式,能利用排列数公式进行计算和证明.(难点) 1.通过学习排列的概念及排列数公式,培养数学抽象的素养. 2.借助排列数公式进行计算,提升数学运算的素养.在数学竞赛颁奖仪式上,辅导老师和甲、乙两名特等奖获得者合影留念.师生三人站成一排.(1)辅导老师在正中间时,甲在左边和乙在左边是相同的排法吗?(2)三人任意排列有多少种可能的排法?知识点1 排列的概念一般地,从n个不同元素中取出m(mn)个不同的元素,按照一定的顺序排成一列,叫作从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.知识点2 相同排列的两个条件①两个排列的元素完全相同.②元素的排列顺序相同.1.判断一个具体问题是否为排列问题的关键是什么?[提示] 关键是在安排取出的元素时是有序还是无序,有序是排列,否则不是.2.由实数组成的排列与数列一样吗?[提示] 不一样.由实数组成的排列中元素不能重复,而数列中的各项可以重复.1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)两个排列的元素相同,则这两个排列是相同的排列. ( )(2)从六名学生中选三名学生参加数学、物理、化学竞赛,共有多少种选法属于排列问题. ( )(3)有十二名学生参加植树活动,要求三人一组,共有多少种分组方案属于排列问题. ( )(4)从3,5,7,9中任取两个数进行指数运算,可以得到多少个幂属于排列问题. ( )(5)从1,2,3,4中任取两个数作为点的坐标,可以得到多少个点属于排列问题. ( )[提示] (1)因为相同的两个排列不仅元素相同,而且元素的排列顺序也相同.(2)因为三名学生参赛的科目不同为不同的选法,每种选法与“顺序”有关,属于排列问题.(3)因为分组之后,各组与顺序无关,故不属于排列问题.(4)因为任取的两个数进行指数运算,底数不同、指数不同,结果不同.结果与顺序有关,故属于排列问题.(5)因为纵、横坐标不同,表示不同的点,故属于排列问题.[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√知识点3 排列与排列数公式排列数定义 从n个不同元素中取出m(mn)个不同的元素,所有不同排列的个数叫作从n个不同元素中取出m个元素的排列数排列数表示法全排列 从n个不同元素中取出n个不同的元素(即全部取出)排成一列,叫作n个元素的一个全排列,此时=n(n-1)(n-2)·…·3·2·1阶乘 正整数1到n的连乘积,叫作n的阶乘,用n!表示排列 数公式 乘积式 =n(n-1)(n-2)·…·(n-m+1)阶乘式 =性质 =n!,0!=1备注 n,m∈N+,mn3.排列与排列数有何区别?[提示] “一个排列”是指从n个不同的元素中取出m(mn)个不同的元素,按照一定的顺序排成一列,不是数;“排列数”是指从n个不同元素中取出m(mn)个不同的元素的所有不同排列的个数,是一个数,所以符号只表示排列数,而不表示具体的排列.=________.(用数字表示)(2)1×2×3×4×5×6×7×8=________.(用排列数表示)(1)120 =5×4×3×2=120.(2)最大的数为8,共8个因式,所以可表示为.]类型1 排列的概念【例1】 判断下列问题是否为排列问题.(1)北京、上海、天津三个民航站之间的直达航线的飞机票的价格(假设来回的票价相同);(2)选2个小组分别去植树和种菜;(3)选2个小组去种菜;(4)选10人组成一个学习小组;(5)选3个人分别担任班长、学习委员、生活委员;(6)某班40名学生在假期相互写信.[思路点拨] 判断是否为排列问题关键是选出的元素在被安排时,是否与顺序有关.若与顺序有关,就是排列问题,否则就不是排列问题.[解] (1)票价只有三种,虽然往返机票是不同的,但票价是一样的,不存在顺序问题,所以不是排列问题.(2)植树和种菜是不同的,存在顺序问题,属于排列问题.(3)(4)不存在顺序问题,不属于排列问题.(5)每个人的职务不同,例如甲当班长或当学习委员是不同的,存在顺序问题,属于排列问题.(6)A给B写信与B给A写信是不同的,所以存在着顺序问题,属于排列问题.所以在上述各题中(2)(5)(6)属于排列问题. 1.解决本题的关键有两点:一是“取出的元素不重复”,二是“与顺序有关”.2.判断一个具体问题是否为排列问题,就看取出元素后排列是有序的还是无序的,而检验它是否有序的依据就是变换元素的“位置”(这里的“位置”应视具体问题的性质和条件来决定),看其结果是否有变化,有变化就是排列问题,无变化就不是排列问题.[跟进训练]1.判断下列问题是不是排列问题.(1)从2,3,5,7,9中任取两数作为对数的底数与真数,可得多少个不同的对数值?(2)空间有10个点,任何三点不共线,任何四点不共面,则这10个点共可组成多少个不同的四面体?(3)若从某班学生中选出5名男生和5名女生后进生组成一个学习小组,共有多少种安排方式?[解] (1)对数的底数与真数不同,所得的结果不同,是排列问题.(2)四面体与四个顶点的顺序无关,不是排列问题.(3)选出的5名男生与5名女生组成一个学习小组与顺序无关,不是排列问题.综上所述,(1)属于排列问题.类型2 写出简单问题的所有排列【例2】 (1)从1,2,3,4这四个数字中任取两个不同的数,则可组成不同的两位数有( )A.9个 B.12个 C.15个 D.18个(2)四个人A,B,C,D坐成一排照相有多少种坐法?将它们列出来.(1)B [用树形图表示为:由此可知共有12个.](2)[解] 先安排A有4种坐法,安排B有3种坐法,安排C有2种坐法,安排D有1种坐法,由分步乘法计数原理知,有4×3×2×1=24(种).画出树形图.由“树形图”可知,所有坐法为ABCD,ABDC,ACBD,ACDB,ADBC,ADCB,BACD,BADC,BCAD,BCDA,BDAC,BDCA,CABD,CADB,CBAD,CBDA,CDAB,CDBA,DACB,DABC,DBAC,DBCA,DCAB,DCBA.[母题探究]1.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A不坐排头”,则结论如何?[解] 画出树形图:由“树形图”可知,所有坐法为BACD,BADC,BCAD,BCDA,BDAC,BDCA,CABD,CADB,CBAD,CBDA,CDAB,CDBA,DACB,DABC,DBAC,DBCA,DCAB,DCBA,共18种坐法.2.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A不坐两头”,则结论如何?[解] 画出树形图:由“树形图”可知,所有坐法为BACD,BADC,BCAD,BDAC,CABD,CADB,CBAD,CDAB,DABC,DACB,DBAC,DCAB,共12种.3.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A,B不相邻”,则结论如何?[解] 画出树形图:由“树形图”可知,所有坐法为ACBD,ACDB,ADBC,ADCB,BCAD,BCDA,BDAC,BDCA,CADB,CBDA,DACB,DBCA,共12种. 利用“树形图”法解决简单排列问题的适用范围及策略(1)适用范围:“树形图”在解决排列元素个数不多的问题时,是一种比较有效的表示方式.(2)策略:在操作中先将元素按一定顺序排出,然后以先安排哪个元素为分类标准进行分类,再安排第二个元素,并按此元素分类,依次进行,直到完成一个排列,这样能做到不重不漏,然后再按“树形图”写出排列.[跟进训练]2.由1,2,3,4这四个数字组成的首位数字是1,且恰有三个相同数字的四位数有( )A.9个 B.12个 C.15个 D.18个B [本题要求首位数字是1,且恰有三个相同的数字,用树形图表示为:由此可知共有12个.]3.A,B,C,D四个民航站之间的直达航线,需要准备多少种不同的飞机票?将它们列出来.[解] 先确定起点,有4种方法,再确定终点,有3种方法.由分步乘法计数原理知,共需要4×3=12种不同的机票.列举如下:起点站 终点站 飞机票类型3 排列数公式的应用 排列数的计算与证明【例3】 (1)计算;(2)证明:=(kmn,k,m,n∈N+).[解] (1)原式==.(2)证明:右边===左边,∴原等式成立. 与排列数相关的方程或不等式【例4】 (1)解方程:;(2)解不等式:.[解] (1)由,得,即,化简得x2-19x+78=0,解得x=6或x=13.∵0(2)原不等式可化为>,即x2-21x+104>0,整理得(x-8)(x-13)>0,∴x<8或x>13.又易得2∴2故x=3,4,5,6,7. 1.排列数的计算方法(1)排列数的计算主要是利用排列数的乘积公式进行,应用时注意:连续正整数的积可以写成某个排列数,其中最大的是排列元素的总个数,而正整数(因式)的个数是选取元素的个数,这是排列数公式的逆用.(2)应用排列数公式的阶乘形式时,一般写出它们的式子后,再提取公因式,然后计算,这样往往会减少运算量.2.解含排列数的方程或不等式的注意点计算排列数或解含有排列数的方程或不等式时,要注意先提取公因式进行化简,然后计算,这样做可以减少运算量中隐含了如下条件:m,n∈N+,m的运算结果为正整数.在解与排列数有关的方程或不等式时,要注意未知数的取值范围.[跟进训练]4.(1)计算;(2)证明:==.[解] (1)法一:.法二:.(2)证明:∵=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2×1,=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2,∴=.又=(n+1)·n!=(n+1)×n×(n-1)×…×3×2×1=(n+1)!=,∴==.1.已知下列问题:①从甲、乙、丙三名同学中选出两名分别参加数学和物理学习小组;②从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动;③从a,b,c,d四个字母中取出2个字母;④从1,2,3,4四个数字中取出2个数字组成一个两位数.其中是排列问题的有( )A.1个 B.2个 C.3个 D.4个B [①是排列问题,因为两名同学参加的活动与顺序有关;②不是排列问题,因为两名同学参加的活动与顺序无关;③不是排列问题,因为取出的两个字母与顺序无关;④是排列问题,因为取出的两个数字还需要按顺序排成一列.]2.4×5×6×…×(n-1)×n=( )A. B.C.n!-4! D.D [4×5×6×…×(n-1)×n中共有n-4+1=n-3个因式,最大数为n,最小数为4,故4×5×6×…×(n-1)×n=.]3.甲、乙、丙三人排成一排照相,甲不站在排头的所有排列种数为( )A.6 B.4 C.8 D.10B [列树形图如下:,共4种.]=________.120 [原式=-+==5×4×3×2×1=120.]>2的解集为________.{n|n>4且n∈N+} [>2得 n>4且n∈N+,所以n>4且n∈N+}.]回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)你能写出排列数公式吗?[提示] =n(n-1)(n-2)·…·(n-m+1),(m,n∈N+,且mn).(2)排列与排列数是一回事吗?[提示] 不是一回事.一个排列是完成一件事的一种方法,排列数是指所有排列的个数.(3)怎样灵活选择两个排列数公式?[提示] =n(n-1)·…·(n-m+1)适用于m已知的排列数的计算以及排列数的方程和不等式.适用于与排列数有关的证明、解方程、解不等式等.课时分层作业(三十六) 排列与排列数公式一、选择题1.89×90×91×92×…×100可表示为( )C [=.]2.计算=( )A.12 B.24 C.36 D.48C [,所以原式==36.]3.若,则n=( )A.1 B.8 C.9 D.10B [∵,∴2n(2n-1)(2n-2)=10n(n-1)(n-2),化简得4n-2=5n-10,则n=8.]4.(多选题)满足-n<7的n的可能取值为( )A.2 B.3 C.4 D.5BC [由-n<7得(n-1)(n-2)-n<7,所以n2-4n-5<0,即-1所以n可以取值3,4.]5.(多选题)下列各式中,等于n!的是( )A. B.C. D.·(n+1)!ACD [=n!=(n+1)!,=n(n-1)!=n!,(n+1)!=·(n+1)·n!=n!.故选ACD.]二、填空题6.=________. [=.]7.如果=15×14×13×12×11×10,那么n=________,m=________.15 6 []8.满足不等式>12的n的最小值为________.10 [由排列数公式得>12,所以(n-5)(n-6)>12,即n2-11n+18>0,解得n>9或n<2,又n≥7,所以n>9,又n∈N+,所以n的最小值为10.]三、解答题9.A、B、C、D四名同学重新换位(每个同学都不能坐其原来的位子),试列出所有可能的换位方法.[解] 假设A、B、C、D四名同学原来的位子分别为1,2,3,4号,树形图如下:换位后,原来1,2,3,4号座位上坐的同学的所有可能排法有:BADC,BCDA,BDAC,CADB,CDAB,CDBA,DABC,DCAB,DCBA,共9种换位方法.10.(1)解不等式;(2)证明:-.[解] (1)由,得<6×,化简得x2-19x+84<0,解得7又∴2由①②及x∈N+得x=8.(2)证明:-,所以-.11.若S=+++…+,则S的个位数字是( )A.0 B.3 C.5 D.8B [∵=120,∴n≥5时的个位数都为零,∴1!+2!+3!+4!=1+2+6+24=33.故S的个位数字为3.]12.(多选题)下列等式正确的是( )A.= B.=(n-2)!=n×n D.=ABD [∵=(n+1)·n·(n-1)·…·(n-m+1),=(n+1)·n·(n-1)·…·(n-m+1),∴=,故A成立.=(n-2)!,故B成立.=n!≠n×n,故C不成立.∵·n(n-1)(n-2)·…·(n-m)=n(n-1)(n-2)·…·(n-m+1)=,故D成立.]13.已知=89,则n的值为________.15 [根据题意,=89,则=90,变形可得,则有,变形可得(n-5)(n-6)=90,解得n=15或n=-4(舍),故n=15.]14.已知自然数n满足,则n=________,=________.4 4 [由得3(n+1)n(n-1)=2(n+2)(n+1)+6(n+1)n,整理得3n2-11n-4=0,由于n∈N+,所以n=4,=4.]15.探讨与的关系,并计算.[解] =(n+1)!=n!,∵=(n+1)·n!=,∴+,即=-,∴=(-+(--)+…+(- )=-=9!-1=362 879.1 / 14.2 排列第1课时 排列与排列数公式学习任务 核心素养1.理解排列的概念,能正确写出一些简单问题的所有排列.(重点) 2.理解排列数公式,能利用排列数公式进行计算和证明.(难点) 1.通过学习排列的概念及排列数公式,培养数学抽象的素养. 2.借助排列数公式进行计算,提升数学运算的素养.在数学竞赛颁奖仪式上,辅导老师和甲、乙两名特等奖获得者合影留念.师生三人站成一排.(1)辅导老师在正中间时,甲在左边和乙在左边是相同的排法吗?(2)三人任意排列有多少种可能的排法?知识点1 排列的概念一般地,从n个不同元素中取出m(mn)个不同的元素,按照__________排成一列,叫作从n个不同元素中取出m个元素的一个排列.知识点2 相同排列的两个条件①两个排列的____完全相同.②元素的排列____相同.1.判断一个具体问题是否为排列问题的关键是什么? 2.由实数组成的排列与数列一样吗? 1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)两个排列的元素相同,则这两个排列是相同的排列. ( )(2)从六名学生中选三名学生参加数学、物理、化学竞赛,共有多少种选法属于排列问题. ( )(3)有十二名学生参加植树活动,要求三人一组,共有多少种分组方案属于排列问题. ( )(4)从3,5,7,9中任取两个数进行指数运算,可以得到多少个幂属于排列问题. ( )(5)从1,2,3,4中任取两个数作为点的坐标,可以得到多少个点属于排列问题. ( )知识点3 排列与排列数公式排列数定义 从n个不同元素中取出m(mn)个不同的元素,所有________的个数叫作从n个不同元素中取出m个元素的排列数排列数表示法全排列 从n个不同元素中取出n个不同的元素(即全部取出)排成一列,叫作n个元素的一个全排列,此时=n(n-1)(n-2)·…·3·2·1阶乘 正整数1到n的连乘积,叫作n的阶乘,用n!表示排列 数公式 乘积式 =_____________________________________阶乘式 =性质 =___,0!=__备注 n,m∈N+,mn3.排列与排列数有何区别? =________.(用数字表示)(2)1×2×3×4×5×6×7×8=________.(用排列数表示)类型1 排列的概念【例1】 判断下列问题是否为排列问题.(1)北京、上海、天津三个民航站之间的直达航线的飞机票的价格(假设来回的票价相同);(2)选2个小组分别去植树和种菜;(3)选2个小组去种菜;(4)选10人组成一个学习小组;(5)选3个人分别担任班长、学习委员、生活委员;(6)某班40名学生在假期相互写信.[思路点拨] 判断是否为排列问题关键是选出的元素在被安排时,是否与顺序有关.若与顺序有关,就是排列问题,否则就不是排列问题.[尝试解答] 1.解决本题的关键有两点:一是“取出的元素不重复”,二是“与顺序有关”.2.判断一个具体问题是否为排列问题,就看取出元素后排列是有序的还是无序的,而检验它是否有序的依据就是变换元素的“位置”(这里的“位置”应视具体问题的性质和条件来决定),看其结果是否有变化,有变化就是排列问题,无变化就不是排列问题.[跟进训练]1.判断下列问题是不是排列问题.(1)从2,3,5,7,9中任取两数作为对数的底数与真数,可得多少个不同的对数值?(2)空间有10个点,任何三点不共线,任何四点不共面,则这10个点共可组成多少个不同的四面体?(3)若从某班学生中选出5名男生和5名女生后进生组成一个学习小组,共有多少种安排方式? 类型2 写出简单问题的所有排列【例2】 (1)从1,2,3,4这四个数字中任取两个不同的数,则可组成不同的两位数有( )A.9个 B.12个 C.15个 D.18个(2)四个人A,B,C,D坐成一排照相有多少种坐法?将它们列出来.[尝试解答] [母题探究]1.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A不坐排头”,则结论如何? 2.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A不坐两头”,则结论如何? 3.(变条件)在本例(2)中,若在条件中再增加一条“A,B不相邻”,则结论如何? 利用“树形图”法解决简单排列问题的适用范围及策略(1)适用范围:“树形图”在解决排列元素个数不多的问题时,是一种比较有效的表示方式.(2)策略:在操作中先将元素按一定顺序排出,然后以先安排哪个元素为分类标准进行分类,再安排第二个元素,并按此元素分类,依次进行,直到完成一个排列,这样能做到不重不漏,然后再按“树形图”写出排列.[跟进训练]2.由1,2,3,4这四个数字组成的首位数字是1,且恰有三个相同数字的四位数有( )A.9个 B.12个 C.15个 D.18个3.A,B,C,D四个民航站之间的直达航线,需要准备多少种不同的飞机票?将它们列出来. 类型3 排列数公式的应用 排列数的计算与证明【例3】 (1)计算;(2)证明:=(kmn,k,m,n∈N+).[尝试解答] 与排列数相关的方程或不等式【例4】 (1)解方程:;(2)解不等式:.[尝试解答] 1.排列数的计算方法(1)排列数的计算主要是利用排列数的乘积公式进行,应用时注意:连续正整数的积可以写成某个排列数,其中最大的是排列元素的总个数,而正整数(因式)的个数是选取元素的个数,这是排列数公式的逆用.(2)应用排列数公式的阶乘形式时,一般写出它们的式子后,再提取公因式,然后计算,这样往往会减少运算量.2.解含排列数的方程或不等式的注意点计算排列数或解含有排列数的方程或不等式时,要注意先提取公因式进行化简,然后计算,这样做可以减少运算量中隐含了如下条件:m,n∈N+,m的运算结果为正整数.在解与排列数有关的方程或不等式时,要注意未知数的取值范围.[跟进训练]4.(1)计算;(2)证明:==. 1.已知下列问题:①从甲、乙、丙三名同学中选出两名分别参加数学和物理学习小组;②从甲、乙、丙三名同学中选出两名同学参加一项活动;③从a,b,c,d四个字母中取出2个字母;④从1,2,3,4四个数字中取出2个数字组成一个两位数.其中是排列问题的有( )A.1个 B.2个 C.3个 D.4个2.4×5×6×…×(n-1)×n=( )A. B.C.n!-4! D.3.甲、乙、丙三人排成一排照相,甲不站在排头的所有排列种数为( )A.6 B.4 C.8 D.10=________.>2的解集为________.回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)你能写出排列数公式吗?(2)排列与排列数是一回事吗?(3)怎样灵活选择两个排列数公式?1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【学霸笔记:同步精讲】第4章 4.2 第1课时 排列与排列数公式 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1.docx 第4章 4.2 第1课时 排列与排列数公式(教师版).docx