在公务员考试的行政职业能力测验中,数学运算一直是重头戏,而数学运算中有许多问题都有着一定的难度,使得一些考生望而却步。下面讨论的排列组合问题就是难点之一。当然,万变不离其宗,掌握问题本质,再难的问题都可以迎刃而解。为帮助考生掌握快速答题技巧,华图教研中心公务员考试辅导专家王永恒老师结合多年辅导经验,向考生们介绍一个比较常见也非常有效的解决排列组合问题的方法:插板法。
插板法是用于解决“相同元素”分组问题,且要求每组均“非空”,即要求每组至少一个元素;若对于 “可空”问题,即每组可以是零个元素,又该如何解题呢?
下面先给各位考生看一道题目:
例1.现有10个完全相同的球全部分给7个班级,每班至少1个球,问共有多少种不同的分法?
【解析】题目中球的分法共三类:
第一类:有3个班每个班分到2个球,其余4个班每班分到1个球。其分法种数为。
第二类:有1个班分到3个球,1个班分到2个球,其余5个班每班分到1个球。其分法种数。
第三类:有1个班分到4个球,其余的6个班每班分到1个球。其分法种数。
所以,10个球分给7个班,每班至少一个球的分法种数为:。
从上面解题过程来看,对这类问题进行分类计算,比较繁琐,若是上题中球的数目较多处理起来将更加困难,因此我们需要寻求一种新的模式解决问题,我们创设这样一种虚拟的情境——插板。
将10个相同的球排成一行,10个球之间出现了9个空档,现在我们用“挡板”把10个球隔成有序的7份,每个班级依次按班级序号分到对应位置的几个球(可能是1个、2个、3个、4个),借助于这样的虚拟“挡板”分配物品的方法称之为插板法。
由上述分析可知,分球的方法实际上为挡板的插法:即是在9个空档之中插入6个“挡板”(6个挡板可把球分为7组),其方法种数为。
由上述问题的分析可看到,这种插板法解决起来非常简单,但同时也提醒各位考生,这类问题模型的适用前提相当严格,必须同时满足以下3个条件:
①所要分的元素必须完全相同;
②所要分的元素必须分完,决不允许有剩余;
③参与分元素的每组至少分到1个,决不允许出现分不到元素的组。
下面再给各位看一道例题:
例2.有8个相同的球放到三个不同的盒子里,共有( )种不同方法.
A.35 B.28 C.21 D.45
【解析】这道题很多同学错选C,错误的原因是直接套用上面所讲的“插板法”,而忽略了“插板法”的适用条件。例2和例1的最大区别是:例1的每组元素都要求“非空”,而例2则无此要求,即可以出现空盒子。
其实此题还是用“插板法”,只是要做一些小变化,详解如下:
设想把这8个球一个接一个排起来,即 ,共形成9个空档(此时的空档包括中间7个空档和两端2个空档),然后用2个挡板把这8个球分成3组,先插第一个挡板,由于可以有空盒,所以有9个空档可以插;再插第二个板,有10个空档可以插,但由于两个板是不可分的(也就是说当两个挡板相邻时,虽然是两种插法,但实际上是一种分法),所以共种。
例3.(1)已知方程,求这个方程的正整数解的个数。
(2)已知方程,求这个方程的非负整数解的个数。
【解析】(1)将20分成20个1,列出来:1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1在这20个数中间的19个空中插入2个板子,将20分成3部分,每一部分对应“1”的个数,按顺序排成;;;即是正整数解。故正整数解的个数为,解法非常简单。
(2)此题和例2的解法完全相同,请各位考生自己考虑一下。
从以上例题的分析来看,在利用“插板法”解决这种相同元素排列组合问题时,一定要注意“空”与“不空”的分析,防止掉入陷阱。例3的两题相比较,可以很明显地看出“空”与“不空”的区别。
“非空”问题插板法题目原型为:设有个相同元素,分成()组,每组至少一个元素的分组方法共有;“可空”问题插板法问题原型为:设有个相同元素,分成()组,则分组方法共有种方法(对于“可空”问题,只要记住公式即可,不要求掌握原理)。
练习:有10级台阶,分8步走完。每步可以迈1级、2级或3级台阶,有多少种走法?(答案为)
老子曰:夫物芸芸,各复归其根,归根曰静,静曰复命。在考生平时的学习中,应当学会寻找共性,寻找根源,从本质上理解归纳各种问题,这样才能准确把握问题的突破口,提高解决问题的能力。祝各位考生备考顺利,在国考中取得理想的成绩!