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高级数学 · 课程

计算含固定位置的排列

像偶数,或某人必须坐在一端这样的条件,会悄悄让原本看似正确的方法出错。

本页内容
  1. 先填有限制的位置是怎样运作的?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

当排列中某个位置有条件时,先填那个位置,再填其余位置。这样每个位置的选择数一目了然,也是避免在排列与组合中多算或少算的最可靠方法。

这一课接着判断顺序是否重要,因为这里所有例子都是有顺序的排列。

先填有限制的位置是怎样运作的?

把每个位置看作一个方格,在每个方格上写出选择数,然后相乘。

  1. 画出方格,每个位置一格。
  2. 找出有限制的方格(偶数末位、必须排第一的人、必须在中间的字母)。
  3. 先填它,只计算满足条件的选择。
  4. 其余方格从左到右填,每次选择数减少,因为对象不能重复使用。
  5. 相乘。

如果一个对象固定在某个位置,且所有对象都不同,其余 n − 1 个对象自由排列:(n − 1)!。

例题

用数字 1 到 9,每个数字最多用一次,可以组成多少个 4 位偶数?

**步骤 1,方格:**共有 4 个方格。末位必须是偶数。

**步骤 2,先填有限制的方格:**可用的偶数是 2、4、6、8,所以末位有 4 种选择。

**步骤 3,其他方格:**首位还剩 8 个数字,第二位 7 个,第三位 6 个。

步骤 4,相乘:

4 × 8 × 7 × 6 = 4 × 336 = 1344

**检查(另一条路):**用总数减去奇数的个数。总数 = 9 × 8 × 7 × 6 = 3024。奇数:末位有 5 个奇数可选,其余 8 × 7 × 6 = 336,所以 5 × 336 = 1680。于是 3024 − 1680 = 1344。两条路吻合。

要留意的错误

一种常见的失误,是从左到右填方格,到最后才想起条件。

**错误答案:**9 × 8 × 7 × 4 = 2016

学生先自由填前三位,再说“末位有 4 个偶数”。

这是错的,因为前三位可能已经用掉了一些偶数。末位剩下几个选择,取决于前面发生了什么,所以并没有一个固定的 4。先填末位就能消除这个问题。

**更正:**末位 4 种,然后 8 × 7 × 6,得 1344。

自我检测

1. 五个人排成一行,某一个人必须站在正中间,有多少种排法?

查看答案

中间位置已固定,其余 4 人在另外 4 个位置自由排列:4! = 24。

2. 用数字 1 到 7,数字不重复,可以组成多少个 4 位奇数?

查看答案

末位必须是奇数:1、3、5 或 7,共 4 种选择。其他方格为 6 × 5 × 4。4 × 6 × 5 × 4 = 480。

3. 把单词 MATHS 的 5 个字母排成一行,每个字母用一次。有多少种排法以辅音字母开头?

查看答案

只有 A 是元音,所以首位有 4 个辅音可选。其余 4 个字母排在 4 个位置,有 4! = 24 种。4 × 24 = 96。

检查:总数 5! = 120,以 A 开头的有 24 种,所以 120 − 24 = 96。

接下来学什么

接下来看看当你是选出一组而不是排列时,条件怎样发挥作用:计算有限制条件的选取。然后试做综合练习。

在课堂上会用方格法的学生,遇到新题时有时还是会先填错方格。线上一对一附加数学补习的老师可以陪你练习这第一步,直到成为习惯。

常见问题

为什么要先填有限制的位置?

有限制的位置可用的选择较少,这些选择必须在其他位置用掉它们之前先确定。如果先填没有限制的位置,就不知道有限制的位置还剩多少个有效选择。先填它,每次得到的选择数都是固定的。

如果有两个位置都有限制怎么办?

先填限制最多的位置,如果限制共用某些对象,就分情况。例如一个数必须是偶数且首位不能是零,末位和首位都重要,答案可能需要按末位分成两种情况。

固定一个位置会改变阶乘吗?

会。如果 n 个不同对象中有一个固定在某个位置,其余 n − 1 个对象可以在剩下的 n − 1 个位置上自由排列,共 (n − 1)! 种。5 个人排成一行,其中一人固定在左端,就是 4! = 24。

更新于:

下一步

如果乘法步骤没问题,但填位置的顺序总是出错,一对一的老师可以找出你的计数在哪一步失去了选择。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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