排列(permutation)计算顺序重要的排法,组合(combination)计算顺序不重要的选法。**计算之前先问一个问题:如果我把选出的两个对象对调,结果是否不同?**这个判断出现在排列与组合每道题的开头。
两个公式有什么不同?
在 n 个不同对象中选 r 个:
- **nPr = n × (n − 1) × …,共 r 个因数。**例如 8P3 = 8 × 7 × 6 = 336。
- **nCr = nPr / r!。**例如 8C3 = 336 / 6 = 56。
除以 r! 是为了去掉同一组的不同顺序。3 个人可以排成 3 × 2 × 1 = 6 种顺序,所以在排列中每一组被算了 6 次。
一个可靠的方法
- 找出被选的是什么(人、数字、字母、卡片)。
- **在脑中对调两个对象。**出现新结果,说明顺序重要,用 nPr。结果相同,说明顺序不重要,用 nCr。
- **检查是否可重复。**上面的公式假设每个对象最多用一次。如果题目允许重复,就改用乘法原理。
- 用约分计算,然后检查 nCr 是否小于 nPr。
例题
一个俱乐部有 8 名成员。求以下情况的方法数:(a) 选出一名主席、一名秘书和一名财政,(b) 选出一个 3 人委员会。
**(a):**三个职位不同,所以把阿妮和本对调会改变谁是主席。顺序重要。
8P3 = 8 × 7 × 6 = 336
**(b):**3 人委员会不论名字按什么顺序写,都是同一个委员会。顺序不重要。
8C3 = (8 × 7 × 6) / (3 × 2 × 1) = 336 / 6 = 56
**检查:**每个委员会可以担任三个职位,共 3! = 6 种方式,56 × 6 = 336。两个答案吻合。
要留意的错误
一种常见的失误,是觉得排列“更完整”就用排列。
**题目:**从 9 本不同的书中选 4 本带去旅行,有多少种选法?
**错误答案:**9P4 = 9 × 8 × 7 × 6 = 3024
这些书只是被选出来,并没有按顺序摆放,所以带《代数、生物、化学、物理》与带《物理、化学、生物、代数》是一样的。3024 把每组 4 本书算了 4! = 24 次。
**更正:**9C4 = 3024 / 24 = 126。
自我检测
先判断顺序是否重要,再计算。
1. 从 6 名学生中选 2 人担任职责相同的班长,有多少种选法?
查看答案
职责相同,所以顺序不重要。6C2 = (6 × 5) / 2 = 15。
2. 六名选手参加比赛,金、银、铜牌有多少种颁发方式?
查看答案
三种奖牌不同,所以顺序重要。6P3 = 6 × 5 × 4 = 120。
3. 教练从 11 名球员中选出 5 人组成球队,有多少种不同的球队?
查看答案
只有球员的组合重要。11C5 = (11 × 10 × 9 × 8 × 7) / 120 = 55 440 / 120 = 462。
接下来学什么
当这个判断变成习惯后,继续学习计算含固定位置的排列,再用综合练习测试自己。免计算器解题训练器可以帮助练习约分。
有些学生这里每一步计算都会,却读错了长题目所描述的情境。线上一对一附加数学补习的老师可以准确看到你是怎样读题的。