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高级数学 · 主题

排列与组合

计数题像文字谜题,很难一下子判断该先用哪种方法。

本页内容
  1. 你需要先具备什么基础?
  2. 定位例题
  3. 应该按什么顺序学习?
  4. 哪些陷阱最容易让学生出错?
  5. 怎样使用练习?

这个模块讲的是计算某件事有多少种做法:把人或数字按顺序排列(排列,permutations),以及选出一组而不在意顺序(组合,combinations)。整个模块贯穿一个想法:先判断顺序是否重要,再判断有没有条件限制选择。

请到 Cambridge 官网查看最新的 Additional Mathematics 0606 课程大纲,确认你所考年份的具体内容,包括包含哪些计数情境和提供哪些公式。我们的附加数学学习指南展示了这个模块在整体中的位置。

你需要先具备什么基础?

你需要懂阶乘(5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120)、乘法原理(分阶段完成一件事,先有 3 种选择再有 4 种选择,共有 3 × 4 = 12 种结果),并且约分要熟练。如果不用计算器约分长串乘积还很慢,可以用免计算器解题训练器多练习。

定位例题

一个社团有 8 名学生。求 (a) 选出 3 人参加一次活动的方法数,以及 (b) 选出 3 人并安排到三个有编号的座位上的方法数。

**(a) 顺序不重要:**由阿妮、本和昌组成的小组,与由昌、阿妮和本组成的小组是同一组。所以用组合:8C3 = (8 × 7 × 6) / (3 × 2 × 1) = 336 / 6 = 56。

**(b) 顺序重要:**每组 3 人可以坐成 3! = 6 种方式,所以答案是 56 × 6 = 336。这就是排列 8P3 = 8 × 7 × 6 = 336。

**检查:**336 / 6 = 56,两个答案吻合。nPr = nCr × r! 这个关系值得记住,因为计数题经常就是先选取、再排列。

应该按什么顺序学习?

  1. 判断顺序是否重要:每道题的第一个决定,它决定用 nPr 还是 nCr。
  2. 计算含固定位置的排列:先填有限制的位置,可以避免大多数错误。
  3. 计算有限制条件的选取:用分情况的方法处理“恰好”“至少”“必须包括”。
  4. 用补集简化计数:减去不要的结果,而不是把一长串情况加起来。
  5. 解释所提出方法中的重复计数:检验一个听起来合理的方法是否把某些结果算了不止一次。

然后做综合练习。每天学一课,周末做练习,是稳定的节奏。

哪些陷阱最容易让学生出错?

  • 把 nPr 用在只选一组的情况,而题目问的只是选了谁,不是谁做什么。
  • 先填没有限制的位置,结果发现有限制的位置已经没有选择了。
  • 该相乘时却相加,例如同时选 2 个女生和 3 个男生。
  • 在“至少”题中漏掉一种情况,或把某种情况算了两次。
  • 相信听起来合乎逻辑的方法,例如“先选一个特殊的人”,实际上某些组被算了不止一次。

每一课都会完整展示其中一种错误,然后加以纠正。

怎样使用练习?

每道题先在纸上做,计算之前先写一行字说明顺序是否重要。然后打开答案,对照方法和数字。如果你想记录错误并日后回头复习,错题记录与重测队列就是为此设计的。

如果想得到老师一对一的帮助,请看我们的线上附加数学补习。

资料来源

  1. Cambridge IGCSE Additional Mathematics 0606 课程大纲页面

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