在实际生活中,我们常遇到这样的问题,就是要把一些事物排在一起,构成一列,计算有多少种排法,这就是排列问题。在排列的过程中,不 仅与参加排列的事物有关,而且与各事物所在的先后顺序有关。
为了给出排列问题的一般解法,我们给出排列的定义及计数公式。 一般的,从 n 个不同的元素中,每次任取出 m 个(m≤n)不同的元素,按照 一定的顺序排成一列,叫做从 n 个不同的元素中任取出 m 个元素的一个 排列,简称 m 元排列。
排列的基本问题是计算排列的总个数,就是所谓的“排列数”。
按照排列的定义,做一个 m 元的排列由 m 个步骤完成:
第一步:从 n 个不同元素中任取一个元素排在第一位,有 n 种方法;
第二步:从剩下的 n - 1 个元素中任取一个元素排在第二位,有 n - 1 种方法;
……
第 m 步:从剩下的 n -(m - 1)个元素中任取一个元素排在第 m 个位 置,有 n - m 1 种方法。
根据乘法原理,利用给定的 n 个不同元素做 m 个不同元素的排列的 方法数是:
n ×(n - 1)×(n - 2)×(n - 3)× … ×(n - m 1)。
实例
用 4、5、6、7 可以组成多少个没有重复数字的四位数?
思路解析
这个问题是四个元素的全排列。 所以,根据排列数公式,可以得出四位数的个数是:
4 × 3 × 2 × 1 = 24。
这 24 个四位数是:
4567,4576,4657,4675,4756,4765;
5467,5476,5674,5647,5764,5746;
6457,6475,6547,6574,6745,6754;
7456,7465,7546,7564,7645,7654。
答:用 4、5、6、7 可以组成 24 个没有重复数字的四位数。
拓展练习一
用 1、2、3、4、5、6、7 可以组成多少个没有重复数字的四位数?
答案提示
这是一个从 7 个元素中取 4 个元素的排列问题,可以知 道 n = 7,m = 4。
由排列数公式,共可组成: 7 × 6 × 5 × 4 = 840(个)。
答:用 1、2、3、4、5、6、7 可以组成 840 个没有重复数字的四位数。
拓展练习二
有 5 本不同的书,7 名同学去借,每人最多借一本,书全部 借出去,一共有多少种不同的借法?
答案提示
把 5 本书借给 7 名同学,可以理解为把 5 个元素放在 7 个不同位置的排列问题 ,可以知道:
n = 7,m = 5。
由排列数公式,共可有 7 × 6 × 5 × 4 × 3 = 2520(种)不同的借法。
拓展练习三
(1)幼儿园里有 6 名小朋友去坐 3 把不同的椅子(每人只 能坐一把),有多少种不同的坐法? (2)幼儿园有 3 名小朋友去坐 6 把不同的椅子(每人只能坐一 把),有多少种不同的坐法?
答案提示
(1)6 名小朋友去坐 3 把不同的椅子,可以理解为把 3 把 不同的椅子分给 6 个小朋友的排列问题,可以知道 n = 6,m = 3。由排列 数公式,共有 6 × 5 × 4 = 120(种)不同的坐法。
(2)3 名小朋友去坐 6 把不同的椅子,可以理解为把 3 名小朋友分给 6 把不同的椅子的排列问题,可以知道 n = 6,m = 3。由排列数公式,共有 6 × 5 × 4 = 120(种)不同的坐法。