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某类计数问题的解析
例:7个相同的小球放入4个不同的盒子里,每个盒子至少放一个,一共有多少种情况?
分析:因为小球是相同的,所以小球之间没有区别,四个盒子可以看成A、B、C、D。
解法一:每个盒子至少要放一个小球,所以我们可以先在4个盒子里每个盒子先放一个小球,这样就能先满足题目要求,这时候我们只要考虑剩下的3个小球什么放了,把3个相同的小球放到4个不同的盒子里,用数学的方法就是把3分拆成4个自然数之和。
3=3+0+0+0 此拆法对应4种放法,只要把3个小球确定放在哪个盒子,剩下的3个盒子都是放0个小球。3个小球可以放在A也可以放在B或者C和D。所以有4种方法。
3=2+1+0+0。从4个盒子里先取出2个来放2和1。需要考虑顺序,可以这样想一下,先取的盒子放2,后取的盒子放1,所以需要考虑顺序,剩下的2个盒子放2个0,没有影响。所以有 =12种。
3=1+1+1+0,此拆法和第一类类似,只要考虑0的位置即可,同理有4种放法。
把3拆成4个数之和没有其它拆法了,分拆的时候按照从大到小或者从小到的原则。
所以答案为:4+12+4=20种。
此种方法是在先满足题目前提下进行分拆计数,要是直接把7拆成4个数之和的话,每个数都必须不小于1,不过要拆的数越大,分拆起来就越困难。,所以我们先满足题目条件每个盒子分先一个,这样能使分拆的数之和减小一些。注意,每个盒子先分了一个后,满足了题目条件,所以分拆出来的数最小可以为0了。
解法二:我们无外就是要把7分拆成4个数之和,且每个数都不能小于1。
首先可以把7=1+1+1+1+1+1+1,可是这样是7个数相加,有6个加号,我们需要的是4个数相加,也就是只要3个加号。那我们可以尝试着把其中一些加号去掉,由6个加号变成3个加号,比如说:去掉前面3个加号,则可以写成7=4+1+1+1,需要去掉3个,那么一共有多少种去法呢?肯定是从6个中任意取3个去掉,那么关键问题是排列还是组合呢?我们可以这样设想,去掉3个加号得到的4个数字就是按顺序对应着A、B、C、D四个盒子,假设去的前面3个加号,不管怎么改变顺序,去掉的都是这3个加号,得到的都是7=4+1+1+1,所以和顺序无关,是个组合问题 =20种。
练习:三所学校组织一次联欢晚会,共演出14个节目。如果每校至少演出3个节目,那么这三所学校演出节目数的不同情况共有多少种?
方法一:提示:14-3×3=5 关键还是看5分拆成3个数之和。
方法二:我们还是想把数字分拆成1的形式,不过现在每个学校至少要演出3个节目,所以我们可以先每个学校分2个节目,这样剩下14—3×2=8,这时候考虑8=1+1+1+1+1+1+1+1,需要把8分拆成3个数之和,7个加号只需要保留2个,或者考虑去掉5个。
答案:21种。
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