数学广角——搭配(二)

官方数学老师·15 页·入门(第一次接触这个概念)·0 次浏览·2 天前
组合数学有序思考生活应用小学数学

数学广角——搭配(二)

看完这组图解,你会用列举法解决搭配问题,做到不重复不遗漏

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数学广角——搭配(二)

看完这组图解,你会用列举法解决搭配问题,做到不重复不遗漏

1第 1 页 · 数学广角——搭配(二)

从穿衣吃饭说起

早上妈妈给你3件上衣、2条裤子,让你挑一身出门,你打算怎么配?

什么是搭配
把不同东西两两配在一起,选衣服、点菜都算
搭配方案不止一种
同一件上衣可以配不同的裤子,结果有好几种
按顺序想不漏
先固定一件上衣,再依次配每条裤子
早餐挑豆浆还是牛奶对应 →数学搭配

豆浆配油条、牛奶配面包,就是两种搭配方案

2第 2 页 · 从穿衣吃饭说起

搭配与排列的关系

上节课我们从穿衣、吃饭聊到,原来每件小事背后都藏着不少种选法。这节课我们把这些生活经验整理一下,弄清楚「搭配」到底是什么意思,又该怎么把它数清楚。

搭配的含义
从不同类别中各选一个,凑成一对或一组
搭配的条件
至少要有两类事物,而且必须从每类中各选一个
种数怎么算
把每类的可选数量依次乘起来
点餐选主菜配饮品对应 →搭配的两类对象

主菜是一类、饮品是一类,各挑一种就凑成一份完整搭配

m×nm \times n
3第 3 页 · 搭配与排列的关系

列表法的步骤

用表格把所有的搭配方案一个不漏地列出来,一共要分四步走。

1
画好表格
先想清楚行和列分别放什么,把骨架搭起来
2
固定一个
把第一个位置的物品钉住,依次搭配第二个位置
3
换下一个
把第一个换成新的,第二个位置再全部重搭一遍
4
数清结果
表格里填了几行,就代表有几种搭配方案
4第 4 页 · 列表法的步骤

列表法示例

从左往右读:先选十位(3 种),再配个位(2 种),最后汇总。

图解渲染中…
B先固定十位,把所有可能列出来,避免遗漏D3 种十位 × 2 种个位 = 6 种搭配
5第 5 页 · 列表法示例

画连线图的方法

用图把每种搭配画出来,比列表更直观。

1
写出所有要素
把要搭配的两组东西全部写出来,一样都不漏
2
分成左右两列
一组在左、一组在右,中间留空方便拉线
3
逐个画线相连
左边的每个都跟右边每个连一条线,不重不漏
4
数清所有线条
有几条线就有几种搭配
6第 6 页 · 画连线图的方法

连线图示例

左列是 3 种水果,右列是 2 种餐具,从每个水果向每个餐具各画一条线,线数就是搭配数。

图解渲染中…
a1左列节点:水果这一组(共 3 种)c1右列节点:餐具这一组(共 2 种)a3每条连线代表一种搭配方式
7第 7 页 · 连线图示例

什么是不重复搭配

上页我们用列表法搭出了所有两位数。你有没有想过:十位和个位用了同一个数字,比如'11'、'22',到底算不算一个合格的搭配?这就涉及到「不重复」的规则。

不重复的含义
搭配时,每个数字只能被选出一次,不能在同一位置重复使用
两位数的约束
十位上的数字和个位上的数字不能相同
为什么要排除
像11、22这样的数虽然写得像两位数,但数字重复了一次
排队每人占一格对应 →不重复搭配

每个位置只能站一个人,不能让同一人占两个位置

8第 8 页 · 什么是不重复搭配

列举两位数的方法

用列表法把两位数一个不漏地写出来,关键在按顺序、分层来。

1
定十位
先从数字里选一个放在十位
2
配个位
把剩下的数字逐个放在个位上
3
换十位
换一个数字当十位,再配一轮个位
4
查无漏
数一数,确认所有搭配都写到了
9第 9 页 · 列举两位数的方法

数字搭配图

左边两个数字是十位的选择,右边三个是个位的选择,连线就是一种搭配结果。

图解渲染中…
T1十位只能选1或2,0开头不算两位数U0个位可以是0、1、2,0放末尾合法
10第 10 页 · 数字搭配图

系统列举 vs 分类计数

两种有序方法都好用,但用法时机不一样——别再混为一谈。

系统列举
  • 把所有可能一一列出来
  • 数量少时最稳最直观
  • 不重不漏靠有序排列
  • 看得见、算得清
分类计数
  • 先定类型,再逐类数
  • 数量多时按类拆解
  • 每类算准,最后相加
  • 靠的是结构与规律
数目少、列得过来就用系统列举;数目大、找规律时用分类计数。两条路都要走有序。
11第 11 页 · 系统列举 vs 分类计数

分类计数图解

从左往右读:先看可用数字 → 固定十位 → 三类分支各自组合 → 相加得总数。

图解渲染中…
B分叉点:把十位数字固定,逐类讨论F每类下个位从剩下两个里选,得 2 个
12第 12 页 · 分类计数图解

搭配问题小测验

点击作答

用数字卡片1、2、3,每张卡片只能用一次,能组成多少个不同的两位数?

13第 13 页 · 搭配问题小测验

搭配方法总结

  • 搭配要诀:不重复、不遗漏
  • 列表法清晰、连线图直观、分类计数省力
  • 元素越多,越要靠分步和分类
  • 没有最好的方法,只有最合适的方法
延伸主题:搭配中的乘法原理三件衣服的搭配问题组合与排列的区别
14第 14 页 · 搭配方法总结

课后思考

先自己想一想,再点开参考答案看看思路对不对。

1列表法和连线图这两种方法,各适合什么场景?

参考答案列表法适合物品较多、需要精确计数的场景;连线图适合件数少、要直观看出搭配过程的场景。

2早餐选一种主食、一种饮料、一种水果,各有3种可选,共有几种搭配?

参考答案3×3×3=27种。这是把两组搭配扩展到三组,方法不变——按顺序一组一组配起来。

3如果允许重复选同一件上衣,这还算搭配问题吗?搭配的核心是什么?

参考答案算。搭配的核心是按规则把所有情况都列出来,规则可以变,但'不遗漏、不重复'的原则不变。

15第 15 页 · 课后思考
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