2019-2020年高中数学 1.2 1（加法原理、乘法原理）以及排列、组合的概念教案 新人教A版选修选修2-3.doc

2019-2020年高中数学 1.2 1（加法原理、乘法原理）以及排列、组合的概念教案 新人教A版选修选修2-3教学目标 1.正确理解排列、组合的意义 2.掌握写出所有排列、所有组合的方法，加深对分类讨论方法的理解 3.发展学生的抽象能力和逻辑思维能力 教学重点与难点 重点：正确理解两个原理（加法原理、乘法原理）以及排列、组合的概念 难点：区别排列与组合 教学过程设计 师：上节课我们学习了两个基本原理，请大家完成以下两题的练习： （用投影仪出示） 1.书架上层放着50本不同的社会科学书，下层放着40本不同的自然科学的书 （1）从中任取1本，有多少种取法? （2）从中任取社会科学书与自然科学书各1本，有多少种不同的取法? 2.某农场为了考察三个外地优良品种A，B，C，计划在甲、乙、丙、丁、戊共五种类型的上地上分别进行引种试验，问共需安排多少个试验小区? （全体同学参加笔试练习） 4分钟后，找一同学谈解答和怎样思考的? 生：第1（1）小题从书架上任取1本书，有两类办法，第一类办法是从上层取社会科学书，可以从50本中任取1本，有50种方法；第二类办法是从下层取自然科学书，可以从40本中任取1本，有40种方法根据加法原理，得到不同的取法种数是50+4090第（2）小题从书架上取社会科学、自然科学书各1本（共取出2本），可以分两个步骤完成：第一步取一本社会科学书，第二步取一本自然科学书，根据乘法原理，得到不同的取法种数是：50402 000第2题说，共有A，B，C三种优良品种，而每个品种在甲类型土地上实验有三个小区，在乙类型的土地上有三个小区所以共需3515个实验小区 师：学习了两个基本原理之后，继续学习排列和组合，什么是排列?什么是组合?这两个问题有什么区别和联系?这是我们讨论的重点先从实例入手： 1.北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线，需要准备多少种不同飞机票? 希望同学们设计好方案，踊跃发言 生甲：首先确定起点站，如果北京是起点站，终点站是上海或广州，需要制2种飞机票，若起点站是上海，终点站是北京或广州，又需制2种飞机票；若起点站是广州，终点站是北京或上海，又需要2种飞机票，共需要2+2+26种飞机票 师：生甲用加法原理解决了准备多少种飞机票问题能不能用乘法原理来设计方案呢? 生乙：首先确定起点站，在三个站中，任选一个站为起点站，有3种方法即北京、上海、广泛任意一个城市为起点站，当选定起点站后，再确定终点站，由于已经选了起点站，终点站只能在其余两个站去选那么，根据乘法原理，在三个民航站中，每次取两个，按起点站在前、终点站在后的顺序排列不同方法共有326种 师：根据生乙的分析写出所有种飞机票 生丙：（板演） 在航海中，船舰常以“旗语”相互联系，即利用不同颜色的旗子发送出各种不同的信号如有红、黄、绿三面不同颜色的旗子，按一定顺序同时升起表示一定的信号，问这样总共可以表示出多少种不同的信号? 请同学们谈谈自己的想法 生丁：事实上，红、黄、绿三面旗子按一定顺序的一个排法表示一种信号，所以不同颜色的同时升起可以表示出来的信号种数，也就是红、黄、红这三面旗子的所有不同顺序的排法总数 首先，先确定最高位置的旗子，在红、黄、绿这三面旗子中任取一个，有3种方法； 其次，确定中间位置的旗子，当最高位置确定之后，中间位置的旗子只能从余下的两面旗中去取，有2种方法 乘下那面旗子，放在最低位置 根据乘法原理，用红、黄、绿这三面旗子同时升起表示出所有信号种数是： 3216（种） 师：根据生丁同学的分析，写出三面旗子同时升起表示信号的所有情况（包括每个位置情况） 生戊：（板演） 师：第三个实例，请全体同学都参加设计，把所有情况（包括每个位置情况）写出来 由数字1，2，3，4可以组成多少个没有重复数字的三位数?写出这些所有的三位数 （教师在教室巡视，过3分钟找一个同学板演） 根据乘法原理，从四个不同的数字中，每次取出三个排成三位数的方法共有 43224（个） 师：请板演同学谈谈怎样想的? 生：第一步，先确定百位上的数字在1，2，3，4这四个数字中任取一个，有4种取法 第二步，确定十位上的数字当百位上的数字确定以后，十位上的数字只能从余下的三个数字去取，有3种方法 第三步，确定个位上的数字当百位、十位上的数字都确定以后，个位上的数字只能从余下的两个数字中去取，有2种方法 根据乘法原理，所以共有43224种 师：以上我们讨论了三个实例，这三个问题有什么共同的地方? 生：都是从一些研究的对象之中取出某些研究的对象 师：取出的这些研究对象又做些什么? 生：实质上按着顺序排成一排，交换不同的位置就是不同的情况 师：请大家看书，第页、第行我们把被取的对象叫做双元素，如上面问题中的民航站、旗子、数字都是元素 上面第一个问题就是从3个不同的元素中，任取2个，然后按一定顺序排成一列，求一共有多少种不同的排法，后来又写出所有排法第二个问题，就是从3个不同元素中，取出3个，然后按一定顺序排成一列，求一共有多少排法和写出所有排法第三个问题呢? 生：从4个不同的元素中，任取3个，然后按一定的顺序排成一列，求一共有多少种不同的排法，并写出所有的排法 师：请看课本，第页，第行，一般地说，从n个不同的元素中，任取m（mn）个元素（本章只研究被取出的元素各不相同的情况），按着一定的顺序排成一列，叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列 按着这个定义，结合上面的问题，请同学们谈谈什么是相同的排列?什么是不同的排列? 生：从排列的定义知道，如果两个排列相同，不仅这两上排列的元素必须完全相同，而且排列的顺序（即元素所在的位置）也必须相同两个条件中，只要有一个条件不符合，就是不同的排列 如第一个问题中，北京广州，上海广州是两上排列，第三个问题中，213与423也是两个排列 再如第一个问题中，北京广州，广州北京；第二个问题中，红黄绿与红绿黄；第三个问题中231和213虽然元素完全相同，但排列顺序不同，也是两个排列 师：还需要搞清楚一个问题，“一个排列”是不是一个数? 生：“一个排列”不应当是一个数，而应当指一件具体的事如飞机票“北京广州”是一个排列，“红黄绿”是一种信号，也是一个排列如果问飞机票有多少种?能表示出多少种信号只问种数，不用把所有情况罗列出来，才是一个数前面提到的第三个问题，实质上也是这样的 师：下面我们进一步讨论： 1.在北京、上海、广州三个民航站之间的直达航线，有多少种不同的飞机票价与准备多少种不同的飞机票，有什么区别? 2.某班某小组五名同学在暑假互相都通信一次，打电话一次，通信的封数与打电话的次数是否一致? 3.有四个质数2，3，5，7两两分别作加法、减法、乘法、除法，所得到的和、差、积、商是否相同? 生A：我回答第1个问题前边已经讨论过有要准备6种飞机票，但票价只有三种，北京上海与上海北京，北京广州与广州北京，上海广州与广州上海票价是一样的，共有3种票价 生B：我回答第2个问题举个例子，张玉同学给李刚同学写信，李刚同学给张玉同学写信，这样两封信才算彼此通一次信而两人通一次电话，无论是张玉打给李刚的，还是李刚打给张玉的，两个人都同时参与了，彼此通了一次电话 师：那么通了多少封信?打了多少次电话? 生C：五个人都要给其他四位同学写信，5420封关于打电话次数，我现在数一数：设五名同学的代号是a，b，c，d，e则ab，ac，ad，ae，be，bd，be，cd，ce，de共十次 生D：我回答第3个问题减法与除法所得的差和商个数是同一个数，因为被减数与减数，被除数与除数交换位置所得的差与商是不同的加法与乘法所得的和与积个数是同一个数，根据加法、乘法交换律，被加数与加数，被乘数与乘数交换位置，和与积不受影响 师：有多少个差与商?有多少个和与积? 生E：2，3，5，7都可以做被减数和被除数，对于每一个被减数（或被除数）都对应着有3个数作减数（或除数），共有4312个差或商把交换位置的情况除去，就是和或积的数字，即1226 师：以上三个问题六件事，有什么共同点?再按类分，类与类之间有什么区别?区别在哪里? 生：都是从一些元素中，任取某些元素的问题 可以分两类一类属于前边学过的排列问题，即取出的元素要“按照一定的顺序排成一列”，只要交换位置，就是不同的排列前边三个问题中的飞机票、通信封数、减法与除法运算的结果都属于这一类另一类是取出的元素，不必管顺序，只有取不同元素时，才是不同的情况，如飞机票价，打电话次数、加法与乘法运算的结果都属于这一类 师：分析得很好，我们说后一类问题是从n个元素中任取m（mn）个元素，不管怎样的顺序并成一组，求一共有多少种不同的组如以上三个问题中飞机票价题是3组，打电话次数题是10组，和与积的个数题都是6组 请同学们看课本，第页第行开始到第页第行结束 （用5分钟时间学生读课本，教师巡视，回答学生提出的问题） 师：组合这一节讲的主要内容是什么? 生：组合定义；什么是相同的组合，什么是不同的组合；排列与组合的区别；怎样写出某个组合问题的所有组合 师：现在请同学们回答这四个问题每位同学只说一个问题 生F：组合定义是从n个不同的元素中，任取m（mn）个元素并成一组，叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合 生G：如果两个组合中的元素完全相同，那么不管元素的顺序如何，都是相同的组合；只有当组合中的元素不完全相同时，才是不同的组合 生H：排列与元素的顺序有关，组合与顺序无关如231与213是两个排列，2+3+1的和与2+1+3的和是一个组合 生I：我举个例子前边生C同学提到的a，b，c，d，e这五个元素，写出每次取出2个元素的所有组合 先把a从左到右依次与b，c，d，e组合，写出ab，ac，ad，ae再把B依次与c，d，e组合，写出bc，bd，be再把c依次与d，e组合，写出cd，ce最后d与e组合，写出de前面生C面学已经写得很好 师：一定要认真体会排列与组合的区别在于顺序是否有关，在以后的各种实际应用题中要区别清楚才能寻找正确解题途径 和排列一样，还需要区分清楚“一个组合”和“组合种数”这两个概念一个组合不是一个数，而是具体的一件事，刚才生I同学回答的每一种如ab，又如ac，都叫一个组合，共10种，而10就是组合数 怎样写出所有的排列和所有的组合是本节的技能方面要求，现在请同学们写出由1，2，3，4中取出3个数所有组合 （教师请生M到黑板板演） 板演： 123，124，134，234 师：最后希望大家思考，下面的问题是排列问题，还是组合问题?怎样解? 1.今欲从1，2，3，8，9，10，12诸数中选取两数，使其和为偶数，问共有几种选法? 2.有四张卡片，每张分别写着数码1，2，3，4有四个空箱，分别写着号码1，2，3，4把卡片放到空箱内，每箱必须并且只能放一张，而且卡片数码与箱子号码必须不一致，问有多少种放法? （两道题用投影仪示出） 同学们独立思考几分钟，然后全班进行讨论，请思考成熟的同学发言 生n：我谈第1题要求出用两个数码所组成的其和为偶数的数的个数，这时按两奇数的和为偶数与两偶数的和为偶数这一标准，进行分类选出的两数不考虑顺序，因为交换位置其和不变，是组合问题解法是： 在1，3，9中任选两段：1，3；1，9；3，9有3个组合 在2，8，10，12中任选两数：2，8；2，10；2，12；8，10；8，12；10，12有6个组合 根据加法原理，3+69 所以共有9种选法 生P：我谈第2题这是从四张卡片中取出4张，分别放在四个位置上，只要交换卡片位置，就是不同的放法，是个附有条件的排列问题解法是： 第一步是把数码卡片四张中2，3，4三张任选一个放在第1空箱 第二步从余下的三张卡片中任选符合条件的一张放在第2空箱 第三步从余下的两张卡片中任选符合条件的一张放在第3空箱 第四步把最后符合条件的一张放在第四空箱具体排法，我用下面图表表示： 所以，共有9种放法 师：参加讨论的同学对于什么是排列，什么是组合?一个排列与排列种数，一个组合与组合种数区别是什么?怎样排列，怎样组合都比较清楚了由于排列组合问题遇到的情况不是唯一的，经常使用分类讨论的方法 作业 课本：P232练习，1，7；P243练习1，2，3，4，6 补充作业 1.空间有五个点，其中任何四点不共面，以每四个点为顶点作一个四面体，一共可作多少个四面体?（5个） 2.用0，2，3，5可以组成多少个数字不重复且被5整除的三位数?（10个） 3.同室四人各写一张贺年卡，先集中起来，然后每人从中拿一张别人送出的贺年卡，则四张贺年卡不同的分配方式有多少种?（9种） 课堂教学设计说明 1.温故才能知新，为了培养学生良好的学习习惯，学习新课前进行了复习练习 2.为了更深刻地理解排列组合概念，设计教案时采取了两项有效措施 （1）先给出排列、组合的感性认识，再抽象出排列、组合定义，利于学生抽象能力的培养，并能激发学生的学习兴趣，积极参加学习过程中来 （2）改变了教材的安排，把排列与组合的概念放在同一节课，既节约了课时又通过对比，更深刻理解排列与组合概念本质，掌握它们的共同点与不同点 3.教案设计中注意了学生主体参与，通过学生实践，掌握概念的形成过程和应用，从而培养能力，并注意训练学生的自学能力