苏教版的五上解决问题重点在于搭配问题、暴力枚举问题。而在小学阶段,搭配问题通常只能用最基本的枚举法来求解。但想要做的快速,得先理解加法原理和乘法原理。
加法原理和乘法原理可以说的很简单,也可以很复杂。
加法原理实际上就是四个字“任选其一”,乘法原理实际上就是“缺一不可”。
什么意思呢?实际上枚举就是在使用最基本的加法原理。在枚举每种情况之后相加,可以得到最终结果。在这几种方案之中没有任何关联,所以使用加法原理相加。
做一件事情,完成它可能有N类方式,第一类方式有M~1~种方法,第二类方式有M~2~种方法,……,第N类方式有M~n~种方法,那么完成这件事情共有M~1~+M~2~+……+M~n~种方法。
乘法原理理解着就有些复杂,在五年级的枚举中几乎不会用到。
做一件事,完成它可能需要分成n个步骤,做第一步有m~1~种不同的方法,做第二步有m~2~不同的方法,……,做第n步有m~n~不同的方法。那么完成这件事共有 N=m~1~×m~2~×m~3~×…×m~n~ 种不同的方法。 和加法原理是数学概率方面的基本原理。
乘法原理是加法原理的一个推论,令a1,a2,…,ap是对元素a的p个不同的选择。将S划分成部分S1,S2,…,Sp,其中Si是S内第一个元素为ai(i=1,2,…,p)的有序偶的集合。每个Si的大小为q,因此由加法有|S|=|S1|+|S2|+…+|Sp|=q+q+…+q(p个q)=p×q
上述推导用到了整数的乘法就是重复的加法这一事实。
在小学范围内,最经典的乘法原理就是卡牌摆数字了。课本上有一道经典题目。
> 5.用8、2、5这三张数字卡片一共能组成多少个不同的三位数呢?用0、2、5这三张数字卡片呢?动手摆一摆。(五上苏教第97页)
这道题可以按百位、十位和个位进行分类解答。
百位上,有3种可能性:8、2、5
十位上,只有两种可能性,因为百位已经用掉了一个。
个位上,只有一种可能性,因为百位和十位用掉了两个,不能重复。
那么接下来要确定的是,是使用加法原理、乘法原理还是加乘原理。
在分类的过程中,我们把一个数剖析成了百位、十位和个位,他们之间是有直接的关联性的,所以使用乘法原理。
那为什么不是加乘原理呢?因为每个方案都有关联性,并不是有些有关联性有些没有关联性。
列式:3×2×1=6(种)
答:用8、2、5这三张数字卡片一共能组成6种不同的三位数。
这道题仍可以用问1的思路来解答,但是由于有0,解题方法得稍微变化。
使用乘法原理。
2*2*1=4(种)
百位2种可能:5、8
十位两种可能:百位用掉了一个,十位可以用0。
个位一种可能:百位和十位各用掉了一个,只能用剩余的。
最后乘法原理相乘,得出结果4种。
答:用0、2、5这三张数字卡片一共能组成4个不同的三位数。
> 学校食堂中午有素菜3种,荤菜2种,如果从中选择素菜和荤菜各一种,有( )种不同的搭配方法。(海南海口2021-2022五上第五测试卷)
A.4 B.5 C.6 D.7
这道题的搭配是固定的,必须是一种素菜一种荤菜。
在这道题中,素菜有3种选择,荤菜有2种选择。
两边有直接关联,使用乘法原理相乘。
列式:3×2=6(种)
答案:C
> 五年级有六个班参加拔河比赛,每两个班之间都要举行一次比赛,一共要举行多少场比赛?(海南海口2023-2024五上第五测试卷)
首先可以思考1班打哪些比赛,有5场:1-2,1-3,1-4,1-5,1-6
接下来是2班,只需要考虑4场,因为有一场已经跟1班打过了:2-3,2-4,2-5,2-6
以此类推,最后的算式为5+4+3+2+1。由于这些比赛之间没有关联,用加法原理。
1-2
1-3 2-3
1-4 2-4 3-4
1-5 2-5 3-5 4-5
1-6 2-6 3-6 4-6 5-6
搭配组合是比较巧妙的一类题型,更简便的可以用排列数与组合数来解决。
在小学阶段,只需要掌握加法原理和乘法原理就可以做出95%的题目了。
在做题时,要仔细辨析“任选其一”和“缺一不可”,才可以做出题目!
排列组合计算公式如下:
从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号 A(n,m)表示。
排列数:从n个中取m个排一下,有n(n-1)(n-2)...(n-m+1)种,即n!/(n-m)!
组合数:从n个中取m个,相当于不排,就是n!/[(n-m)!m!]
排列的定义:从n个不同元素中,任取m(m≤n,m与n均为自然数,下同)个不同的元素按照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;从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数。
其他排列与组合公式从n个元素中取出m个元素的循环排列数=A(n,m)/m=n!/m(n-m)!。n个元素被分成k类,每类的个数分别是n1,n2,nk这n个元素的全排列数为n!/(n1!×n2!×nk!)。k类元素,每类的个数无限,从中取出m个元素的组合数为C(m+k-1,m)。