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附加数学 · 排列与组合

判断次序是否重要

两个公式都记得,可就是分不清题目要哪一个。

选出来的对象,如果调换次序会改变结果,就用排列 nPr。如果不会,就用组合 nCr。下面的交换测试,让你在写数字之前就做出决定。

这一课是排列与组合的第一课,后面的有限制的排列和必选成员的选取都会用到它。

什么是交换测试?

想象一个结果,然后把其中两个选出来的对象对调,问问自己:现在是另一个结果,还是同一个结果?正班长和副班长对调,结果不同,所以次序重要。两位委员对调,仍是同一个委员会,所以次序不重要。

例题:同样的八位同学

一共有八位同学可以选。

情况 A。 选出一位会长、一位书记和一位财政。书记和财政对调,结果不同,所以次序重要:

8P3 = 8 × 7 × 6 = 336

情况 B。 选出三人的委员会,没有职务之分。两位成员对调,仍是同一个委员会,所以次序不重要:

8C3 = (8 × 7 × 6) ÷ (3 × 2 × 1) = 56

两者的关系:336 = 56 × 6。每个三人委员会可以有 3! = 6 种职务分配,所以 56 个委员会产生 336 种分配。

再看一对:密码与队伍

一个四位数密码用 1 到 9 的数字,不能重复。密码 1234 和 4321 不同,所以是 9P4 = 9 × 8 × 7 × 6 = 3 024。

从 9 位球员中选 4 位组成一队,没有次序,所以是 9C4 = 3 024 ÷ 24 = 126。

最容易丢分的地方

最常见的错误,是在分配职务的题里用了 nCr,或者在只选一组人的题里用了 nPr。两种数字看起来都合理,所以错误很难发现。

可以做一个合理性检查。如果你在分配职务的题里得到的答案比对应的选取数还小,就一定出错了,因为 nPr 至少和 nCr 一样大。

自己试试

十位运动员参加比赛。(a) 金、银、铜牌颁给三位不同的运动员,有多少种方法?(b) 从十位运动员中选三位参加工作坊,有多少种选法?

答案

(a) 奖牌不同,次序重要:10P3 = 10 × 9 × 8 = 720。

(b) 工作坊的小组没有次序:10C3 = 720 ÷ 6 = 120。

检查两者的关系:120 × 3! = 720,两个答案吻合。

下一步学什么

接着学有限制条件的排列,其中某些对象必须相邻或位置固定。应用题结构工作表 (英文)能帮你在长题目里找出各个角色。

如果总是选错公式,可以了解附加数学一对一线上补习。

常见问题

怎样快速判断次序重不重要?

把选出来的其中两个对象交换。如果结果变了,例如职位或位置不同,次序就重要,用排列。如果仍是同一组人,次序不重要,用组合。

nPr 和 nCr 的公式是什么?

nPr = n! ÷ (n − r)!,nCr = n! ÷ (r!(n − r)!)。两者的关系是 nPr = nCr × r!,因为每一种选取都可以按 r! 种次序排列。

为什么 nCr 不会比 nPr 大?

nCr 里只算一次的一组 r 个对象,在 nPr 里按每一种排列都算一次,共算 r! 次。r = 1 的时候,两者相等。

同一题可以同时用到两者吗?

可以。有的题先问选出一个队伍有多少种方法,再问给队员分配不同职务有多少种。两个部分要分开计算。

选对公式是推理的一步。一对一补习的老师可以追问学生为什么这样选,在错误习惯定型之前纠正。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
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  • 对老师满意就继续上课,每堂约 1.5 小时;不满意可以要求换老师。