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高中数学
第十一章:排列组合与二项式定理
排列组合常见模型-站立多排模型
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2025-12-24 09:48
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排列组合常见模型-站立多排模型
## 排列组合常见模型-站立多排模型 多排模型是排列组合中处理元素分**多行排列**的计数模型,本质是全排列的变形应用,核心思路是:多排问题可转化为单排问题求解,即把所有行的位置看作一排进行全排列,再根据题目限制条件(如特殊位置、相邻 / 不相邻、定序等)结合对应方法处理。 当题目要求将元素分成 **前后两排、多排** 排列(如照相时的前排后排、队列的前中后排),且可能伴随特殊元素位置限制、元素相邻/不相邻等附加条件时,使用多排模型。 ## 核心原理 多排与单排的本质是**位置的不同分组**,没有额外限制时,$n$ 个元素分 $k$ 排排列(各排人数分别为 $n_1,n_2,\dots,n_k$,且 $n_1+n_2+\dots+n_k=n$),等价于 $n$ 个元素在 $n$ 个不同位置上的全排列。 推导过程: 1. 先从 $n$ 个元素中选 $n_1$ 个排第一排,排列数为 $A_{n}^{n_1}$; 2. 再从剩余 $n-n_1$ 个元素中选 $n_2$ 个排第二排,排列数为 $A_{n-n_1}^{n_2}$; 3. 以此类推,最后一排排列数为 $A_{n_k}^{n_k}$; 4. 总排列数 = $A_{n}^{n_1} \cdot A_{n-n_1}^{n_2} \cdot \dots \cdot A_{n_k}^{n_k} = n!$ ## 典型例题 ### 子场景1:无额外限制的多排排列 **核心**:直接转化为单排全排列。 **题目**:8个人排成前后两排,前排3人,后排5人,有多少种排法? **解**: 把前后两排共8个位置看作一排,8个人全排列即可。 总排法数 = $A_{8}^{8}=8!=40320$ 种。 ### 子场景2:含特殊位置限制的多排排列 **核心**:用**特殊元素法**,优先安排特殊位置或特殊元素,再排其余元素。 **题目**:8个人排成前后两排,前排3人,后排5人,要求甲必须在前排,乙必须在后排,有多少种排法? **解**: 1. 优先安排特殊元素: - 甲在前排:前排有3个位置,甲的排法数为 $A_{3}^{1}=3$; - 乙在后排:后排有5个位置,乙的排法数为 $A_{5}^{1}=5$; 2. 安排剩余6人:剩余6人在剩下的6个位置全排
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