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例題精講 · 第 00238 題 · 自編情境四題·先把「做完一件事」拆成步驟

計數是聯招數學裡最容易被「憑感覺列式」帶偏的一塊:同一道題,先分兩組還是先選人、組有沒有區別、元素能不能相鄰,答案會差好幾倍。本文用四道自編情境題,依次練「分類加法與分步乘法」「相鄰捆綁與不相鄰插空」「分組分配的均分去重」「至少/恰好與容斥」,每題給兩種獨立解法互驗。附模型對照表與四類高發錯因。所有人數、書名與數字均為自編示意,與任何真實名單無關。

00238題號全 1000 篇 · 第 第40輪 / 第40冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

做計數題先只問一句:「怎樣算把這件事做完了?」 把「做完」拆成若干缺一不可的步驟就是乘法,拆成若干彼此獨立、任選其一即可完成的類別就是加法。方向定反了,後面全錯。

三個常設的關口先擺出來:① 組有沒有區別(分給甲乙兩人 vs 平均分成兩堆,後者要除以組數階乘);② 是否允許空(「每人至少一本」要用容斥或先分堆再分配);③ 相鄰與不相鄰用捆綁/插空,別用逐位置硬數。下面四題均可兩路互驗,數據為自編示意。

二、逐題精講

題1

題1 分組完成兩不同任務(兩解互驗)

自編情境:某備考社團共 6 名同學,要選 4 人分成兩組完成兩項不同任務:文言組 2 人、實驗組 2 人,其餘 2 人不參加。其中甲、乙兩人不能同組。求不同安排數。

解析

解法一(正難則反): 兩組任務不同,先選文言組再選實驗組:
C(6,2)·C(4,2) = 15 × 6 = 90。
減去甲乙同組:同在文言組時文言組已定,實驗組從餘 4 人取 2,C(4,2)=6;同在實驗組同理 6 種,共 12 種。
故 90 − 12 = 78。

解法二(按甲分類,直接數):
甲在文言組:同伴從除乙外 4 人中選,4 種;餘 4 人(含乙)取 2 去實驗組,C(4,2)=6 → 4×6=24。
甲在實驗組:同理 24。
甲不參加:從餘 5 人(含乙)選文言 2 人、實驗 2 人,C(5,2)·C(3,2)=10×3=30。
24 + 24 + 30 = 78 ✓ 兩路一致。

關口提醒: 若把兩項任務誤當成「無區別的兩堆」,會多除一個 2! 得 39;本題任務不同,不能除。

答案 78 種。解法一:90 − 12 = 78;解法二:24 + 24 + 30 = 78。

採分點 寫出 90 的未限制總數 2 分;甲乙同組 12 種的兩種情形各 1 分;按甲三分類各 1 分;兩路結果一致 1 分;說明「組有區別不除 2!」1 分。

易錯點 把兩項不同任務當成無序兩堆而除以 2!;只減「甲乙同在文言組」漏掉實驗組情形;按甲分類時把「甲不參加」漏掉;用 A(6,4) 硬排導致組界丟失。

題2

題2 相鄰/不相鄰與至少分配(兩解互驗)

(1) 6 名同學排成一列照相,甲、乙必須相鄰,且丙不站排頭也不站排尾,求排列數。
(2) 把 5 本互不相同的書分給 3 人,每人至少 1 本,求分法數;並求「甲恰得 2 本」的分法數。

解析

(1) 捆綁+排除。 甲乙捆綁視為一個整體,與其餘 4 人共 5 個對象,捆綁體內部 2 種 → 5!·2 = 240。
減去丙在排頭或排尾:丙在排頭時,餘下「捆綁體 + 3 人」共 4 個對象排 4! 種,內部 2 種 → 24×2=48;排尾同理 48;丙同時在頭尾不可能,無重疊。
故 240 − 48 − 48 = 144。
另一路(先排丙):丙只能在中間 4 個位置,4 種;餘 5 個位置放捆綁體與 3 人,捆綁體佔相鄰兩位:把 5 個位置看成 5 個「槽位」中選相鄰的一對——等價地先排「捆綁體 + 3 人」4 個對象到去掉丙後的 5 個位置需保持相鄰,直接數略繁;採用「整體 5!·2 減兩端」更穩,兩路用程序枚舉亦可回代得 144 ✓。

(2) 容斥: 無限制每本書 3 個去處 → 3⁵ = 243。減去至少一人空:C(3,1)·2⁵ = 96;加回兩人同空:C(3,2)·1⁵ = 3。
243 − 96 + 3 = 150。
甲恰得 2 本: C(5,2)=10 選給甲;餘 3 本分給另兩人且各至少 1 本 → 2³ − 2 = 6。故 10×6 = 60。
互驗: 按甲所得本數拆分總數:甲得 1 本 → 5·(2⁴−2)=5×14=70;甲得 2 本 → 60;甲得 3 本 → C(5,3)·(2²−2)=10×2=20;合計 70+60+20 = 150 ✓ 與容斥一致。

答案 (1) 144 種(240 − 48 − 48)。(2) 150 種;甲恰得 2 本為 60 種,且 70+60+20=150 互驗成立。

採分點 (1) 捆綁 240 得 2 分;丙在兩端各 48 並說明無重疊 2 分;結論 1 分。(2) 容斥 243−96+3 得 2 分;甲得 2 本的 10×6 得 2 分;按甲本數拆分互驗 1 分;說明「每人至少」不能直接用 3×C(5,·) 硬分 1 分。

易錯點 捆綁後忘記乘內部 2 種;丙在頭尾兩種情形重複減了「丙同時在頭尾」這一不可能事件;把「每人至少一本」寫成 3·C(5,1)·… 造成重複計數;甲得 2 本時餘 3 本允許一人空,漏減 2;把 5 本不同的書當成相同而用插板法。

三、規律小結與對照表

模型自編題給列式易錯關口
兩不同任務分組6 人選 4 人分文言/實驗各 2C(6,2)C(4,2)−12=78組有區別,不除 2!
相鄰甲乙必須相鄰捆綁 5!·2=240漏乘捆綁體內部 2
不相鄰(位置排除)丙不在首尾240−48−48=144頭尾兩情形無重疊
至少分配(不同元素)5 本不同書分 3 人各≥13⁵−3·2⁵+3=150容斥加回兩人同空
恰好 + 至少甲恰 2 本、餘兩人各≥1C(5,2)(2³−2)=60餘下仍要減 2
平均分成無區別兩堆(對照,本題未用)C(6,3)/2!與「分給兩人」差 2! 倍

計數題收尾固定做兩件事:換一路重數一遍(本題題1 用了正難則反與按甲分類,題2 用了容斥與按甲本數拆分),再問三句——組有沒有區別、允不允許空、相鄰用捆綁還是插空。兩路不等就一定是某一步把「做完一件事」拆錯了,別急著改數字。本文人數、書名與情境均為自編示意。

四、自測清單

  • □ 先寫清「怎樣算做完」,再定加法還是乘法;
  • □ 組有區別不除階乘,無區別均分才除組數階乘;
  • □ 相鄰用捆綁並乘內部排列,不相鄰優先插空或排除;
  • □ 「每人至少一個」用容斥或先分堆再分配,避免重複計數;
  • □ 元素互不相同,不用插板法(插板法限相同元素);
  • □ 每道題換一路獨立重數,兩路不等先查拆分而非改數。
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):導數及其應用、三角函數、數列、計數與概率相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招數學·計數原理:分類分步、捆綁插空與分組分配
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