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1.1 分类加法计数原理

计数原理与二项式定理 · 高二
讲清楚它是什么

定义 完成一件事有n类办法,各类办法互斥,总方法数为各类方法数之和。

从哪来 本节为起点,无前置知识点,基于集合论中“并集”概念及自然数加法运算。

为什么 分类加法计数原理的本质是集合的并集运算。若完成某事的所有方案构成集合 $S$,且 $S$ 被划分为互不相交的子集 $S_1, S_2, \dots, S_n$(即分类),根据集合基数性质,$|S| = |S_1| + |S_2| + \dots + |S_n|$。因为各类别之间没有重叠(互斥),直接相加不会重复计数,故用加法。

生活实例法
适合形象思维强、抽象概念薄弱的学生。 举例:从家去学校,可以坐公交(3条线路)或骑单车(2种路线)。问共有几种去学校的方式? 引导:坐公交和骑单车是两种不同的“类别”,一旦选了坐公交,就不会再选骑单车(互斥)。所以总数是 $3+2=5$。强调“或者”关系对应加法。
集合图示法
适合逻辑严密、喜欢结构化思维的学生。 画两个互不相交的圆 $A$ 和 $B$。$A$ 代表第一类方法,$B$ 代表第二类方法。完成这件事的总方案集是 $A \cup B$。因为 $A \cap B = \emptyset$,所以 $n(A \cup B) = n(A) + n(B)$。通过韦恩图直观展示“互斥”与“相加”的逻辑必然性。
对比辨析法
适合容易混淆加法与乘法原理的学生。 对比两个场景: 1. 选一道菜:选荤菜(3种)或选素菜(4种)。只需选一道,完成“吃菜”这件事。$\rightarrow$ 加法 $3+4=7$。 2. 选一套餐:选一道荤菜(3种)且选一道素菜(4种)。需同时完成两步。$\rightarrow$ 乘法 $3 \times 4=12$。 核心区别:看是“或”(分类,加法)还是“且”(分步,乘法)。
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练一道
基础题
书架上有3本不同的数学书,4本不同的语文书。若从中取1本阅读,共有多少种取法?若从中取2本(1本数学,1本语文),共有多少种取法?
试试手自己判
检测题
某商店有5种不同品牌的手机,3种不同品牌的平板。 (1) 若购买1件电子产品(手机或平板),有多少种选法? (2) 若购买1部手机和1台平板,有多少种选法?
看答案和判分标准
答案:(1) 8种 (2) 15种
判对标准:
1. 第(1)问得8分:正确识别为分类加法,$5+3=8$。
2. 第(2)问得15分:正确识别为分步乘法,$5 \times 3 = 15$。
3. 若两问答案互换或计算错误,判错。重点考察学生能否根据“或”与“且”的关系选择正确的原理。
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