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2.1 排列的定义

计数原理与二项式定理 · 高二
讲清楚它是什么

定义 从 $n$ 个不同元素中取出 $m$($m \le n$)个元素,按一定顺序排成一列,叫做排列。

从哪来 本知识点为本章节起点,无前置知识点依赖。它建立在初中阶段对“有序”与“无序”集合的直观理解之上,是计数原理的基础。

为什么 排列的核心在于“顺序”。在数学中,如果交换两个元素的位置导致结果发生变化,那么这两个状态就是不同的。例如,密码“123”和“321”虽然包含相同的数字,但作为访问权限的凭证,它们是完全不同的两个对象。因此,定义排列时必须强调“按一定顺序”,这是区分排列与组合的根本逻辑依据。

生活实例法
适合形象思维强、对抽象符号敏感的学生。 讲法:拿三张写有 A、B、C 的卡片。问学生:“如果我要用这三张卡片组成一个三位数,有多少种摆法?”让学生动手摆,记录 AB C, AC B, BA C... 等。引导学生发现:虽然卡片没变,但位置变了,数字就变了。强调“位置决定身份”,从而引出“顺序”的重要性。
对比辨析法
适合逻辑严密、喜欢概念辨析的学生。 讲法:直接抛出两个场景。场景1:从5人中选2人组成“正副班长”;场景2:从5人中选2人组成“学习小组”。问:这两个任务在数学处理上有什么区别?引导学生分析:场景1中,甲当正乙当副,与乙当正甲当副,是两种不同的结果(因为职务不同);场景2中,甲乙一组,与乙甲一组,是同一种结果(因为只是成员集合)。由此推导出:前者关注顺序(排列),后者不关注顺序(组合,虽未讲但可预知)。
符号抽象法
适合基础扎实、偏好代数表达的学生。 讲法:直接引入符号 $A_n^m$。解释 $n$ 代表元素总数(池子大小),$m$ 代表取出个数(抽取次数)。强调 $m \le n$ 的限制条件。通过符号 $A_n^m$ 与 $C_n^m$(组合,后续内容)的对比,让学生理解排列符号中隐含的“有序”属性。重点讲解 $m$ 和 $n$ 在定义中的角色:$n$ 是资源库,$m$ 是需求位。
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练一道
基础题
从 5 本不同的书中取出 2 本,分给甲、乙两人,每人 1 本,有多少种不同的分法?
变式
用数字 1, 2, 3, 4, 5 组成无重复数字的三位数,其中十位数字是 3 的有多少个?
试试手自己判
检测题
从 6 个不同的球中取出 2 个球,放入两个不同的盒子 A 和 B 中,每个盒子放 1 个球。问有多少种不同的放法?
看答案和判分标准
答案:30 种。
判对标准:
1. 识别正确:学生能指出这是排列问题,因为盒子 A 和 B 是不同的(有序)。
2. 计算正确:列出算式 $A_6^2$ 或 $6 \times 5$。
3. 结果正确:得出 30。
4. 若学生答 15:说明混淆了排列与组合(认为放入 A 和 B 与放入 B 和 A 是一样的),需纠正“盒子不同”意味着“位置不同”。
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