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插板法原理及应用(1)

隔板法适用类型:一组相同的元素分成若干不同的组,要求每组至少一个元素。

插板法理论分析:假定M个元素,分成N组。M个元素中间有(M-1)个空,如果想分为N组的话需要插入(N-1)个木板,所以方法数为:C(M-1,N-1);

注意插板法的三要件:①相同元素分配;②所分组是不相同的;③每组至少分到一个。

插板法的三种基本形式:

(1)将8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,要求每个盒子至少放一个球,一共有多少种方法?

A.21     B.28     C.32     D.48

解析:8个球中间有7个空,分到3个盒子需要插两块板,插板法C(7  2)=21种,选A

●  △  ●  △  ●  △  ●  △  ●  △  ●  △  ●  △  ● 

对于不满足第三个条件---即“每组至少一个”的情况,要先转化为标准形式,再使用插板法。

(2)将8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,要求每个盒子至少放两个球,一共有多少种方法?

A.3     B.6     C.12     D.21

解析:先往每个盒子里提前放一个、还剩下5个;转化为5个相同的球分到3个不同的盒子,每个盒子至少一个,插板法C(4  2)=6种,选B

(3)将8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,一共有多少种方法?

A.15     B.28     C.36     D.45

解析:此时因为每个盒子可以分0个,先让每个盒子提供一个球给我们、分的时候再还回去;转化为11个相同的球分到3个不同的盒子,每个盒子至少一个,插板法C(10  2)=45种,选D

此时也可以根据八个球之间9个空,两个板子插不同的空有C(9 2)=36种、插同一个空有C(9 1)=9种,36+9=45种;

对比三种不同的考法,其实它们之间是存在密切联系的。

8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,每个盒子至少放0个球,有C(10 2)种;

8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,每个盒子至少放一个球,有C(7  2)种;

8个完全相同的球放到3个不同的盒子中,每个盒子至少放两个球,有C(4  2)种;

这三种基本形式,要牢牢掌握。

例1:某单位订阅了30份相同的学习材料发放给3个部门,每个部门至少发放9份材料。问共有多少种不同的发放方法?    【国家2010】

A.12     B.10     C.9     D.7

解析:每个部分先提前分8份材料,还剩下30-3×8=6份;相当于6份材料分给3个部门,每个部门至少分1份,插板法C(5 2)=10种,选B

例2:某办公室接到15份公文的处理任务,分配给甲、乙、丙三名工作人员处理。假如每名工作人员处理的公文份数不得少于3份,也不得多于10份,则共有(    )种分配方式。   【广州2014】

A.15     B.18     C.21     D.28

解析:每人先分2份、还剩下15-3×2=9份;相当于9份公文分给三个人,每人至少1份、至多8份,插板法C(8 2)=28种,选D

例3:某单位共有10个进修的名额分到下属科室,每个科室至少一个名额,若有36种不同分配方案,问该单位最多有多少个科室?     【黑龙江2015】

A.7     B.8     C.9     D.10

解析:C(10-1,n-1)=36,代入n=8满足,选B

补充:若问最少有多少个科室,因为C(9 2)=36,此时为3个科室。

例4:把10个相同的球放入编号为1,2,3的三个盒子中,使得每个盒子中的球数不小于它的编号,则不同的方法有(  )种。

A.10     B.15     C.20     D.25

解析:第二个盒子先提前放1个球、第三个盒子先提前放2个球,还剩下10-1-2=7个球;相当于把7个相同的球放入三个不同的盒子,每个盒子至少一个球,插板法C(6 2)=15种,选B

例5:把10个相同小球放入3个不同箱子,第一个箱子至少1个,第二个箱子至少3个,第三个箱子可以放空球,有几种情况? 

A.15     B.28     C.36     D.66

解析:第二个盒子先提前放2个球、从第三个盒子拿出1个球,还剩下10-2+1=9个球;相当于把9个相同的球放入三个不同的盒子,每个盒子至少一个球,插板法C(8 2)=28种,选D

例6:现有9块巧克力(其中5块有夹心),若将这些巧克力分给3个小朋友,平均每个人都有3块,问每个小朋友都至少分得1块夹心巧克力的情况有多少种?    

A.6    B.9    C.12    D.25

解析:相当于把5块夹心巧克力分给3个人,每人至少1块、至多3块,插板法C(4 2)=6种,然后再分配非夹心巧克力使得每人恰好3块即可,选A

对于插板法的基础题型来说,最关键的一步就是把题中的条件转化成插板法的标准形式,即“每组至少一个”。

★插板法技巧进阶篇

①在直接使用插板法时,有时会出现不满足题意的情况,需要减掉。

例7:某单位购买了10台新电脑,计划分配给甲、乙、丙3个部门使用。已知每个部门都需要新电脑,且每个部门最多得到5台,那么电脑分配方法共有(   )种。   【广东2013】

A.9     B.12     C.18     D.27

解析:插板法C(9  2)=36种;然后去掉不满足题意的情况(即有的部门多于5台):选一个部门C(3  1)、先分给这个部门5台,再把剩下的5台分给3个部门,插板法C(4 2),则不满足题意的情况有C(3 1)×C(4 2)=18种,满足题意的情况有36-18=18种,选C

例8:有3个单位共订300份《人民日报》,每个单位最少订99份,最多101份。问一共有多少种不同的订法?    【黑龙江2010】

A.4     B.5     C.6     D.7

解析:

解法一:分类:99+100+101的情况有A(3 3)=6种,100+100+100的情况有一种,共7种,选D

解法二:每个单位先提前分98份,还剩下300-3×98=6份;相当于把6份日报分给3个单位,每个单位至少分1份、至多分3份,插板法减去有单位分到4份的情况,C(5 2)-C(3 1)=7种,选D

②有时直接正面使用插板法,因为需要减掉的情况比较多,可以考虑从反面入手,利用“先全部分下去再收回一部分”的思想。

例9:四个小朋友分17个相同的玩具,每人至多分5个,至少分1个,那么有多少种分法?【河南招警2011】

A.18     B.19     C.20     D.21

解析:每个小朋友先分5个、共分了20个,再收回20-17=3个,每人至少交回0个,插板法C(6 3)=20种,选C

例10:某快问快答节目第一关设置4道题,选手答错任意一题则立即停止答题。比赛规定:第一题到第四题的答题时间分别限定在10、8、6、3秒内(选手每题的答题时间都计为整秒且至少为1秒),某位选手通过第一关,答题用时24秒,则该选手在4道题上的答题用时组合有多少种:    【粉笔模考】

A.8    B.15    C.19    D.20

解析:总的时间上限=10+8+6+3=27秒,相当于从27秒中去掉3秒,每题可以去0秒、第四题最多去2秒;转化为三个名额分给四道题,每道题至少分0个,再去掉三个名额都分给第四题的情况,插板法,C(6 3)-1=19种,选C

如果对于以上知识都已理解,可以通过下面几道练习题进行巩固。

练习1:有3个单位共订300份《人民日报》,每个单位最少订99份,最多102份。问一共有多少种不同的订法?   

A.6     B.7     C.8     D.10

解析:每个单位先提前分98份,还剩下300-3×98=6份;相当于把6份日报分给3个单位,每个单位至少分1份、至多分4份,插板法C(5  2)=10种,选D

练习2:某办公室接到15份公文的处理任务,分配给甲、乙、丙三名工作人员处理。假如每名工作人员处理的公文份数不得少于2份,也不得多于10份,则共有多少种分配方式:

A.52    B.53    C.54    D.55

解析:每人先分1份、还剩下12份;相当于把12份公文分给3个人,每人至少1份、至多9份,插板法C(11  2)=55种,去掉有人分到多于9份的情况(即10+1+1)、有C(3 1)=3种,则满足题意的情况有55-3=52种,选A

练习3:某办公室接到18份公文的处理任务,分配给甲、乙、丙三名工作人员处理。假如每名工作人员处理的公文份数不得少于3份,也不得多于10份,则共有多少种分配方式:

A.43    B.46    C.51    D.55

解析:每人先分2份、还剩下12份;相当于把12份公文分给3个人,每人至少1份、至多8份,插板法C(11 2)=55种,去掉有人分到多于8份的情况:先选一个人分给他8份,剩下的4份分给3个人,每人至少1个,有C(3 1)×C(3 2)=9种,则满足题意的情况有55-9=46种,选B

练习4:某办公室接到16份公文的处理任务,分配给甲、乙、丙、丁四名工作人员处理。假如每名工作人员处理的公文份数不得少于2份,也不得多于5份,则共有多少种分配方式:

A.20     B.27     C.31      D.35

解析:每人先分5份、共分了20份,再收回4份,每人至少交出0份、至多交出3份,插板法C(7  3)=35种,去掉有人交出4份的情况C(4  1)=4种,则满足题意的情况有35-4=31种,选C

练习5:袋中有红、白、黑三种颜色的球各10个,从中抽出16个,要求三种颜色的球都有,有多少种不同的抽法?

A.35    B.45    C.75    D.105

解析:相当于16个名额分给三种颜色,每种颜色至少一个名额,插板C(15 2)=105种;去掉某种颜色多于10个球的情况,先选一种颜色C(3 1)、先分给它10个,剩下6个名额再分给三种颜色,每种颜色至少一个名额,插板C(5 2)=10,则满足题意的情况有105-3×10=75种,选C。

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