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👑 数量关系破局难点

数量关系:排列组合与概率

分类分步 · 插空捆绑 · 概率跟屁虫法

📌 符号阅读说明

1. 排列数:传统 Anm 本文记为 A(n, m),表示从 n 个中选 m 个排。
2. 组合数:传统 Cnm 本文记为 C(n, m),表示从 n 个中选 m 个组。
(例:C(5, 2) 等同于从5个中选2个的组合数;A(6, 6) 等同于6个元素的全排列。)

📏 一、排列组合核心公式
1. 排列(有序)

从 n 个中取 m 个排序(有顺序),记为 A(n, m)

A(n, m) = n × (n-1) × … × (n-m+1)

例:7人选4人站排,A(7, 4) = 7×6×5×4 = 840。

2. 组合(无序)

从 n 个中取 m 个成组(无顺序),记为 C(n, m)

C(n, m) = A(n, m) ÷ A(m, m)

例:7人选3人出席,C(7, 3) = (7×6×5) ÷ (3×2×1) = 35。

🔥 拓展记忆(组合互补性质):

C(n, m) = C(n, n-m)

理解:“5人选3人”相当于“5人淘汰2人”,选法相同。遇到大数字可转换:C(7, 5) = C(7, 2)。且 C(n, n) = 1。

🛣️ 二、加法原理与乘法原理
1. 加法原理(分类)

完成任务有若干互斥方法,每种均可独立完成。一句话:多选一,各走各路,最后把路加起来。

2. 乘法原理(分步)

完成任务需多个步骤,每步影响后续。一句话:一步一步来,最后把步数乘起来。

🔥 解题铁律:有序为排列,无序为组合;分类用加法,分步用乘法;从特殊入手。

🧩 三、四:消序与高阶特殊解法
消序原理:消除因“顺序”产生的重复计数

  • 定序除序:5人排队,其中2女由高到低排。总排法 = A(5, 5) ÷ A(2, 2) = 60。
  • 相同除序:6个球(2黑2白2红)排6个位置。排法 = A(6, 6) ÷ [A(2, 2)×A(2, 2)×A(2, 2)] = 90。
  • 均分除序:6人均分3组,每组2人。分组不带标签无顺序。排法 = [C(6, 2)×C(4, 2)×C(2, 2)] ÷ A(3, 3) = 15。
1. 捆绑法(相邻问题)

把相邻元素捆成一个整体全排,最后解绑内部全排。

2. 插空法(不相邻问题)

先排剩余元素,找出空位,再将不相邻元素插入。

3. 插板法(相同物分组)

将 n 个相同物品分 m 组,每组至少 1 个。公式:C(n-1, m-1)

4. 环形排列

n 元素围圈,剔除旋转重复。公式:A(n-1, n-1)

5. 错位排列(全不归位)

元素个数 n123456
错排方法数012944265
🎲 五、概率与“跟屁虫”神技

概率 P = 满足条件情况数 ÷ 总情况数 = 1 – 反向概率

🔥 拓展:跟屁虫题型

识别:概率中出现“同一行、同一组、圆周相邻”等情况。
神级思路:让第一个元素随便放!只考虑第二个元素相对于第一个元素的位置。

  • 例:100人围圈篝火,国王和王后恰好相邻的概率?
    让国王随便坐。剩下99个空位。能与国王相邻的只有左右2个位置。概率直接得 2/99。
⚔️ 六、实战演练(一)
【真题1:2014 国考(分步相乘)】

10名专家,预定一层5间、二层5间房。4人要求住二层,3人要求住一层,其余3人均可,每人1间,有多少种方案?

A. 43200
B. 7200
C. 450
D. 75
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【解析】
先安排有要求的,再安排没要求的(分步进行)。
住二层:从5间选4间排列,A(5, 4)。
住一层:从5间选3间排列,A(5, 3)。
剩下的3人:选剩下3间房,A(3, 3)。
分步用乘法:A(5, 4) × A(5, 3) × A(3, 3) = 120 × 60 × 6 = 43200 种。选 A 选项
【真题2:2016 国考(捆绑解绑)】

3个部门分别派3、2、4名选手参加比赛,要求每个部门选手比赛顺序必须相连,不同顺序种数在哪个范围?

A. < 1000
B. 1000~5000
C. 5001~20000
D. > 20000
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【解析】
部门必须相连,即对各部门进行“捆绑”。
先将 3个大部门全排列:A(3, 3)。
再解绑各部门内部:A(3, 3) × A(2, 2) × A(4, 4)。
总数 = A(3, 3) × A(3, 3) × A(2, 2) × A(4, 4) = 6 × 6 × 2 × 24 = 1728 种
属于 1000~5000 范围。选 B 选项
【真题3:错位排列】

8个人开会全部到场。问恰好有3个人坐错位置的情况一共多少种?

A. 78
B. 96
C. 112
D. 146
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【解析】
第一步:从 8人中挑 3人坐错,其余5人坐对。C(8, 3) = (8×7×6)÷(3×2×1) = 56 种。
第二步:这 3个人的错位重排。查错排表 n=3 时情况数为 2。
分步相乘 = 56 × 2 = 112 种。选 C 选项
🔍 展开实战演练 4-7:枚举/插空/插板/错位概率
【真题4:18贵州 (枚举概率)】7天连开,周五到周日连去2天的概率。
解析:总连续2天有(一二)(二三)(三四)(四五)(五六)(六日)共6种。满足条件的只有(五六)(六日)共2种。概率 = 2/6 = 1/3。

【真题5:18自贡 (捆绑)】5人看电影,甲乙丙必须相邻。
解析:将甲乙丙捆成整体,与剩下2人全排 A(3,3)。甲乙丙内部排 A(3,3)。总计 6×6 = 36种。

【真题6:20云南 (插板)】8名额分给4个路口,每个至少1名。
解析:同物分堆。8个名额有7个内部空,插3个板。C(8-1, 4-1) = C(7, 3) = 35种。

【真题7:17国考 (错位概率)】5人随机回5分公司,仅1人回原公司概率。
解析:总情况 A(5,5)=120。满足情况:选1人回原处 C(5,1)=5,剩下4人全错位查表得9。情况数=5×9=45。概率 = 45/120 = 37.5%。

🎲 六、实战演练(二):概率与高阶题型
【真题8:2023浙江(插空法概率)】

某停车场有7个连成一排的空车位。现有3辆车随机停在这排车位中,则任意两辆车之间至少间隔一个车位的概率为:

A. 1/5
B. 2/7
C. 6/35
D. 9/35
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【解析】
总情况数:3 辆车从 7 个位置中选,选完要停车(区分顺序),故为 A(7, 3) = 7 × 6 × 5 = 210。
满足要求情况:“两车之间至少间隔一个车位”,相当于将 3 辆车插入到 4 个未停车的空位所形成的空隙中。4 个空车位产生 5 个空隙,插空排法为 A(5, 3) = 5 × 4 × 3 = 60。
概率 = 60 ÷ 210 = 2/7
故正确答案为 B 选项
【真题9:2018石家庄(环形排列与捆绑)】

有5对夫妻参加一场婚礼,被安排在一张10个座位的圆桌就餐,随机安排座位,5对夫妻恰好相邻而坐的概率是( )。

A. 在1‰到5‰之间
B. 在5‰到1%之间
C. 超过1%
D. 不超过1‰
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【解析】
10 个人绕圆桌就餐,环形排列总数为 A(9, 9)。
让所有夫妇坐一块,将每对夫妇视为一个整体(捆绑法),5 个整体进行圆桌排列,排法有 A(4, 4)。每对夫妻内部可以互换位置,有 2⁵ = 32 种。
概率 = [A(4, 4) × 32] ÷ A(9, 9) = (24 × 32) ÷ 362880 = 2 / 945 ≈ 2.1‰
2.1‰ 介于 1‰ 到 5‰ 之间。故正确答案为 A 选项
【真题10:2018国家(跟屁虫神技)】

某单位会议室有5排共40个座位。小张和小李随机入座,则他们坐在同一排的概率:

A. 不高于15%
B. 高于15%但低于20%
C. 正好为20%
D. 高于20%
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【解法一(常规法)】
从 40 个位置选 2 个给他们排,总排法为 A(40, 2) = 40 × 39。
满足情况:先从 5 排选一排 C(5, 1)=5,再从该排 8 个座位选 2 个排 A(8, 2)=56。即 5 × 56 = 280。
概率 = 280 ÷ (40×39) = 7 / 39 ≈ 17.9%。

【解法二(跟屁虫原理秒杀)】
先让小张随便坐。轮到小李坐时,全场只剩下 39 个空位
其中,能和小张在同一排的位置还剩 8 – 1 = 7 个
所以概率直接是 7 / 39。因为 7/35 = 20%,所以 7/39 略低于 20%。
故正确答案为 B 选项

【真题11:2025河北(几何概率)】

一只蜘蛛爬到一块正方形瓷砖上,该瓷砖的花纹由8个全等的菱形和12个全等的等腰直角三角形构成(如下图所示),假设蜘蛛的停留位置是随机的,那么蜘蛛恰好停在白色区域的概率最接近下列哪个值?

蜘蛛爬瓷砖图
A. 25%
B. 30%
C. 35%
D. 高于20%
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【解析】
本题考查几何概率。求出白色面积占正方形面积比即可。
设每个等腰直角三角形的直角边长度为 1,则面积为 0.5。斜边长为 √2。
由图可知,正方形的边长为等腰直角三角形的“两直角边和一斜边”拼接,即边长 = 1 + 1 + √2 = 2 + √2。
正方形瓷砖总面积 = (2 + √2)² = 6 + 4√2。
白色区域由四个角的各 1 个三角形和中间留白(形状相当于 4 个三角形)组成,共 8 个等腰直角三角形。白色面积 = 8 × 0.5 = 4。
概率 = 4 ÷ (6 + 4√2) = 4 ÷ (6 + 5.64) = 4 ÷ 11.64 ≈ 34.4%
与 35% 最接近。故正确答案为 C 选项
【真题12:2024海南(几何概率+勾股)】

一块直角三角形绿地的三边均铺有长度为整数米的水管,其中一条直角边水管长 7 米。在水管上任选 1 点做标记,该点在斜边上的概率范围?

A. 小于0.35
B. 在0.35~0.42之间
C. 在0.42~0.50之间
D. 大于0.50
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【解析】
设一条直角边 a=7,另一条直角边为 b,斜边为 c(b, c 均为整数)。
根据勾股定理:c² – b² = 7² = 49,平方差公式拆解为 (c+b)(c-b) = 49 × 1。
解方程组:c+b=49, c-b=1,得出 c=25, b=24。(这其实是经典的勾股数 7, 24, 25)。
这是一道一维的几何概率题:概率 = 目标长度 ÷ 总长度。
斜边长度 = 25,总周长 = 7 + 24 + 25 = 56。
概率 = 25 ÷ 56 ≈ 0.446
0.446 落在 0.42 ~ 0.50 之间。故正确答案为 C 选项
【真题13:2024甘肃(枚举法)】

12 个技术培训名额分配给甲、乙、丙三个团队。要求乙比甲少,但比丙多,且每个团队至少 1 个。有多少种不同分配方式?

A. 6
B. 7
C. 36
D. 42
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【解析】
由于情况数较少,且存在明确的不等式关系,直接使用枚举法最稳妥。
由条件可得:甲 > 乙 > 丙 ≥ 1,且总和为 12。
枚举如下:

情况序号
921
831
741
732
651
642
543

一共 7 种情况。故正确答案为 B 选项

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