包含重复元素的排列不能把每张标签都当成不同对象。AABB C与交换两个A后的排列肉眼看完全相同,所以必须把重复标记造成的重复计数除掉。
本文围绕排列与重复提供一道原创教学练习及可复查的解题路径,不是BMO英国数学奥林匹克官方真题。阅读时先尝试独立完成题目,再对照关键步骤。
一、题目与解题目标
从字母A、A、B、B、C组成长度5的不同排列有多少个?
二、关键推导:为什么能得到这个答案
如果把所有5个字母都当作不同个体会算5!=120,但两个A互换不产生新排列、两个B互换也不产生新排列,所以不同排列数=5!/(2!×2!)=120/4=30。
三、用第二种角度核验
固定C位置有5种选法,剩下四个位置排列AABB有4!/(2!2!)=6种,5×6=30,与公式一致。
四、深入一层:从本题抽出通用方法
再问一步:如果要求C必须在中间,那么剩余四个位置排列AABB只有4!/(2!2!)=6种;这比先算30再随意除以5更能看出约束条件。
五、容易出错的条件与边界
重复元素计数不能简单使用5!;同时也不能把相同字母的两种交换都作为不同安排。
何时才能除以2!?只有被交换对象确实相同,而且每种结果被重复计算的次数固定时才行。
六、变式练习与明确答案
如果再加入一个C,AABBCC的不同排列数=6!/(2!2!2!)=90。
AABBC共有30种不同排列;C在正中间时只有6种。
七、学习时如何使用这道例题
建议先遮住解答独立列出题设中的限制,再根据“排列与重复”方法建立等式、分类或图示。复查时重点核对本题的决定性步骤,而不是只看最后的数字。
这篇排列与重复练习不能替代BMO英国数学奥林匹克官方公布的竞赛范围,也不提供任何报名日期或奖项预测。文中的数字与变式均为原创教学演示,具体材料应以本题的约束和推导为依据。
