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专题18 环排问题
例1.7 颗颜色不同的珠子,可穿成 种不同的珠子圈.
【解析】
因为由于环状排列没有首尾之分,将
个元素围成的环状排列剪开看成
个元素排成一排,即共有
种
排法.由于
个元素共有
种不同的剪法,则环状排列共有
种排法,而珠子圈没有反正,
故7 颗颜色不同的珠子,可穿成
种不同的珠子圈.
故答案为:360.
例2.6 颗颜色不同的钻石,可穿成几种钻石圈?
【解析】
因为由于环状排列没有首尾之分,将
个元素围成的环状排列剪开看成
个元素排成一排,即共有
种种
排法.由于
个元素共有
种不同的剪法,则环状排列共有有
种种排法,而钻石圈没有反正,
故6 颗颜色不同的钻石,可穿成
种不同的钻石圈.
例3.有5 个匣子,每个匣子有一把钥匙,并且钥匙不能通用,如果在每一个匣子内各放入一把钥匙,然
后把匣子全部锁上,要求砸开一个匣子后,能继续用钥匙打开其余4 个匣子,那么钥匙的放法有 种.
【解析】
在砸开的匣子中必放有另一个匣子
的钥匙,在匣子
中又放有匣子
的钥匙,在匣子
中放有匣子
的
钥匙,在匣子
中放有匣子
的钥匙,在匣子
中放有被砸开的匣子的钥匙.记这个砸开的匣
子为
.这就相当于1,2,3,4,5 形成一个环状排列,
反过来,对由1,2,3,4,5 排成的每一种环状排列,也就可以对应成一种相继打开各个匣子的一种放
钥匙的方法.先让5 个匣子沿着圆环对号入座,再在每个匣子中放入其下方的匣子的钥匙(如图),这就
得到种相继打开各个匣子的放钥匙的方法.所以,可使所有匣子相继打开的放钥匙的方法数恰与1,2,
3,4,5 的环状排列数相等,
由于每个环状排列(如图)可以剪开拉直为5 个排列:
,
,
,
,
;
,
,
,
,
;
,
,
,
,
;
,
,
,
,
;
,
,
,
,
;
反之,5 个这样的排列对应着一个环状排列,因而5 个元素的环状排列数为:
(种
一般地,
个元素的环状排列数为
种
故答案为:24
例4. 8 人围桌而坐,共有多少种坐法?
【解析】
围桌而坐与坐成一排的不同点在于,坐成圆形没有首尾之分,所以固定一人
并从此位置把圆形展成直
线其余7 人共有(8-1)!种排法即
!
H
F
D
C
A
A
B
C
D
E
A
B
E
G
H
G
F
例5.A,B,C,D,E,F 六人围坐在一张圆桌周围开会,A 是会议的中心发言人,必须坐最北面的椅子,
B,C 二人必须坐相邻的两把椅子,其余三人坐剩余的三把椅子,则不同的座次有( )
A.60 种
B.48 种
C.30 种
D.24 种
【解析】
首先,A 是会议的中心发言人,必须坐最北面的椅子,
考虑B、C 两人的情况,只能选择相邻的两个座位,位置可以互换,
根据排列数的计算公式,得到,
,接下来,考虑其余三人的情况,
其余位置可以互换,可得
种,最后根据分步计数原理,得到
种,
故选B.
例6.现有一圆桌,周边有标号为1,2,3,4 的四个座位,甲、乙、丙、丁四位同学坐在一起探讨一个数
学课题,每人只能坐一个座位,甲先选座位,且甲、乙不能相邻,则所有选座方法有____种.(用数字作
答)
【解析】
先按排甲,其选座方法有
种,由于甲、乙不能相邻,
所以乙只能坐甲对面,而丙、丁两位同学坐另两个位置的坐法有
种,
所以共有坐法种数为
种.
故答案为8.
例7.8 人围圆桌开会,其中正、副组长各1 人,记录员1 人.
(1)若正、副组长相邻而坐,有多少种坐法?
(2)若记录员坐于正、副组长之间,有多少种坐法?
【解析】
(1)正、副组长相邻而坐,可将此2 人当作1 人看,即7 人围一圆桌,有(7-1)!=6!种坐法,又因为正、
副组长2 人可换位,有2!种坐法.故所求坐法为(7-1)!×2!=1440 种.
(2)记录员坐在正、副组长中间,可将此3 人视作1 人,即6 人围一圆桌,有(6-1)!=5!种坐法,又因为
正、副组长2 人可以换位,有2!种坐法,故所求坐法为5!×2!=240 种.