插板法原理及应用
(2018-04-12 22:12:53)
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插板法原理及应用
楚香凝QQ:6872565
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
楚香凝解析: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
●
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
楚香凝解析: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
(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
楚香凝解析: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
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
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
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
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?
A.12
楚香凝解析: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(
A.15
楚香凝解析: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?
A.7
楚香凝解析: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
楚香凝解析: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
楚香凝解析: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
楚香凝解析: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(
A.9
楚香凝解析:插板法C(9
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?
A.4
楚香凝解析:
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
楚香凝解析: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:
A.8
楚香凝解析: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
楚香凝解析: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
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
楚香凝解析: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
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
楚香凝解析: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
楚香凝解析: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
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
楚香凝解析: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
★插板法技巧之比赛得分计算
(1)某社区组织开展知识竞赛,有5个家庭成功晋级决赛的抢答环节,抢答环节共5道题。计分方式如下:每个家庭有10分为基础分;若抢答到题目,答对一题得5分,答错一题扣2分;抢答不到题目不得分。那么,一个家庭在抢答环节有可能获得(
【广东2013】
A.18
楚香凝解析:有没有基础分并不影响得分的情况数;相当于把5道题分给答对、答错、不答三个箱子,每个箱子至少分0道题,插板法C(7 2)=21种,选B
通过分类可以看的更加清楚,答对一道和答错一道相差5+2=7分;
①抢到0道时,得分只有一种,即基础分10分;
②抢到1道时,得分有两种,答错为8分、答对为15分;
③抢到2道时,得分有三种,分别是6、13、20;
④抢到3道时,得分有四种,分别是4、11、18、25;
⑤抢到4道时,得分有五种,分别是2、9、16、23、30;
⑥抢到5道时,得分有六种,分别是0、7、14、21、28、35;
共1+2+3+4+5+6=21种,选B
(2)某次数学竞赛共有10道选择题,评分办法是答对一道得4分,答错一道扣1分,不答得0分。设这次竞赛最多有N种可能的成绩,则N应等于多少?
A.45
楚香凝解析:相当于把10道题分给答对、答错、不答三个箱子,每个箱子至少分0道题,插板法C(12
也可以结合一个具体的得分进行说明,比如8这个得分,8=4×2=4×3+(-1)×4,有两种可能:(1)答对两道、不答八道,(2)答对三道、答错四道、不答三道;两种可能性进行对比,消掉相同部分(答对两道、不答三道)后,(1)不答五道,(2)答对一道、答错四道。这其实就是出现重复的根源,或者说,对于任何一种重复得分,消掉相同部分后,剩下的部分都是不答五道=答对一道+答错四道,即如果先拿出五道题,对剩下五道题进行插板,这C(7 2)=21种情况都会出现重复、需要减掉。
(3)某测验包含10道选择题,评分标准为答对得3分,答错扣1分,不答得0分,且分数可以为负数。如所有参加测验的人得分都不相同,问最多有多少名测验对象?
A.38
楚香凝解析:相当于把10道题分给答对、答错、不答三个箱子,每个箱子至少分0道题,插板法C(12
也可以结合一个具体的得分进行说明,比如15这个得分,15=3×5=3×6+(-1)×3,有两种可能:(1)答对五道、不答五道,(2)答对六道、答错三道、不答一道;两种可能性进行对比,消掉相同部分(答对五道、不答一道)后,(1)不答四道,(2)答对一道、答错三道。这其实就是出现重复的根源,或者说,对于任何一种重复得分,消掉相同部分后,剩下的部分都是不答四道=答对一道+答错三道,即如果先拿出四道题,对剩下六道题进行插板,这C(8 2)=28种情况都会出现重复、需要减掉。
对于加分和减分不互质的情况,需要进行一步转化。
(4)某次数学竞赛共有10道选择题,评分办法是答对一道得4分,答错一道扣2分,不答得0分。设这次竞赛最多有N种可能的成绩,则N应等于多少?
A.21
楚香凝解析:相当于把10道题分给答对、答错、不答三个箱子,每个箱子至少分0道题,插板法C(12
(5)某次数学竞赛共有10道选择题,评分办法是回答完全正确得5分,不完全正确得3分,完全错误得0分。设这次竞赛最多有N种可能的成绩,则N应等于多少?
A.30
楚香凝解析:先做一步转化,使之转化为标准型。鸡兔同笼思想:假设初始为30分,相当于10道题全部不完全正确,在此基础上,每对一道增加2分、每错一道减少3分,那么就变成了回答完全正确得2分,不完全正确得0分,完全错误得-3分。插板法C(12 2)=66种,去掉重复的部分:先拿出3+2=5道题,剩下的五道题插板C(7 2)=21种,66-21=45种,选C
(6)在一次数学考试中,有10道选择题,评分办法是:答对一题得4分,答错一题倒扣1分,不答得0分,已知参加考试的学生中,至少有4人得分相同。那么,参加考试的学生至少有多少人?
A.91
楚香凝解析:先求得分情况有多少种;插板法,C(12 2)-C(7 2)=45种,抽屉原理之最不利原则,每种得分先分3个人,再分一个人必然满足题意,45×3+1=136人,选D
(7)学生参加数学竞赛,共20道题,有20分基础分,答对一题给3分,不答给0分,答错一题倒扣l分,若有l978人参加竞赛,至少有多少人得分相同?
A.26
楚香凝解析:先求得分情况有多少种;插板法,C(22 2)-C(18 2)=78种,抽屉原理之平均分配问题,1978÷78=25…28,所以每种得分先分25人,剩下的28个人也尽可能平均分配,则至少有25+1=26个人得分相同,选A
(8)小梁买了一个会走路的机器猫玩具,这个机器猫只能走直线不能拐弯,并且只有向前走1cm、3cm、5cm这三种步伐。小梁可以通过遥控器控制机器猫的每一种步伐。若在小梁的控制下机器猫走了4步,该机器猫可以到达(
A.8
楚香凝解析:
解法一:最少走4cm、最多走20cm,所以4~20之间的偶数都可以到达,选B
解法二:转化为4道题,每道题完全答对加5分、部分答对加3分、答错加1分,鸡兔同笼转化为完全答对加2分、部分答对加0分、答错加-2分,插板法C(6 2)-C(4 2)=9种,选B
(9)有1元、10元、100元的纸币共60张,每种至少一张,总钱数有多少种可能?
A.583
楚香凝解析:转化为完全正确得100分,不完全正确得10分,完全错误得1分;利用鸡兔同笼再转化为完全正确得90分,不完全正确得0分,完全错误倒扣9分;插板法C(59 2)=1711种;去掉重复的情况:1道完全正确+10道完全错误=11道不完全正确,先拿出11道题,剩下的插板C(48 2)=1128种;1711-1128=583种,选A
★插板法技巧之常见应用模型
(1)方程a+b+c=10有多少组正整数解?
A.15
楚香凝解析:相当于把10个相同的苹果分给三个人,每人至少一个,插板法C(9 2)=36种,选D
(2)不等式a+b+c≤10有多少组非负整数解?
A.66
楚香凝解析:补一个字母d,转化为a+b+c+d=10,此时a、b、c、d都是≥0的,相当于把10个相同的苹果分给四个人,每人至少0个,插板法C(13 3)=286种,选D
(3)(A+B+C)10 的展开式中共有多少项?
A.36
楚香凝解析:对于(A+B+C)10 的展开式中的任何一项Ax×By×Cz,都有x+y+z=10,其中
x、y、z都是≥0的;相当于把10个相同的苹果分给三个人,每人至少0个,插板法C(12
(4)有10颗糖,如果每天至少吃一颗(至多不限),吃完为止,问有多少种不同的吃法?
A.144
楚香凝解析:
解法一:若1天吃完,只有1种;若2天吃完,插板法有C(9 1)种;若3天吃完,插板法有C(9 2)种…,共C(9 0)+C(9 1)+C(9 2)+…+C(9 9)=29=512种,选C
解法二:10颗糖之间有9个空,每个空都可以选择是否插板,对应的吃糖数就不同,共29=512种,选C
(5)有一类自然数,从第三个数字开始,每个数字都恰好是它前面两个数字之和,直至不能再写为止,如257、303369、1347等等,这类数共有多少个?
A.36
楚香凝解析:前两位固定,则第三位及之后的数都固定,首位+第二位≤9,补成a+b+c=9,其中b、c都可为0,插板法C(10 2)=45个,选B
(6)有一类自然数,从第三个数字开始,每个数字都恰好是它前面两个数字之差,直至不能再写为止,如7523、9817、63303等等,这类数共有多少个?
A.45
楚香凝解析:从最后两位考虑,若个位和十位固定,则往前依次固定,个位+十位≤9,补成a+b+c=9,其中a、b、c单独都可为0,插板法C(11 2)=55,去掉a、b同时为0的情况,满足题意的情况有55-1=54种,选C
补充:这类自然数中最大的为85321101
(7)4位同学分五个苹果、1个梨,每位同学至少分到一个水果,有多少种不同的分法?
A.16种
楚香凝解析:先分梨有C(4 1)=4种,假设分给了甲;接下来把五个苹果分给甲乙丙丁,其中甲可以分0个,插板法C(5 3)=10种;共4×10=40种,选C
(8)5个相同的苹果和3个相同的梨分给4个小朋友,每人至少分1个水果,有多少种分配方式?
A.210
楚香凝解析:
解法一:先分梨,分类;
(1)3个梨分给同一个人,C(4 1)=4种,假设都分给了甲;接下来5个苹果分给甲乙丙丁,乙丙丁每人至少分1个苹果,插板法C(5 3)=10种,共4×10=40种;
(2)3个梨分给了两个人,C(4 2)×2=12种,假设分给甲2个、乙1个;接下来5个苹果分给甲乙丙丁,丙丁每人至少分1个苹果,插板法C(6 3)=20种,共12×20=240种;
(3)3个梨分给了三个人,C(4 3)=4种,假设分给甲乙丙各1个;接下来5个苹果分给甲乙丙丁,丁至少分1个苹果,插板法C(7 3)=35种,共4×35=140种;
共40+240+140=420种,选B
解法二:直接容斥,苹果和梨分别插板-至少1人没分到+至少2人没分到-至少3人没分到=C(8 3)×C(6 3)-C(4 1)×C(7 2)×C(5 2)+C(4 2)×C(6 1)×C(4 1)-C(4 3)=420种,选B
(9)有一个两位数A,将其个位数字与十位数字互换得到与之不同的两位数B,再将A和B相加,结果仍为一个两位数。问这样的两位数A有多少个?
A.9
楚香凝解析:ab+ba=11(a+b),则2<a+b<10,补上百位、用百位去凑满10;相当于把10个名额分给百十个位,每位至少分1个名额,插板法C(9 2)=36种,去掉a=b的四种(11、22、33、44),满足题意的有36-4=32个,选B
(10)小明将一颗质地均匀的正六面体骰子,先后抛掷2次,两次点数之和大于5的概率是多少?
A.1/6
楚香凝解析:总情况数有6×6=36种;不满足题意的情况数,两次点数和<6,相当于6个名额分给三个人,每个人至少分1个,插板法C(5 2)=10种,概率=(36-10)/36=13/18,选D
★插板法技巧应用之取球问题
(1)箱子里有大小相同的3种颜色玻璃珠各若干颗,每次从中摸出3颗为一组,问至少要摸出多少组,才能保证至少有2组玻璃珠的颜色组合是一样的?
A.11
楚香凝解析:相当于三个名额分给3种颜色,每种颜色至少分0个,插板法C(5 2)=10种,抽屉原理,10+1=11种,选A
刚学插板法时应用起来不熟练,为了更加便于记忆,特做如下总结:
三种颜色的球各一颗,取三颗,有C(3 ,3)=1种取法。
三种颜色的球足够多,取三颗,【取三补二】,有C(3+2,3)=C(5
n种颜色的球足够多,取m颗,【取m补m-1】,有C(n+m-1,m)种取法。
(2)从5个相同的苹果、6个相同的橘子、7个相同的香蕉中取4个水果,有多少种取法?
A.15
楚香凝解析:相当于四个名额分给3种水果,每种水果至少分0个,插板法C(6 2)=15种,选A
(3)一个袋里有四种不同颜色的小球若干个,每次摸出两个,要保证有10次所摸的结果是一样的,至少要摸多少次?
A.55
楚香凝解析:
解法一:相当于两个名额分给4种颜色,每种颜色至少分0个,插板法C(5 3)=10种,抽屉原理,每种情况分9次,此时刚好不满足题意,再分一次必然满足,10×9+1=91次,选D
解法二:四种颜色的球足够多、取两个,取2补1,C(4+1,2)=10种,抽屉原理,每种情况分9次,此时刚好不满足题意,再分一次必然满足,10×9+1=91次,选D
(4)有四种颜色的文件夹若干,每人可任取1~2个文件夹,如果要保证有3人取到完全一样的文件夹,则至少应该有(
A.18
楚香凝解析:
解法一:四种颜色的文件夹足够多,取1个有C(4 1)=4种、取两个有C(4+1,2)=10种,所以共4+14=14种情况,每种情况先分2个人,此时刚好不满足题意,再分一个人必然满足,14×2+1=29次,选D
解法二:补上第五种颜色,不论前四种颜色总共取了几个,用第五种去凑满2个(注意取的2个不能都是第五种颜色);相当于五种颜色的文件夹足够多,取2个有C(5+1,2)-1=14种情况,每种情况先分2个人,此时刚好不满足题意,再分一个人必然满足,14×2+1=29次,选D
(5)某公司年终晚会有一节目:A、B、C三种盒子各有若干,盒子装有各种小奖品。每人最多拿3个,也可以不拿。321名员工全部选择后,主持人将所拿盒子数量与种类完全相同的员工分为一组。则人数最多的一组至少有多少名员工:
A.16
楚香凝解析:补上D种盒子,不论前三种盒子总共取了几个,用D种盒子去凑满3个;相当于四种盒子足够多,从中取三个,有C(4+2,3)=20种;抽屉原理,321÷20=16…1,人数最多的组至少有16+1=17名员工,选B
(6)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
楚香凝解析:16个名额分到红白黑三个箱子,每个箱子至少一个、至多10个,插板法C(15
2)=105种;去掉有箱子多于10个的情况: 先选一个箱子C(3
★插板法技巧应用之数码和篇
(1)在1~999这999个数中,数码和是9的数有多少个?(比如36,数码和3+6=9)
A.36
楚香凝解析:相当于把9个名额分到百位、十位、个位,每位至少分0个名额,插板法C(11 2)=55个,选C
(2)数码和是9的三位数有多少个?(比如126,数码和1+2+6=9)
A.36
楚香凝解析:相当于把9个名额分到百位、十位、个位,其中百位至少分1个名额,插板法C(10 2)=45个,选D
(3)数码和是20的三位数有多少个?(比如686,数码和6+8+6=20)
A.36
楚香凝解析:相当于从999这个数的百位、十位、个位中共挖掉7,转化为7个名额分到百位、十位、个位,每位可以分0个名额,C(9 2)=36个,选A
(4)数码和是9的倍数的三位数有多少个?(比如288,数码和2+8+8=18是9的倍数)
A.80
楚香凝解析:
解法一:数码和是9的倍数,说明这个数本身也是9的倍数,100~999共900个数,900/9=100,选C
解法二:百位1~9除以9的余数涵盖了0~8,所以对于后两位00—99这100个数,百位分别都有一个数进行对应,使得三位数为9的倍数,所以有100个,选C
(5)数码和是5的倍数的三位数有多少个?(比如456,数码和4+5+6=15是5的倍数)
A.200
楚香凝解析:对于前两位的10~99这90个数,无论数字和除以5的余数是多少,个位0~9中都分别有两个数字对应,使得数字和是5的倍数,共90×2=180个,选D
(6)不含数字3且数码和是3的倍数,这样的三位数有多少个?(比如456,数码和4+5+6=15是3的倍数)
A.144
楚香凝解析:对于前两位8×9=72个数,无论数字和除以3的余数是多少,个位(0 6 9)(1 4 7)(2 5 8)都分别有三个数字对应,使得三位数为3的倍数,72×3=216个,选C

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