**提示词:** “你是一个资深的高中数学老师。请帮我收集 8 道经典的**排列问题**。 **核心...

Erstellt am: 10. April 2026

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Frage

提示词:
“你是一个资深的高中数学老师。请帮我收集 8 道经典的排列问题
核心且唯一考察知识点:定序问题(即题目要求某几个元素的‘相对顺序’保持固定,例如:甲必须在乙的左边,或几个人必须按身高排列)。

难度与数量分配

  1. 基础题(2 道):纯定序问题。只有一组定序要求,没有其他干扰条件。
  2. 中档题(6 道):复合问题。在定序的基础上,叠加一个常规条件(如:某人不能站两端,或另外两人必须相邻,或有两组元素同时要求定序)。

输出格式要求

  • 标注【基础】或【中等】及题目描述。
  • 一题两解:对每道题,请提供‘定序问题’最经典的两种解法思路及算式:
    • 解法一(除法/消序法):全排列除以定序元素内部的全排列(即 Ann/AmmA_n^n / A_m^m)。
    • 解法二(选位法/空位法):先用组合数 CnmC_n^m 给定序元素选出位置,再排列剩余元素。”

Gedanke

Thought for 23m 16s

Antwort

下面给你一套可直接用于训练的 8 道“定序问题”经典排列题
统一约定:都按“从左到右”理解,且 Ann=n!A_n^n=n!


1.【基础】
7 本不同的书排成一排,其中甲、乙、丙三本书必须满足:甲在乙左边,乙在丙左边。求排法数。

解法一(除法/消序法)
先把 7 本书全排列:

A77A_7^7

甲、乙、丙这 3 本书内部本来有

A33A_3^3

种排法,但只有 1 种符合“甲、乙、丙”的相对顺序,所以

A77A33=7!3!=840\frac{A_7^7}{A_3^3} =\frac{7!}{3!} =840

解法二(选位法/空位法)
先从 7 个位置中选出 3 个位置给甲、乙、丙:

C73C_7^3

位置选定后,甲、乙、丙只能按固定顺序放入;其余 4 本书任意排:

C73A44=3524=840C_7^3\cdot A_4^4 =35\cdot24 =840

答案: 840840 种。


2.【基础】
8 名同学站成一排,其中甲、乙、丙、丁 4 人必须从左到右按身高递增顺序站立。求排法数。

解法一(除法/消序法)
8 人全排列共有

A88A_8^8

种。甲、乙、丙、丁这 4 人内部原有

A44A_4^4

种次序,但只有 1 种符合题意,所以

A88A44=8!4!=1680\frac{A_8^8}{A_4^4} =\frac{8!}{4!} =1680

解法二(选位法/空位法)
先给甲、乙、丙、丁选 4 个位置:

C84C_8^4

选好后只能按固定顺序站入;其余 4 人任意排:

C84A44=7024=1680C_8^4\cdot A_4^4 =70\cdot24 =1680

答案: 16801680 种。


3.【中等】
7 名同学站成一排,其中甲、乙、丙满足:甲在乙左边,乙在丙左边;另外 丁不能站在两端。求排法数。

解法一(除法/消序法)
先只看甲、乙、丙的定序,排法数为

A77A33\frac{A_7^7}{A_3^3}

再减去丁站在两端的情况。若丁站左端或右端,共 2 种选法,此时剩下 6 人中甲、乙、丙仍需定序:

2A66A332\cdot \frac{A_6^6}{A_3^3}

所以

A77A332A66A33=7!3!26!3!=840240=600\frac{A_7^7}{A_3^3}-2\cdot \frac{A_6^6}{A_3^3} =\frac{7!}{3!}-2\cdot\frac{6!}{3!} =840-240 =600

解法二(选位法/空位法)
先给丁选位置,丁只能站中间 5 个位置之一:

C51C_5^1

再从剩下 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

其余 3 人任意排:

C51C63A33=5206=600C_5^1\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =5\cdot20\cdot6 =600

答案: 600600 种。


4.【中等】
8 名同学站成一排,其中甲、乙、丙满足:甲在乙左边,乙在丙左边;另外 丁、戊必须相邻。求排法数。

解法一(除法/消序法)
把“丁、戊”看成一个整体,这个整体内部有

A22A_2^2

种排法。此时共有 7 个单位排列,而甲、乙、丙仍需定序,所以

A22A77A33=27!3!=1680A_2^2\cdot \frac{A_7^7}{A_3^3} =2\cdot\frac{7!}{3!} =1680

解法二(选位法/空位法)
先把“丁、戊”并成一个单位,此时共有 7 个单位。
从这 7 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C73C_7^3

选好后甲、乙、丙按固定顺序放入;其余 4 个单位任意排,再乘“丁、戊”内部的 A22A_2^2

C73A44A22=35242=1680C_7^3\cdot A_4^4\cdot A_2^2 =35\cdot24\cdot2 =1680

答案: 16801680 种。


5.【中等】
8 本不同的书排成一排,其中甲、乙、丙满足:甲在乙左边,乙在丙左边;同时 丁必须在戊左边。求排法数。

解法一(除法/消序法)
8 本书全排列有

A88A_8^8

种。
甲、乙、丙内部有 A33A_3^3 种次序;丁、戊内部有 A22A_2^2 种次序。各自只保留 1 种符合题意,因此

A88A33A22=8!3!2!=3360\frac{A_8^8}{A_3^3\cdot A_2^2} =\frac{8!}{3!\cdot2!} =3360

解法二(选位法/空位法)
先给甲、乙、丙选位置:

C83C_8^3

再从剩下 5 个位置中给丁、戊选位置:

C52C_5^2

甲、乙、丙按固定顺序放,丁、戊也按固定顺序放;其余 3 本书任意排:

C83C52A33=56106=3360C_8^3\cdot C_5^2\cdot A_3^3 =56\cdot10\cdot6 =3360

答案: 33603360 种。


6.【中等】
8 名同学站成一排,其中甲、乙、丙满足:甲在乙左边,乙在丙左边;另外 丁、戊占据两端(顺序不限)。求排法数。

解法一(除法/消序法)
先安排两端的丁、戊,有

A22A_2^2

种。
剩下中间 6 个位置排另外 6 人,其中甲、乙、丙需定序,所以

A22A66A33=26!3!=240A_2^2\cdot \frac{A_6^6}{A_3^3} =2\cdot\frac{6!}{3!} =240

解法二(选位法/空位法)
两端先放丁、戊:

A22A_2^2

再从中间 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

其余 3 人任意排:

A22C63A33=2206=240A_2^2\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =2\cdot20\cdot6 =240

答案: 240240 种。


7.【中等】
9 面不同的小旗排成一行,其中甲、乙、丙、丁 4 面旗必须满足:甲在乙左边,乙在丙左边,丙在丁左边;另外 戊、己两面旗必须相邻。求排法数。

解法一(除法/消序法)
先把“戊、己”看成一个整体,其内部有

A22A_2^2

种排法。于是共有 8 个单位排列。
甲、乙、丙、丁 4 面旗内部本有

A44A_4^4

种次序,但只保留 1 种符合题意,所以

A22A88A44=28!4!=3360A_2^2\cdot \frac{A_8^8}{A_4^4} =2\cdot\frac{8!}{4!} =3360

解法二(选位法/空位法)
仍把“戊、己”看成一个单位,共有 8 个单位。
先给甲、乙、丙、丁选 4 个位置:

C84C_8^4

它们按固定顺序放入;其余 4 个单位任意排,再乘“戊、己”内部的 A22A_2^2

C84A44A22=70242=3360C_8^4\cdot A_4^4\cdot A_2^2 =70\cdot24\cdot2 =3360

答案: 33603360 种。


8.【中等】
9 名同学站成一排,其中甲、乙、丙满足:甲在乙左边,乙在丙左边;另外 丁、戊、己 3 人必须相邻。求排法数。

解法一(除法/消序法)
把“丁、戊、己”看成一个整体,这个整体内部有

A33A_3^3

种排法。此时共有 7 个单位排列;甲、乙、丙仍需定序,所以

A33A77A33=A77=7!=5040A_3^3\cdot \frac{A_7^7}{A_3^3} =A_7^7 =7! =5040

解法二(选位法/空位法)
把“丁、戊、己”并成一个单位,共 7 个单位。
先从 7 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C73C_7^3

它们按固定顺序放入;其余 4 个单位任意排,再乘“丁、戊、己”内部的 A33A_3^3

C73A44A33=35246=5040C_7^3\cdot A_4^4\cdot A_3^3 =35\cdot24\cdot6 =5040

答案: 50405040 种。


最后帮你提炼一个总规律:

纯定序题的核心公式就是

AnnAmmCnmAnmnm\frac{A_n^n}{A_m^m} \qquad\text{或}\qquad C_n^m\cdot A_{n-m}^{\,n-m}

两种思路本质等价。

遇到复合题时,通常先处理“附加条件”(如相邻、占两端、不能站两端、再加一组定序),然后再套这两个定序模板。
这样学生最容易抓住主线,也最不容易做乱。

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