下面给你整理 8 道经典的“定序型排列题”。默认都是“排成一排”,且对象都互不相同。
先给一个统一模板,便于学生总结:
- 解法一(除法 / 消序法):先把“普通条件”处理好,再把定序元素内部原本会出现的全排列数除掉。
- 解法二(选位 / 空位法):先给“定序元素”选位置,因为相对顺序已经固定,所以只选位,不再排列;再排列其余元素。
1.【基础】5 人排队,甲必须在乙左边
题目:
甲、乙、丙、丁、戊 5 人排成一排,要求 甲必须在乙的左边。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
5 人全排列共有:
A55=5!
其中甲、乙内部原本有 2! 种先后次序,而满足题意的只有其中 1 种,所以:
A22A55=2!5!=2120=60
解法二(选位 / 空位法)
先从 5 个位置中选出 2 个位置给甲、乙。
由于要求“甲在乙左边”,所以这 2 个位置一旦选定,甲乙的放法只有 1 种。
再将其余 3 人排列:
C52⋅A33=10⋅6=60
答案:
60
2.【基础】6 本书中,语、数、英保持固定相对顺序
题目:
语、数、英、物、化、史 6 本不同的书排在书架上一层,要求 语在数左边,数在英左边。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
6 本书全排列:
A66=6!
其中“语、数、英”内部原本有 3! 种顺序,而符合题意的只有 1 种,所以:
A33A66=3!6!=6720=120
解法二(选位 / 空位法)
先从 6 个位置中选出 3 个位置给语、数、英:
C63
因为三者顺序固定为“语—数—英”,所以选完位置后放法只有 1 种。
其余 3 本书再排列:
C63⋅A33=20⋅6=120
答案:
120
3.【中等】甲在乙左边,且丙丁必须相邻
题目:
甲、乙、丙、丁、戊、己 6 人排成一排,要求 甲在乙左边,且 丙、丁必须相邻。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
先把“丙丁相邻”处理成一个整体,记作 (丙丁)。
这样共有 5 个对象:甲、乙、(丙丁)、戊、己。
这 5 个对象全排列:
A55
而丙丁内部还可交换:
2!
再对“甲乙的先后”消序,除以:
A22=2!
所以:
A55⋅2!÷A22=5!⋅2!÷2!=120
解法二(选位 / 空位法)
先把丙丁看作一个整体,共有 5 个“对象位置”。
从这 5 个位置中选 2 个给甲、乙,且甲在乙左边,所以只需选位:
C52
剩下 3 个对象 (丙丁)、戊、己 排列:
A33
再乘上丙丁内部交换:
2!
所以:
C52⋅A33⋅2!=10⋅6⋅2=120
答案:
120
4.【中等】甲在乙左边,且丙不能站两端
题目:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚 7 人排成一排,要求 甲在乙左边,且 丙不能站在最左端或最右端。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
先满足“丙不能站两端”:丙有 5 个位置可选。
选定丙的位置后,其余 6 人全排列:
A66
再对甲乙的先后消序,除以 2!:
5⋅A66÷A22=5⋅6!÷2=5⋅720÷2=1800
解法二(选位 / 空位法)
先给丙选位置,有 5 种。
在剩余 6 个位置中,选 2 个给甲、乙,且要求甲在乙左边,所以:
C62
其余 4 人排列:
A44
因此:
5⋅C62⋅A44=5⋅15⋅24=1800
答案:
1800
5.【中等】语、数、英定序,且物、化必须相邻
题目:
语、数、英、物、化、史、地 7 本不同的书排成一排,要求 语在数左边,数在英左边,且 物、化必须相邻。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
先把“物、化相邻”看作一个整体。
于是共有 6 个对象:语、数、英、(物化)、史、地。
这 6 个对象全排列:
A66
物、化内部还可交换:
2!
语、数、英原本内部有 3! 种次序,但只允许 1 种,所以除以:
A33=3!
得:
A66⋅2!÷A33=6!⋅2!÷3!=720⋅2÷6=240
解法二(选位 / 空位法)
先把“物化”看作一个整体,共 6 个对象位置。
从中选 3 个位置给语、数、英,且顺序固定,所以只需选位:
C63
剩余 3 个对象 (物化)、史、地 排列:
A33
再乘上物化内部交换:
2!
因此:
C63⋅A33⋅2!=20⋅6⋅2=240
答案:
240
6.【中等】两组元素同时定序:甲在乙左边,丙在丁左边
题目:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛 8 人排成一排,要求 甲在乙左边,且 丙在丁左边。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
8 人全排列:
A88=8!
甲乙内部原有 2! 种顺序;丙丁内部也有 2! 种顺序。
都固定后,应除以:
2!⋅2!
所以:
A88÷A22÷A22=2!⋅2!8!=440320=10080
解法二(选位 / 空位法)
先从 8 个位置中选 2 个给甲、乙:
C82
甲在乙左边,所以只选位。
再从剩余 6 个位置中选 2 个给丙、丁:
C62
丙在丁左边,也只选位。
其余 4 人排列:
A44
所以:
C82⋅C62⋅A44=28⋅15⋅24=10080
答案:
10080
7.【中等】甲、乙、丙定序,且丁不能站两端
题目:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛 8 人排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,且 丁不能站在两端。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
先处理“丁不能站两端”,丁有 6 个位置可选。
选定丁后,其余 7 人全排列:
A77
再对甲、乙、丙内部顺序消序,除以:
A33=3!
故:
6⋅A77÷A33=6⋅7!÷3!=6⋅5040÷6=5040
解法二(选位 / 空位法)
先给丁选位置,有 6 种。
在剩余 7 个位置中选 3 个给甲、乙、丙,且顺序固定,所以:
C73
剩余 4 人排列:
A44
因此:
6⋅C73⋅A44=6⋅35⋅24=5040
答案:
5040
8.【中等】两组同时定序:甲乙丙固定顺序,且丁在戊左边
题目:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛 8 人排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,且 丁在戊左边。求不同排法数。
解法一(除法 / 消序法)
8 人全排列:
A88=8!
其中甲乙丙内部原有 3! 种顺序,丁戊内部原有 2! 种顺序。
都固定后应除以:
3!⋅2!
所以:
A88÷A33÷A22=3!⋅2!8!=1240320=3360
解法二(选位 / 空位法)
先从 8 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:
C83
由于三者顺序固定,所以只需选位。
再从剩余 5 个位置中选 2 个给丁、戊:
C52
且丁在戊左边,也只需选位。
最后其余 3 人排列:
A33
故:
C83⋅C52⋅A33=56⋅10⋅6=3360
答案:
3360
如果你要,我下一步可以把这 8 道题再整理成一份适合课堂讲义的标准版:题目区、解答区、方法总结区分开展示。