“你现在是一位资深的高中数学教师。请帮我收集并整理高中数学【排列组合】中经典的**‘多面手问题’(即...

作成日: 2026年4月10日

使用モデル GPT-5.4 Pro by Chat01

質問

“你现在是一位资深的高中数学教师。请帮我收集并整理高中数学【排列组合】中经典的**‘多面手问题’(即某人能胜任多种工作/兼职问题)**的专项题库。
请按以下结构输出:
解题心法:简述解决多面手问题的核心思想与常用方法(如:按多面手的去向分类、按特殊位置/岗位分类、容斥原理等)。
阶梯题库:请提供8-10道题目,按难度分为三个层级:
基础篇(1个多面手,常规分配)
进阶篇(2个或以上多面手,限制条件增加)
挑战篇(结合其他排列组合模型,如分组分配问题等)
详细解析:在所有题目列完之后,提供每道题的详细步骤、易错点提示(如:如何避免重复计算或遗漏)及最终答案。”

思考

Thought for 36m 4s

回答

下面按常见校内考试与竞赛训练风格,整理一套高中数学《排列组合》里很典型的“多面手问题”专项题库。
为避免歧义,除第9题外,均默认 “每人至多承担一项工作”

一、解题心法

1. 先抓“最特殊的人”或“最稀缺的岗位”
多面手问题里,最常见的突破口就是:

  • 按多面手的去向分类;
  • 按只能由少数人担任的岗位分类;
  • 先安排限制最多的人,再安排普通人。

2. 分类一定要“互斥且完备”
例如“甲去哪个岗位”来分类时,要保证:

  • 每种情况不重叠;
  • 所有可能都被分到某一类里。
    这能避免重复计算和遗漏。

3. 能分块就分块
很多题其实能拆成两部分:

  • 前几项岗位只在一小群人中分配;
  • 后几项岗位只在另一小群人中分配。
    这时常用“分步乘法原理”。

4. 有“不能做某岗”时,优先考虑反面法或容斥原理
常见套路:

  • 先算“无禁忌”的总数;
  • 再减去“不合要求”的情况;
  • 若减重了,就用容斥加回来。

5. 综合题要分层处理
遇到“先选人,再分工”“先分组,再定岗位”“有人允许兼职”等题型时,通常按层次做:

  • 先确定特殊人或特殊岗位;
  • 再做选人;
  • 最后做排列或分组。

6. 一个很实用的口诀
先紧后松,先特后普;分类互斥,分步相乘;有禁则减,重叠用容斥。


二、阶梯题库

基础篇(1个多面手,常规分配)

题1
班级要在甲、乙、丙、丁四人中分别选出班长、副班长、学习委员、体育委员各1人。已知:

  • 甲可担任四个职务中的任一职;
  • 乙可担任班长、副班长;
  • 丙可担任学习委员、体育委员;
  • 丁可担任副班长、体育委员。
    求不同安排方法数。

题2
学校活动中需安排主持、摄影、记录、联络、后勤五个岗位,由甲、乙、丙、丁、戊五人担任。已知:

  • 甲是多面手,可担任主持、摄影、记录;
  • 乙、丙、丁、戊都能担任任一岗位;
  • 但乙不能担任后勤。
    求不同安排方法数。

题3
从甲、乙、丙、丁、戊、己6人中选5人,分别担任主持、摄影、记录、联络、后勤五项不同工作。已知:

  • 甲必须参加;
  • 甲可担任主持、摄影、记录中的任一项;
  • 其余5人都能担任任一岗位。
    求不同安排方法数。

进阶篇(2个或以上多面手,限制条件增加)

题4
活动中需安排主持、统分、摄影、音响、后勤五个岗位,由甲、乙、丙、丁、戊五人担任。已知:

  • 甲、乙都可担任主持、统分、摄影中的任一岗位;
  • 丙可担任主持、统分;
  • 丁、戊都可担任音响、后勤。
    求不同安排方法数。

题5
六项工作:主持、记录、联络、后勤、宣传、接待,由甲、乙、丙、丁、戊、己六人担任。已知:

  • 甲、乙都只能在“主持、记录、联络”这三项中任职;
  • 丙不能担任主持;
  • 丁不能担任记录;
  • 戊、己无特殊限制。
    求不同安排方法数。

题6
六位老师甲、乙、丙、丁、戊、己分别担任语文、数学、英语、物理、化学、生物六门课。已知:

  • 甲、乙、丙都可担任语文、数学、英语中的任一门;
  • 丁、戊、己都可担任物理、化学、生物中的任一门;
  • 但甲不能教英语,乙不能教数学。
    求不同分配方法数。

挑战篇(结合其他排列组合模型)

题7
某社团要安排:

  • 1名主持,
  • 1名摄影,
  • 其余5人分成宣传组(3人)和后勤组(2人),两个组有区别。

现有甲、乙、丙、丁、戊、己、庚7人,且:

  • 甲可担任主持、摄影,也可进入宣传组或后勤组;
  • 乙、丙只能担任主持或进入宣传组;
  • 丁、戊只能担任摄影或进入后勤组;
  • 己、庚只能进入宣传组或后勤组,不能担任主持、摄影。
    求不同安排方法数。

题8
从甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛8人中选4人,分别担任队长、答辩、程序、文稿四个不同分工。已知:

  • 甲可担任队长、答辩、程序;
  • 乙可担任答辩、程序、文稿;
  • 其余6人可担任任一分工。
    求不同选人分工方法数。

题9
四名同学甲、乙、丙、丁完成五项不同工作 A、B、C、D、E。允许甲兼职两项,且甲只能从 A、B、C 三项中任选两项兼任;乙、丙、丁各只承担1项,其中:

  • 乙不能做 E;
  • 丙不能做 D。
    求共有多少种安排方法。

三、详细解析

题1解析

思路
按多面手甲的去向分类。

计算

  1. 甲任班长,则乙只能任副班长,丙任学习委员,丁任体育委员,1种。
  2. 甲任副班长,则乙任班长,丙任学习委员,丁任体育委员,1种。
  3. 甲任学习委员,则乙任班长,丙任体育委员,丁任副班长,1种。
  4. 甲任体育委员,则乙任班长,丙任学习委员,丁任副班长,1种。

所以总数为

1+1+1+1=41+1+1+1=4

易错点

  • 不要把“丙、丁是否还能互换”想复杂。实际上很多位置一旦定下甲,其他人往往就被“卡死”了。
  • 分类时要把甲的4种可能都列全。

答案
4种。


题2解析

思路
仍然按甲的去向分类。每一类中,再处理“乙不能担任后勤”的限制。

计算
甲只能担任主持、摄影、记录,共3种选择。

对任一种固定选择,例如甲任主持,则剩下4个人去担任另外4个岗位。
如果不考虑限制,共有

4!=244!=24

种。
其中不合要求的是“乙担任后勤”的情况:先固定乙任后勤,其余3人排其余3岗,有

3!=63!=6

种。
所以这一类合法安排数为

246=1824-6=18

甲任摄影时同理,也是18种;甲任记录时也是18种。

所以总数为

3×18=543\times 18=54

易错点

  • 不能直接写 3×4!3\times 4!,因为乙有“不能后勤”的限制。
  • 反面法里,减去的是“固定乙做后勤后,其余人任意排剩余3岗”的数,即 3!3!

答案
54种。


题3解析

思路
这是“先定多面手岗位,再选人、再排列”的典型题。

计算
甲必须参加,且甲可担任主持、摄影、记录中的任一项,所以甲的岗位有

33

种选择。

甲岗位定好后,还剩4个岗位,需要从其余5人中选4人来担任,并安排到4个不同岗位上。
方法数为

A54=5×4×3×2=120A_5^4=5\times4\times3\times2=120

所以总数为

3×A54=3×120=3603\times A_5^4=3\times120=360

易错点

  • 不能把6个人对5个岗位直接写成 A65A_6^5,因为甲不是“任意岗位都能做”。
  • 也不能忘记“甲必须参加”这一条件。

答案
360种。


题4解析

思路
先看“主持、统分、摄影”这三个岗位。
其中丙只能做主持或统分,所以摄影一定由甲、乙中的一人担任

计算

  1. 从甲、乙中选1人担任摄影,有
22

种。

  1. 剩下的两人(甲乙中另一人和丙)去担任主持、统分,有
22

种。

  1. 丁、戊去担任音响、后勤,有
2!=22!=2

种。

所以总数为

2×2×2=82\times2\times2=8

易错点

  • 前三个岗位不能直接写 3!3!,因为丙不能担任摄影。
  • 后两个岗位是两个不同人分任两个不同岗,所以是 2!2!

答案
8种。


题5解析

思路
甲、乙都只能在“主持、记录、联络”三项中选,所以先看这三项中哪一项留给普通成员去做。这就是“按特殊岗位分类”。

计算

情况1:主持留给普通成员

那么甲、乙必须担任记录、联络,二人分配有

22

种。

此时剩下4人丙、丁、戊、己去担任:主持、后勤、宣传、接待。
其中丙不能担任主持。
若不考虑限制,共

4!=244!=24

种;
丙担任主持的不合法情况有

3!=63!=6

种。
所以这一类有

2×(246)=2×18=362\times(24-6)=2\times18=36

种。

情况2:记录留给普通成员

同理,甲、乙分配主持、联络有2种。
剩下4人去做记录、后勤、宣传、接待,其中丁不能担任记录。
合法数为

2×(246)=362\times(24-6)=36

情况3:联络留给普通成员

甲、乙分配主持、记录有2种。
剩下4人去做联络、后勤、宣传、接待。
此时丙“不能主持”、丁“不能记录”都不再 relevant,因此没有额外限制。
这一类有

2×4!=2×24=482\times4!=2\times24=48

种。

总数为

36+36+48=12036+36+48=120

易错点

  • 丙“不能主持”只在“主持留给普通成员”时才起作用。
  • 丁“不能记录”只在“记录留给普通成员”时才起作用。
  • 不要把两个限制在所有情况里都一股脑减掉。

答案
120种。


题6解析

思路
这题天然分成两个“块”:

  • 第一块:甲、乙、丙分配语文、数学、英语;
  • 第二块:丁、戊、己分配物理、化学、生物。

第二块没有限制,第一块有两个禁配,用容斥原理。

计算

先不看禁配条件:

  • 甲、乙、丙分配语文、数学、英语,有
3!=63!=6

种;

  • 丁、戊、己分配物理、化学、生物,有
3!=63!=6

种。

所以总数为

6×6=366\times6=36

设事件:

  • E1E_1:甲教英语;
  • E2E_2:乙教数学。

则:

  1. E1E_1 发生时,乙、丙分配语文、数学,有 2!=22!=2 种;第二块仍有6种。
    所以
E1=2×6=12|E_1|=2\times6=12
  1. E2E_2 发生时,甲、丙分配语文、英语,也有
E2=2×6=12|E_2|=2\times6=12
  1. E1E2E_1\cap E_2 发生时,甲教英语,乙教数学,则丙只能教语文;第二块仍有6种。
    所以
E1E2=1×6=6|E_1\cap E_2|=1\times6=6

由容斥原理,合法方法数为

361212+6=1836-12-12+6=18

易错点

  • 容斥只发生在“语数英”这一块上,但最终别忘了再乘“物化生”这一块的 3!3!
  • 同时满足两个禁配时,要加回来一次。

答案
18种。


题7解析

思路
这是“多面手 + 分组分配”综合题。
最稳妥的方法:按甲的去向分类

甲有4类去向:

  1. 甲任主持;
  2. 甲任摄影;
  3. 甲进宣传组;
  4. 甲进后勤组。

组内无顺序,所以进组时只看“进哪一组”,不看“组内第几个位置”。

计算

情况1:甲任主持

摄影只能由丁、戊担任,有

22

种。

剩下5人中:

  • 乙、丙只能去宣传组;
  • 另一个没当摄影的丁或戊只能去后勤组;
  • 己、庚可进任一组。

宣传组要3人,所以必须是“乙、丙 + 己庚中的1人”,有

22

种。
后勤组随之确定。

因此这一类有

2×2=42\times2=4

种。

情况2:甲任摄影

主持只能由乙、丙担任,有

22

种。

剩下5人中:

  • 另一个乙或丙只能进宣传组;
  • 丁、戊都只能进后勤组;
  • 己、庚只能补到宣传组。

所以分组其实已经唯一确定。
因此这一类有

22

种。

情况3:甲进宣传组

主持由乙、丙选1人,有

22

种;
摄影由丁、戊选1人,有

22

种。

此时宣传组还缺2人。
剩下的人中:

  • 另一个乙或丙必须进宣传组;
  • 己、庚中选1人进宣传组,有
22

种。

所以这一类有

2×2×2=82\times2\times2=8

种。

情况4:甲进后勤组

主持由乙、丙选1人,有

22

种;
摄影由丁、戊选1人,有

22

种。

此时宣传组3人只能是:

  • 另一个乙或丙;
  • 己;
  • 庚。

因此分组唯一确定。
这一类有

2×2=42\times2=4

种。

总数为

4+2+8+4=184+2+8+4=18

易错点

  • 宣传组、后勤组是有区别的,不能最后再除以2。
  • 组内无顺序,所以“甲在宣传组”不能再乘3。
  • 一定要看清“只能担任主持或进入宣传组”这类条件,意味着这个人没有第三种去向。

答案
18种。


题8解析

思路
这是“选人 + 分工”的综合题。
最自然的分类方式:看甲、乙是否入选。

分四类:

  1. 甲乙都不入选;
  2. 只有甲入选;
  3. 只有乙入选;
  4. 甲乙都入选。

计算

情况1:甲乙都不入选

从其余6人中选4人并分配四个不同岗位,方法数为

A64=6×5×4×3=360A_6^4=6\times5\times4\times3=360

情况2:只有甲入选

甲可担任队长、答辩、程序,共

33

种选择。

其余3个岗位由其余6人中选3人并排列,方法数为

A63=6×5×4=120A_6^3=6\times5\times4=120

所以这一类有

3×120=3603\times120=360

种。

情况3:只有乙入选

同理,乙可担任答辩、程序、文稿,共3种。
其余安排数也是 A63=120A_6^3=120
所以这一类有

3×120=3603\times120=360

种。

情况4:甲乙都入选

先给甲、乙分配两个不同岗位。

甲可选:队长、答辩、程序。
分类看甲:

  • 若甲任队长,则乙可任答辩、程序、文稿,共3种;
  • 若甲任答辩,则乙可任程序、文稿,共2种;
  • 若甲任程序,则乙可任答辩、文稿,共2种。

所以甲乙的合法分工共有

3+2+2=73+2+2=7

种。

剩下两个岗位由其余6人中选2人并排列,有

A62=6×5=30A_6^2=6\times5=30

种。

因此这一类有

7×30=2107\times30=210

种。

总数为

360+360+360+210=1290360+360+360+210=1290

易错点

  • “甲乙都入选”时,不能想当然写成 A42A_4^2,因为两人的可选岗位集合不同。
  • “选人 + 分工”要分层:先看特殊人是否入选,再做排列。

答案
1290种。


题9解析

思路
这是“允许兼职”的变式题。
最关键的一步:先确定甲兼任哪两项工作,再安排乙、丙、丁。

计算

甲只能从 A、B、C 三项中任选两项兼任,因此甲兼任方案有

(32)=3\binom{3}{2}=3

种。

对甲的一种固定兼任方案,剩下3项工作一定是:

  • A、B、C 中剩下的1项,记作 XX
  • 以及 D、E 两项。

这3项由乙、丙、丁三人分别承担。

若不看限制,共有

3!=63!=6

种。

设:

  • F1F_1:乙做 E;
  • F2F_2:丙做 D。

则:

F1=2,F2=2,F1F2=1|F_1|=2,\qquad |F_2|=2,\qquad |F_1\cap F_2|=1

所以合法数为

622+1=36-2-2+1=3

而甲的兼任方案有3种,所以总数为

3×3=93\times3=9

易错点

  • 甲兼任两项工作时,“兼任 A 和 B”与“兼任 B 和 A”不是两种,不能乘 2!2!
  • 容斥里两个坏事件都要减,但重叠部分要加回来。

答案
9种。


这套题覆盖了多面手问题最常见的几个出题方向:
单人多面手、双人多面手、禁配限制、分块处理、分组分配、选人再分工、允许兼职。
拿来做专题讲解、分层训练或考前刷题都很合适。

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