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
- 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。
- 甲任副班长,则乙任班长,丙任学习委员,丁任体育委员,1种。
- 甲任学习委员,则乙任班长,丙任体育委员,丁任副班长,1种。
- 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=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!=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!=6
种。
所以这一类合法安排数为
24−6=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=54
易错点
- 不能直接写 3×4!,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!。
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
3
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=120
所以总数为
3×A54=3×120=360
易错点
- 不能把6个人对5个岗位直接写成 A65,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
- 从甲、乙中选1人担任摄影,有
2
种。
- 剩下的两人(甲乙中另一人和丙)去担任主持、统分,有
2
种。
- 丁、戊去担任音响、后勤,有
2!=2
种。
所以总数为
2×2×2=8
易错点
- 前三个岗位不能直接写 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!。
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
2
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!=24
种;
丙担任主持的不合法情况有
3!=6
种。
所以这一类有
2×(24−6)=2×18=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×(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=48
种。
总数为
36+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:
3!=6
种;
3!=6
种。
所以总数为
6×6=36
设事件:
- E1:甲教英语;
- E2:乙教数学。
则:
- E1 发生时,乙、丙分配语文、数学,有 2!=2 种;第二块仍有6种。
所以
∣E1∣=2×6=12
- E2 发生时,甲、丙分配语文、英语,也有
∣E2∣=2×6=12
- E1∩E2 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
∣E1∩E2∣=1×6=6
由容斥原理,合法方法数为
36−12−12+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!。
- 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:
- 甲任主持;
- 甲任摄影;
- 甲进宣传组;
- 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
2
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
2
种。
后勤组随之确定。
因此这一类有
2×2=4
种。
情况2:甲任摄影
主持只能由乙、丙担任,有
2
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
2
种。
情况3:甲进宣传组
主持由乙、丙选1人,有
2
种;
摄影由丁、戊选1人,有
2
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
2
种。
所以这一类有
2×2×2=8
种。
情况4:甲进后勤组
主持由乙、丙选1人,有
2
种;
摄影由丁、戊选1人,有
2
种。
此时宣传组3人只能是:
因此分组唯一确定。
这一类有
2×2=4
种。
总数为
4+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:
- 甲乙都不入选;
- 只有甲入选;
- 只有乙入选;
- 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=360
情况2:只有甲入选
甲可担任队长、答辩、程序,共
3
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=120
所以这一类有
3×120=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=120。
所以这一类有
3×120=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=7
种。
剩下两个岗位由其余6人中选2人并排列,有
A62=6×5=30
种。
因此这一类有
7×30=210
种。
总数为
360+360+360+210=1290
易错点
- “甲乙都入选”时,不能想当然写成 A42,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
(23)=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 X;
- 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!=6
种。
设:
- F1:乙做 E;
- F2:丙做 D。
则:
∣F1∣=2,∣F2∣=2,∣F1∩F2∣=1
所以合法数为
6−2−2+1=3
而甲的兼任方案有3种,所以总数为
3×3=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!。
- 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。