**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...

創建於:2026年4月10日

使用 GPT-5.4 Pro 回答 Chat01

問題

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。”

回答

下面给你一套可直接用于课堂训练的 8 道“定序问题”经典排列题。默认都是“排成一排”,且所有元素都互不相同。

先记一个总思路:

  • 解法一(除法/消序法):先算满足附加条件下的总排法,再除以定序元素内部的全排列数。
  • 解法二(选位法/空位法):先给定序元素选位置,再按规定顺序填入,最后排列剩余元素。

1.【基础】纯定序

6 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己排成一排,要求 甲在乙的左边,乙在丙的左边。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

6 人全排列共有

A66=6!A_6^6=6!

其中甲、乙、丙三人内部共有

A33=3!A_3^3=3!

种相对次序,但只有 1 种满足“甲在乙左,乙在丙左”。

所以排法数为

A66A33=6!3!=120\frac{A_6^6}{A_3^3} =\frac{6!}{3!} =120

解法二(选位法/空位法)

先从 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

选好后,这 3 个位置只能按从左到右依次放甲、乙、丙;剩余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

C63A33=20×6=120C_6^3\cdot A_3^3 =20\times 6 =120

答案:   120\;120 种。


2.【基础】纯定序

7 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚排成一排,要求 甲、乙、丙、丁从左到右依次排列。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

7 人全排列共有

A77=7!A_7^7=7!

甲、乙、丙、丁四人内部共有

A44=4!A_4^4=4!

种排列,但只有 1 种满足题意。

所以排法数为

A77A44=7!4!=210\frac{A_7^7}{A_4^4} =\frac{7!}{4!} =210

解法二(选位法/空位法)

先从 7 个位置中选 4 个给甲、乙、丙、丁:

C74C_7^4

选好后按从左到右依次放甲、乙、丙、丁;剩余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

C74A33=35×6=210C_7^4\cdot A_3^3 =35\times 6 =210

答案:   210\;210 种。


3.【中等】定序 + 某人不能站两端

7 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚排成一排,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”。
丁只能站中间 5 个位置之一,所以先有

5A665\cdot A_6^6

种排法。

其中甲、乙、丙内部共有

A33A_3^3

种次序,只有 1 种符合要求。

所以排法数为

5A66A33=56!3!=600\frac{5\cdot A_6^6}{A_3^3} =\frac{5\cdot 6!}{3!} =600

解法二(选位法/空位法)

先给丁选位置:中间 5 个位置可选,故有

55

种。

再从剩下的 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

并按从左到右放甲、乙、丙;其余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

5C63A33=5×20×6=6005\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =5\times 20\times 6 =600

答案:   600\;600 种。


4.【中等】定序 + 另外两人必须相邻

8 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,且 丁、戊必须相邻。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

把“丁、戊”看成一个整体,则共有 7 个元素排成一排,且丁、戊内部可交换:

A77A22A_7^7\cdot A_2^2

其中甲、乙、丙内部共有

A33A_3^3

种顺序,只有 1 种符合题意。

所以排法数为

A77A22A33=7!2!3!=1680\frac{A_7^7\cdot A_2^2}{A_3^3} =\frac{7!\cdot 2!}{3!} =1680

解法二(选位法/空位法)

先给“丁、戊”选一段相邻位置。
8 个位置中相邻的两格共有 7 段,且丁、戊内部有

A22A_2^2

种排法。

再从剩余 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

并按从左到右放甲、乙、丙;剩余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

7A22C63A33=7×2×20×6=16807\cdot A_2^2\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =7\times 2\times 20\times 6 =1680

答案:   1680\;1680 种。


5.【中等】定序 + 定序元素本身必须相邻

8 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛排成一排,要求 甲、乙、丙三人必须相邻,且从左到右依次为甲、乙、丙。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

先只要求“甲、乙、丙相邻”,不要求内部次序。把三人看成一个整体,则与另外 5 人共 6 个元素排列:

A66A_6^6

而甲、乙、丙内部共有

A33A_3^3

种排法;题目只允许其中 1 种。

所以排法数为

A66A33A33=A66=6!=720\frac{A_6^6\cdot A_3^3}{A_3^3} =A_6^6 =6! =720

解法二(选位法/空位法)

甲、乙、丙要占一段连续的 3 个位置。
在 8 个位置中,这样的连续 3 格共有 6 段。

每选定一段后,甲、乙、丙的顺序已经固定;其余 5 人全排列:

A55A_5^5

所以排法数为

6A55=6×5!=7206\cdot A_5^5 =6\times 5! =720

答案:   720\;720 种。


6.【中等】定序 + 两人站两端

8 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,且 丁、戊站在最左端和最右端。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

先安排两端:丁、戊站两端共有

A22A_2^2

种安排方式。

剩余 6 人排中间 6 个位置共有

A66A_6^6

种,其中甲、乙、丙内部有

A33A_3^3

种次序,只有 1 种符合题意。

所以排法数为

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

解法二(选位法/空位法)

先把丁、戊放在两端:

A22A_2^2

种。

再从中间 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

并按从左到右放甲、乙、丙;其余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

A22C63A33=2×20×6=240A_2^2\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =2\times 20\times 6 =240

答案:   240\;240 种。


7.【中等】两组元素同时定序

8 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,同时 丁在戊左边。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

8 人全排列共有

A88A_8^8

甲、乙、丙内部共有

A33A_3^3

种次序;丁、戊内部共有

A22A_2^2

种次序。每组都只保留 1 种符合题意。

所以排法数为

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

解法二(选位法/空位法)

先从 8 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C83C_8^3

并按从左到右放甲、乙、丙。

再从剩余 5 个位置中选 2 个给丁、戊:

C52C_5^2

并按从左到右放丁、戊。

最后剩余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

C83C52A33=56×10×6=3360C_8^3\cdot C_5^2\cdot A_3^3 =56\times 10\times 6 =3360

答案:   3360\;3360 种。


8.【中等】定序 + 另外三人必须相邻

9 名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬排成一排,要求 甲在乙左边,乙在丙左边,且 丁、戊、己三人必须相邻。求不同排法数。

解法一(除法/消序法)

把“丁、戊、己”看成一个整体,则与其余 6 人共 7 个元素排列:

A77A_7^7

而丁、戊、己内部可排列

A33A_3^3

种。

与此同时,甲、乙、丙内部有

A33A_3^3

种次序,只有 1 种符合“甲在乙左,乙在丙左”。

所以排法数为

A77A33A33=7!=5040\frac{A_7^7\cdot A_3^3}{A_3^3} =7! =5040

解法二(选位法/空位法)

先给“丁、戊、己”选一段连续 3 个位置。
在 9 个位置中,这样的连续 3 格共有 7 段;内部排列有

A33A_3^3

种。

再从剩余 6 个位置中选 3 个给甲、乙、丙:

C63C_6^3

并按从左到右放甲、乙、丙;其余 3 人全排列:

A33A_3^3

所以排法数为

7A33C63A33=7×6×20×6=50407\cdot A_3^3\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =7\times 6\times 20\times 6 =5040

答案:   5040\;5040 种。


这 8 道题从“纯定序”到“定序 + 常规附加条件”,基本覆盖了高中排列题里最经典的出法。

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