**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...

创建于:2026年4月10日

使用 GPT-5.4 Pro 回答 Chat01

问题

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

下面给你一套比较标准、层次清晰的“定序问题”题单。
说明两点:

  1. 默认都是“排成一排”,且元素互不相同。
  2. 采用高中常用记号:Ann=n!A_n^n=n!
  3. 中等题里的“选位法/空位法”,为了兼顾附加条件,有时会先处理特殊位置或特殊块,再给定序元素选位,本质上仍属于选位思路。

1.【基础】纯定序

7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲在乙左边,乙在丙左边,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
先不考虑甲、乙、丙的内部顺序,7人全排列共有 A77A_7^7 种。
甲、乙、丙内部共有 A33A_3^3 种排列,其中只有 1 种满足“甲在乙左边,乙在丙左边”。

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

由于相对顺序已经固定,这3个位置只能按“甲、乙、丙”填入;其余4人任意排列:

C73A44=3524=840C_7^3\cdot A_4^4 =35\cdot 24 =840

答案: 840840 种。


2.【基础】纯定序

8本不同的书排成一列,其中《语文》《数学》《英语》《物理》四本的相对顺序必须保持为“语文在数学左边,数学在英语左边,英语在物理左边”,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
8本书全排列:

A88A_8^8

4本指定图书内部原有 A44A_4^4 种顺序,只有1种符合要求,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)
先给这4本定序的书选位置:

C84C_8^4

选好后只能按“语文、数学、英语、物理”依次填入;其余4本任排:

C84A44=7024=1680C_8^4\cdot A_4^4 =70\cdot 24 =1680

答案: 16801680 种。


3.【中等】定序 + 某人不能站两端

8名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁不站在两端,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
先满足“丁不站两端”。
丁有 66 个中间位置可选,剩下7人全排列:

6A776\cdot A_7^7

再对甲、乙、丙做消序:

6A77A33=67!3!=5040\frac{6\cdot A_7^7}{A_3^3} =\frac{6\cdot 7!}{3!} =5040

解法二(选位法/空位法)
先安排丁的位置:有 66 种。
再从剩下的7个位置中给甲、乙、丙选3个位置:

C73C_7^3

由于顺序固定,只能按甲、乙、丙填入;其余4人任排:

6C73A44=63524=50406\cdot C_7^3\cdot A_4^4 =6\cdot 35\cdot 24 =5040

答案: 50405040 种。


4.【中等】定序 + 另外两人必须相邻

7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊必须相邻,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
把“丁、戊”看成一个整体,则共有6个元素排队;但“丁、戊”内部有 22 种顺序,所以满足相邻条件的总排法为:

2A662\cdot A_6^6

再对甲、乙、丙消序:

2A66A33=26!3!=240\frac{2\cdot A_6^6}{A_3^3} =\frac{2\cdot 6!}{3!} =240

解法二(选位法/空位法)
7个位置中,长度为2的相邻位置对共有 66 个。
先给丁、戊选一个相邻位置对,并安排其内部顺序:

626\cdot 2

再从剩余5个位置中选3个位置给甲、乙、丙:

C53C_5^3

其余2人任排:

62C53A22=62102=2406\cdot 2\cdot C_5^3\cdot A_2^2 =6\cdot 2\cdot 10\cdot 2 =240

答案: 240240 种。


5.【中等】定序 + 两人占两端

9名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊分别站在最左端和最右端(谁左谁右不作规定),问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
先安排两端:丁、戊站两端有 22 种。
剩下7人全排列:

2A772\cdot A_7^7

再对甲、乙、丙消序:

2A77A33=27!3!=1680\frac{2\cdot A_7^7}{A_3^3} =\frac{2\cdot 7!}{3!} =1680

解法二(选位法/空位法)
先安排两端的丁、戊,有 22 种。
再从剩余7个位置中给甲、乙、丙选3个位置:

C73C_7^3

其余4人任排:

2C73A44=23524=16802\cdot C_7^3\cdot A_4^4 =2\cdot 35\cdot 24 =1680

答案: 16801680 种。


6.【中等】两组元素同时定序

9名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,同时丁、戊、己也必须从左到右顺序固定,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
9人全排列:

A99A_9^9

甲、乙、丙内部有 A33A_3^3 种顺序,只保留1种;
丁、戊、己内部也有 A33A_3^3 种顺序,只保留1种。

所以:

A99A33A33=9!3!3!=10080\frac{A_9^9}{A_3^3\cdot A_3^3} =\frac{9!}{3!\cdot 3!} =10080

解法二(选位法/空位法)
先从9个位置中选3个给甲、乙、丙:

C93C_9^3

再从剩余6个位置中选3个给丁、戊、己:

C63C_6^3

两组内部顺序都已固定,其余3人任排:

C93C63A33=84206=10080C_9^3\cdot C_6^3\cdot A_3^3 =84\cdot 20\cdot 6 =10080

答案: 1008010080 种。


7.【中等】4个元素定序 + 某人不能站两端

8名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛站成一排,要求甲、乙、丙、丁从左到右顺序固定,且戊不站在两端,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
先满足“戊不站两端”:戊有 66 个中间位置可选。
其余7人全排列:

6A776\cdot A_7^7

再把甲、乙、丙、丁的内部顺序消去:

6A77A44=67!4!=1260\frac{6\cdot A_7^7}{A_4^4} =\frac{6\cdot 7!}{4!} =1260

解法二(选位法/空位法)
先安排戊的位置:有 66 种。
再从剩余7个位置中选4个给甲、乙、丙、丁:

C74C_7^4

其余3人任排:

6C74A33=6356=12606\cdot C_7^4\cdot A_3^3 =6\cdot 35\cdot 6 =1260

答案: 12601260 种。


8.【中等】定序 + 另外两人不能相邻

7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊不能相邻,问共有多少种排法?

解法一(除法/消序法)
先求“丁、戊不相邻”的总排法。
7人全排列共有:

A77A_7^7

其中丁、戊相邻时,把丁戊看作一个整体,并考虑内部顺序,有:

2A662\cdot A_6^6

所以“丁、戊不相邻”的总排法为:

A772A66A_7^7-2\cdot A_6^6

再对甲、乙、丙消序:

A772A66A33=7!26!3!=504014406=600\frac{A_7^7-2\cdot A_6^6}{A_3^3} =\frac{7!-2\cdot 6!}{3!} =\frac{5040-1440}{6} =600

解法二(选位法/空位法)
先给丁、戊选位置,但要求不相邻。
从7个位置中选2个位置共有 C72C_7^2 种,其中相邻的位置对有 66 个,所以不相邻的位置对有:

C726=15C_7^2-6=15

丁、戊是不同人,还要乘 2!2!

15215\cdot 2

再从剩余5个位置中选3个给甲、乙、丙:

C53C_5^3

其余2人任排:

(C726)2C53A22=152102=600(C_7^2-6)\cdot 2\cdot C_5^3\cdot A_2^2 =15\cdot 2\cdot 10\cdot 2 =600

答案: 600600 种。


小结

这 8 道题基本覆盖了“定序问题”最经典的出题方式。核心套路就两条:

1. 除法/消序法
先把相关对象当成“普通全排”,再除以定序元素内部的全排列数。
纯定序的基本模型:

AnnAmm\frac{A_n^n}{A_m^m}

2. 选位法/空位法
先给定序元素选位置,再按固定顺序填入,最后安排其余元素。
纯定序的基本模型:

CnmAnmnmC_n^m\cdot A_{n-m}^{\,n-m}

复合题只是在这两种方法上,先把“不能站两端、相邻、不相邻、两端固定、两组定序”等附加条件一起处理进去。

分享这个问答