解決排列組合中涂色問(wèn)題專題講座(有詳細(xì)答案)(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上解決排列組合中涂色問(wèn)題的常見(jiàn)方法及策略專題講座與涂色問(wèn)題有關(guān)的試題新穎有趣,其中包含著豐富的數(shù)學(xué)思想。解決涂色問(wèn)題方法技巧性強(qiáng)且靈活多變，故這類問(wèn)題的利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、分析問(wèn)題與觀察問(wèn)題的能力，有利于開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力。本文擬總結(jié)涂色問(wèn)題的常見(jiàn)類型及求解方法。一、 區(qū)域涂色問(wèn)題1、 根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理，對(duì)各個(gè)區(qū)域分步涂色，這是處理染色問(wèn)題的基本方法。例1、 用5種不同的顏色給圖中標(biāo)、的各部分涂色，每部分只涂一種顏色，相鄰部分涂不同顏色，則不同的涂色方法有多少種？ 分析：先給號(hào)區(qū)域涂色有5種方法，再給號(hào)涂色有4種方法，接著給號(hào)涂色方法有3種，由于號(hào)與、不相鄰，因此號(hào)

2、有4種涂法，根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理，不同的涂色方法有2、 根據(jù)共用了多少種顏色討論，分別計(jì)算出各種出各種情形的種數(shù)，再用加法原理求出不同的涂色方法種數(shù)。例2、（2003江蘇卷）四種不同的顏色涂在如圖所示的6個(gè)區(qū)域，且相鄰兩個(gè)區(qū)域不能同色。2分析：依題意只能選用4種顏色，要分四類：（1）與同色、與同色，則有；（2）與同色、與同色，則有；（3）與同色、與同色，則有；（4）與同色、與同色，則有；（5）與同色、與同色，則有；所以根據(jù)加法原理得涂色方法總數(shù)為5=120例3、（2003年全國(guó)高考題）如圖所示，一個(gè)地區(qū)分為5個(gè)行政區(qū)域，現(xiàn)給地圖著色，要求相鄰區(qū)域不得使用同一顏色，現(xiàn)有4種顏色可供選擇，則不同的著方

3、法共有多少種？ 分析：依題意至少要用3種顏色243151) 當(dāng)先用三種顏色時(shí)，區(qū)域2與4必須同色，2) 區(qū)域3與5必須同色，故有種；3) 當(dāng)用四種顏色時(shí)，若區(qū)域2與4同色，4) 則區(qū)域3與5不同色，有種；若區(qū)域3與5同色，則區(qū)域2與4不同色，有種，故用四種顏色時(shí)共有2種。由加法原理可知滿足題意的著色方法共有+2=24+224=723、 根據(jù)某兩個(gè)不相鄰區(qū)域是否同色分類討論，從某兩個(gè)不相鄰區(qū)域同色與不同色入手，分別計(jì)算出兩種情形的種數(shù)，再用加法原理求出不同涂色方法總數(shù)。例4用紅、黃、藍(lán)、白、黑五種顏色涂在如圖所示的四個(gè)區(qū)域內(nèi)，每個(gè)區(qū)域涂一種顏色，相鄰兩個(gè)區(qū)域涂不同的顏色，如果顏色可以反復(fù)使用，共

4、有多少種不同的涂色方法？1234分析：可把問(wèn)題分為三類：（1） 四格涂不同的顏色，方法種數(shù)為；（2） 有且僅兩個(gè)區(qū)域相同的顏色，即只有一組對(duì)角小方格涂相同的顏色，涂法種數(shù)為；5) 兩組對(duì)角小方格分別涂相同的顏色，涂法種數(shù)為，因此，所求的涂法種數(shù)為4、 根據(jù)相間區(qū)使用顏色的種類分類ABCDEF例5如圖， 6個(gè)扇形區(qū)域A、B、C、D、E、F，現(xiàn)給這6個(gè)區(qū)域著色，要求同一區(qū)域涂同一種顏色，相鄰的兩個(gè)區(qū)域不得使用同一種顏色，現(xiàn)有4種不同的顏色可解（1）當(dāng)相間區(qū)域A、C、E著同一種顏色時(shí)，有4種著色方法，此時(shí)，B、D、F各有3種著色方法，此時(shí)，B、D、F各有3種著色方法故有種方法。 （2）當(dāng)相間區(qū)域A、

5、C、E著色兩不同的顏色時(shí)，有種著色方法，此時(shí)B、D、F有種著色方法，故共有種著色方法。 （3）當(dāng)相間區(qū)域A、C、E著三種不同的顏色時(shí)有種著色方法，此時(shí)B、D、F各有2種著色方法。此時(shí)共有種方法。故總計(jì)有108+432+192=732種方法。說(shuō)明：關(guān)于扇形區(qū)域區(qū)域涂色問(wèn)題還可以用數(shù)列中的遞推公來(lái)解決。 如：如圖，把一個(gè)圓分成個(gè)扇形，每個(gè)扇形用紅、白、藍(lán)、黑四色之一染色，要求相鄰扇形不同色，有多少種染色方法？解：設(shè)分成n個(gè)扇形時(shí)染色方法為種（1） 當(dāng)n=2時(shí)、有=12種，即=12（2） 當(dāng)分成n個(gè)扇形，如圖，與不同色，與 不同色，與不同色，共有種染色方法， 但由于與鄰，所以應(yīng)排除與同色的情形；與同

6、色時(shí)，可把、 看成一個(gè)扇形，與前個(gè)扇形加在一起為個(gè)扇形，此時(shí)有種染色法，故有如下遞推關(guān)系： 二、 點(diǎn)的涂色問(wèn)題方法有：（1）可根據(jù)共用了多少種顏色分類討論，（2）根據(jù)相對(duì)頂點(diǎn)是否同色分類討論，（3）將空間問(wèn)題平面化，轉(zhuǎn)化成區(qū)域涂色問(wèn)題。例6、將一個(gè)四棱錐的每個(gè)頂點(diǎn)染上一種顏色，并使同一條棱的兩端點(diǎn)異色，如果只有5種顏色可供使用，那么不同的染色方法的總數(shù)是多少？解法一：滿足題設(shè)條件的染色至少要用三種顏色。（1） 若恰用三種顏色，可先從五種顏色中任選一種染頂點(diǎn)S，再?gòu)挠嘞碌乃姆N顏色中任選兩種涂A、B、C、D四點(diǎn)，此時(shí)只能A與C、B與D分別同色，故有種方法。（2） 若恰用四種顏色染色，可以先從五種顏

7、色中任選一種顏色染頂點(diǎn)S，再?gòu)挠嘞碌乃姆N顏色中任選兩種染A與B，由于A、B顏色可以交換，故有種染法；再?gòu)挠嘞碌膬煞N顏色中任選一種染D或C，而D與C，而D與C中另一個(gè)只需染與其相對(duì)頂點(diǎn)同色即可，故有種方法。（3） 若恰用五種顏色染色，有種染色法綜上所知，滿足題意的染色方法數(shù)為60+240+120=420種。 解法二：設(shè)想染色按SABCD的順序進(jìn)行，對(duì)S、A、B染色，有種染色方法。 由于C點(diǎn)的顏色可能與A同色或不同色，這影響到D點(diǎn)顏色的選取方法數(shù)，故分類討論： C與A同色時(shí)（此時(shí)C對(duì)顏色的選取方法唯一），D應(yīng)與A（C）、S不同色，有3種選擇；C與A不同色時(shí)，C有2種選擇的顏色，D也有2種顏色可供選

8、擇，從而對(duì)C、D染色有種染色方法。 由乘法原理，總的染色方法是SCDAB解法三：可把這個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成相鄰區(qū)域不同色問(wèn)題：如圖，對(duì)這五個(gè)區(qū)域用5種顏色涂色，有多少種不同的涂色方法？解答略。三、 線段涂色問(wèn)題對(duì)線段涂色問(wèn)題，要注意對(duì)各條線段依次涂色，主要方法有：1) 根據(jù)共用了多少顏色分類討論2) 根據(jù)相對(duì)線段是否同色分類討論。例7、用紅、黃、藍(lán)、白四種顏色涂矩形ABCD的四條邊，每條邊只涂一種顏色，且使相鄰兩邊涂不同的顏色，如果顏色可以反復(fù)使用，共有多少種不同的涂色方法？解法一：（1）使用四顏色共有種（2）使用三種顏色涂色，則必須將一組對(duì)邊染成同色，故有種，（3）使用二種顏色時(shí)，則兩組對(duì)邊必須分別

9、同色，有種因此，所求的染色方法數(shù)為種解法二：涂色按ABBCCDDA的順序進(jìn)行，對(duì)AB、BC涂色有種涂色方法。由于CD的顏色可能與AB同色或不同色，這影響到DA顏色的選取方法數(shù)，故分類討論：當(dāng)CD與AB同色時(shí)，這時(shí)CD對(duì)顏色的選取方法唯一，則DA有3種顏色可供選擇CD與AB不同色時(shí)，CD有兩種可供選擇的顏色，DA也有兩種可供選擇的顏色，從而對(duì)CD、DA涂色有種涂色方法。由乘法原理，總的涂色方法數(shù)為種例8、用六種顏色給正四面體的每條棱染色，要求每條棱只染一種顏色且共頂點(diǎn)的棱涂不同的顏色，問(wèn)有多少種不同的涂色方法？ 解：（1）若恰用三種顏色涂色，則每組對(duì)棱必須涂同一顏色，而這三組間的顏色不同，故有種

10、方法。（2）若恰用四種顏色涂色，則三組對(duì)棱中有二組對(duì)棱的組內(nèi)對(duì)棱涂同色，但組與組之間不同色，故有種方法。 （3）若恰用五種顏色涂色，則三組對(duì)棱中有一組對(duì)棱涂同一種顏色，故有種方法。 （4）若恰用六種顏色涂色，則有種不同的方法。 綜上，滿足題意的總的染色方法數(shù)為種。四、 面涂色問(wèn)題例9、從給定的六種不同顏色中選用若干種顏色，將一個(gè)正方體的6個(gè)面涂色，每?jī)蓚€(gè)具有公共棱的面涂成不同的顏色，則不同的涂色方案共有多少種？分析：顯然，至少需要3三種顏色，由于有多種不同情況，仍應(yīng)考慮利用加法原理分類、乘法原理分步進(jìn)行討論解：根據(jù)共用多少種不同的顏色分類討論（1）用了六種顏色，確定某種顏色所涂面為下底面，則上底顏色可有5種選擇，在上、下底已涂好后，再確定其余4種顏色中的某一種所涂面為左側(cè)面，則其余3個(gè)面有3！種涂色方案，根據(jù)乘法原理（2）共用五種顏色，選定五種顏色有種方法，必有兩面同色（必為相對(duì)面），確定為上、下底面，其顏色可有5種選擇，再確定一種顏色為左側(cè)面，此時(shí)的方法數(shù)取決于右側(cè)面的顏色，有3種選擇（前后面可通過(guò)翻轉(zhuǎn)交換）(3)共用四種顏色,仿上分析可得(4)共用三種顏色,ABCDP例10、四棱錐，用4種不同的顏色涂在四棱錐的各個(gè)面上，要求相鄰不同色，