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1、7- 4.排列.題庫教師版page1of23好學(xué)音智好思音廉排列知識框架圖7 計數(shù)綜合7-4 排列7-4-1 排列的基本應(yīng)用7-4-2 捆綁法7-4-3 排列的綜合應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1使學(xué)生正確理解排列的意義;2了解排列、排列數(shù)的意義,能根據(jù)具體的問題,寫出符合要求的排列;3掌握排列的計算公式;4會分析與數(shù)字有關(guān)的計數(shù)問題,以及與其他專題的綜合運用,培養(yǎng)學(xué)生的抽象能力和邏輯思維能力; 通過本講的學(xué)習(xí),對排列的一些計數(shù)問題進(jìn)行歸納總結(jié),并掌握一些排列技巧,如捆綁法等.fit雌 知識要點一、排列問題在實際生活中經(jīng)常會遇到這樣的問題,就是要把一些事物排在一起,構(gòu)成一列,計算有多少種排法,就是排列問題在排的
2、過程中,不僅與參與排列的事物有關(guān),而且與各事物所在的先后順序有關(guān).一般地,從n個不同的元素中取出m( m_n)個元素,按照一定的順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列.根據(jù)排列的定義,兩個排列相同,指的是兩個排列的元素完全相同,并且元素的排列順序也相同如果兩個排列中,元素不完全相同,它們是不同的排列;如果兩個排列中,雖然元素完全相同,但元素的排列順 序不同,它們也是不同的排列.7- 4.排列.題庫教師版page2of23好學(xué)音智好罔音康排列的基本問題是計算排列的總個數(shù).從n個不冋的兀素中取出m(m乞n)個兀素的所有排列的個數(shù),叫做從n個不冋的兀素的排列中取出m個元素的排列數(shù),
3、我們把它記做Pnm.根據(jù)排列的定義,做一個m兀素的排列由m個步驟兀成:步驟1:從n個不同的元素中任取一個元素排在第一位,有n種方法;步驟2:從剩下的(n -1)個元素中任取一個元素排在第二位,有(n 1)種方法;步驟m:從剩下的n - (m_1)個元素中任取一個元素排在第m個位置,有 n _(m1)= n-m1(種)方法;由乘法原理,從n個不同元素中取出m個元素的排列數(shù)是 n _n-1) _n-2)樸 I _n-m 1),艮卩Rm=n(n-1)_n- 2 川_ n- m+1),這里,mEn,且等號右邊從 n 開始,后面每個因數(shù)比前一個因數(shù)小1,共有m個因數(shù)相乘.二、排列數(shù)一般地,對于 m 劑的
4、情況,排列數(shù)公式變?yōu)?Pn=n _n -1) _n -2 山 3 2 1 .表示從n個不同元素中取n個元素排成一列所構(gòu)成排列的排列數(shù).這種n個排列全部取出的排列,叫做n個不同元素的全排列. 式子右邊是從n開始,后面每一個因數(shù)比前一個因數(shù)小1,一直乘到1的乘積,記為 n!, 讀做n的階乘,貝 y Pn還可以寫為:Pnn二 n!,其中 n!二 n _n -1) _n -2)樸|川 3 2 1 .例題精講模塊一、排列的基本應(yīng)用【例 1】計算:P52;2)P4-P73. (2 級)【解析】由排列數(shù)公式 Pnm=n(n -1).( n -2)1( n - m 1)知:2P5=5 4 =20 P74=76
5、 5 4 =840,P;=7 6 5 =210,所以 - P;= 840 - 210 = 630 .【鞏固】(難度等級 探)計算: P2;2)P63_R0. ( 2 級)7- 4.排列.題庫教師版page3of23好學(xué)音智好罔音康【解析】 P3=3 匯 2=6 RRo=6 漢 5 漢 410 疋 9=120 90=30 .【鞏固】(難度等級 探)計算:Pi4-RI4;3R5R3. (2 級)【解析】 R4 R2=14 X13 X12 14 X13 =2002 ;co3R5-P3=3(6 5 4 3 2)3 2 1 =2154.【例 2】 有 4 個同學(xué)一起去郊游,照相時,必須有一名同學(xué)給其他
6、3 人拍照,共可能有多少種拍照情況?(照相時 3 人站成一排)(4 級)【解析】由于4人中必須有一個人拍照,所以,每張照片只能有3 人,可以看成有 3 個位置由這 3 人來站.由于要選一人拍照,也就是要從四個人中選3 人照相,所以,問題就轉(zhuǎn)化成從四個人中選3 人,排在 3個位置中的排列問題要計算的是有多少種排法.由排列數(shù)公式,共可能有:P;=4 3 2 =24 (種)不同的拍照情況.也可以把照相的人看成一個位置,那么共可能有:P:=4 3 2 1 =24 (種)不同的拍照情況.【鞏固】4 名同學(xué)到照相館照相他們要排成一排,問:共有多少種不同的排法? (4 級)【解析】4個人到照相館照相,那么4
7、個人要分坐在四個不同的位置上所以這是一個從4個元素中選4個,排成一列的問題.這時 n = 4 , m = 4 .由排列數(shù)公式知,共有 球=4 3 2 1 =24 (種)不同的排法.【鞏固】9 名同學(xué)站成兩排照相,前排 4 人,后排 5 人,共有多少種站法? ( 4 級)【解析】如果問題是 9 名同學(xué)站成一排照相, 則是 9 個元素的全排列的問題, 有 R9種不同站法.而問題中,9 個人要站成兩排,這時可以這么想,把9 個人排成一排后,左邊4個人站在前排,右邊 5 個人站在后排,所以實質(zhì)上,還是 9 個人站 9 個位置的全排列問題.方法一:由全排列公式,共有R9=9 8765432 1 =362
8、880 (種)不同的排法.方法二:根據(jù)乘法原理,先排四前個,再排后五個.p:卩卩5=9 8 7 6 5 4 3 2 1 =362880【鞏固】5 個人并排站成一排,其中甲必須站在中間有多少種不同的站法? (4 級)7- 4.排列.題庫教師版page4of23好學(xué)音智好罔音康【解析】由于甲必須站在中間,那么問題實質(zhì)上就是剩下的四個人去站其余四個位置的問題,是一個全排列問題,且 n =4 由全排列公式,共有 P44=4 3 2 1=24(種)不同的站法.【鞏固】 丁丁和爸爸、媽媽、奶奶、哥哥一起照“全家?!保? 人并排站成一排,奶奶要站在正中間,有多少種不同的站法? ( 4 級)【解析】由于奶奶必
9、須站在中間,那么問題實質(zhì)上就是剩下的四個人去站其余四個位置的問題,是一個全排列問題,且 n=4.由全排列公式,共有 P4=4 3 2 1=24(種)不同的站法.【例 3】一列往返于北京和上海方向的列車全程停靠14個車站(包括北京和上海),這條鐵路線共需要多少種不同的車票.(4 級)【解析】P4=14 13 =182(種).【例 4】 班集體中選出了 5 名班委,他們要分別擔(dān)任班長, 學(xué)習(xí)委員、生活委員、宣傳委員和體育委員.問:有多少種不同的分工方式? (4 級)【解析】P5=120(種).【例 5】 有五面顏色不同的小旗,任意取出三面排成一行表示一種信號,冋:共可以表示多少種不同的信號?(4
10、級)【解析】 這里五面不同顏色的小旗就是五個不同的元素,三面小旗表示一種信號,就是有三個位置.我們的 問題就是要從五個不同的元素中取三個,排在三個位置的問題.由于信號不僅與旗子的顏色有關(guān), 而且與不同旗子所在的位置有關(guān),所以是排列問題,且其中n = 5 , m = 3 .由排列數(shù)公式知,共可組成 P53=5 4 3=60 (種)不同的信號.【鞏固】 有紅、黃、藍(lán)三種信號旗,把任意兩面上、下掛在旗桿上都可以表示一種信號,問共可以組成多少種不同的信號?( 4 級)【解析】P2=3 2 =6 .【鞏固】 在航海中,船艦常以“旗語”相互聯(lián)系,即利用不同顏色的旗子發(fā)送出各種不同的信號.如有紅、 黃、綠三
11、面不同顏色的旗子,按一定順序同時升起表示一定的信號,問這樣總共可以表示出多少種 不同的信號? ( 4 級)【解析】方法一:這里三面不同顏色的旗子就是三個不同的元素,紅、黃、綠三面旗子按一定順序的一個排 法表示一種信號,也就是從三個元素中選三個的全排列的問題.由排列數(shù)公式,共可以組成 P3=3 2 1=6(種)不同的信號.7- 4.排列.題庫教師版page5of23好學(xué)音智好罔音康方法二:首先,先確定最高位置的旗子,在紅、黃、綠這三面旗子中任取一個,有3 種方法;其次,確定中間位置的旗子,當(dāng)最高位置確定之后,中間位置的旗子只能從余下的兩面旗中去取,有2種方法.剩下那面旗子,放在最低位置.根據(jù)乘法
12、原理,用紅、黃、綠這三面旗子同時升起表示出所有信號種數(shù)是:3 2 1=6(種).【補充說明】 這個問題也可以用乘法原理來做,一般,乘法原理中與順序有關(guān)的問題常??梢杂门帕袛?shù)公式做,用排列數(shù)公式解決問題時,可避免一步步地分析考慮,使問題簡化.【例 6】用 1、2、3、4、5、6、7、8 可以組成多少個沒有重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)? (4 級)【解析】 這是一個從 8 個元素中取4個元素的排列問題,已知 n=8 ,,根據(jù)排列數(shù)公式,一共可以組成4=8 7 6 5 =1680 (個)不同的四位數(shù).【鞏固】 由數(shù)字1、2、3、4、5、6 可以組成多少沒有重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)? (2 級)【解析】P3=120 .【
13、例 7】 用 0、1、2、3、4可以組成多少個沒重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)? (4 級)【解析】(法1)本題中要注意的是 0 不能為首位數(shù)字,因此,百位上的數(shù)字只能從1、2、3、4這四個數(shù)字中選擇一個,有4種方法;十位和個位上的數(shù)字可以從余下的4個數(shù)字中任選兩個進(jìn)行排列, 有 P42種方法.由乘法原理得,此種三位數(shù)的個數(shù)是:4 P42= 48 (個).(法2):從 0、1、2、3、4中任選三個數(shù)字進(jìn)行排列,再減去其中不合要求的,即首位是 0 的.從0、1、2、3、4這五個數(shù)字中任選三個數(shù)字的排列數(shù)為P3,其中首位是 0 的三位數(shù)有 R2個.三位數(shù)的個數(shù)是:32P5-P4=5 4 3 4 3 =48(個)
14、.本題不是簡單的全排列,有一些其它的限制,這樣要么先全排列再剔除不合題意的情況,要么直接 在排列的時候考慮這些限制因素.7- 4.排列.題庫教師版page6of23好學(xué)音智好罔音廉【例 8】 用 1、2、3、4、5、6 可以組成多少個沒有重復(fù)數(shù)字的個位是5 的三位數(shù)? ( 2 級)【解析】個位數(shù)字已知,問題變成從從 5 個元素中取2個元素的排列問題,已知 n=5,m=2,根據(jù)排列數(shù)公式,一共可以組成 P2=5 4 =20(個)符合題意的三位數(shù).【鞏固】 用 1、2、3、4、5、6 六張數(shù)字卡片,每次取三張卡片組成三位數(shù),一共可以組成多少個不同的偶數(shù)? ( 4 級)【解析】由于組成偶數(shù),個位上的
15、數(shù)應(yīng)從2,4, 6 中選一張,有 3 種選法;十位和百位上的數(shù)可以從剩下的5 張中選二張,有 P2=5 4 =20 (種)選法由乘法原理,一共可以組成3 20 =60(個)不同的偶數(shù).【例 9】 由 0,2, 5 , 6 , 7, 8 組成無重復(fù)數(shù)字的數(shù),四位數(shù)有多少個? (4 級)【解析】方法一:先考慮從六個數(shù)字中任取四個數(shù)字的排列數(shù)為P;=6 5 4 3 =360,由于 0 不能在千位上,而以 0 為千位數(shù)的四位數(shù)有 當(dāng)=5 4 3 =60,它們的差就是由 0 ,2, 5 , 6 , 7 , 8組成無重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)的個數(shù),即為:360 -60 =300 個.方法二:完成這件事 一一組成一
16、個四位數(shù),可分為4個步驟進(jìn)行,第一步:確定千位數(shù);第二步:確定百位數(shù);第三步:確定十位數(shù);第四步:確定個位數(shù);這四個步驟依次完成了,組成一個四位數(shù)”這件事也就完成了,從而這個四位數(shù)也完全確定了,思維過程如下:千位百位十位個位好學(xué)音智好罔音廉【例 10】用1、2、3、4、5 這五個數(shù)字,不許重復(fù),5 位數(shù)不限,能寫出多少個3 的彳倍數(shù)? ( 4 級)【解析】按位數(shù)來分類考慮:一位數(shù)只有1個 3 ; 兩位數(shù):由1與2,1與 5,2與4,4與 5 四組數(shù)字組成,每一組可以組成p22=2 1=2(個)不同的兩位數(shù),共可組成 2 4=8(個)不同的兩位數(shù); 三位數(shù):由1,2與 3 ;1,3 與 5 ;2
17、,3 與4; 3,4與 5 四組數(shù)字組成,每一組可以組成3P3=3 2 1 =6(個)不同的三位數(shù),共可組成 6 4=24 (個)不同的三位數(shù); 四位數(shù):可由1,2,4,5 這四個數(shù)字組成,有 P4=43 2 1 =24(個)不同的四位數(shù); 五位數(shù):可由1,2,3,4,5 組成,共有 P55=5 4 3 2 1 =120(個)不同的五位數(shù).由加法原理,一共有 1 8 24 24 *120=177(個)能被 3 整除的數(shù),即 3 的倍數(shù).【例 11】用 1、2、3、4、5 這五個數(shù)字可組成多少個比 20000 大且百位數(shù)字不是 3 的無重復(fù)數(shù)字的五位數(shù)?(4 級)【解析】可以分兩類來看: 把 3
18、 排在最高位上,其余 4 個數(shù)可以任意放到其余 4 個數(shù)位上,是 4 個元素全排列的問題,有4巳=4 3 2 1 =24(種)放法,對應(yīng) 24 個不同的五位數(shù);7- 4.排列.題庫教師版page7of23把 2,4, 5 放在最高位上,有 3 種選擇,百位上有除已確定的最高位數(shù)字和3 之外的 3 個數(shù)字可以選擇,有 3 種選擇,其余的 3 個數(shù)字可以任意放到其余 3 個數(shù)位上,有 P33=6 種選擇.由乘法原 理,可以組成 3 3 6 =54 (個)不同的五位數(shù).;第一步:確定千位數(shù)由于首位不能為匚 0,所以只能從.2,5第三步:確定十位數(shù)因為千位和百位已從0,2,5,6,7,8中678 :第
19、二步:確定百位數(shù):5:;*第四步:確定個位數(shù)因為千位、百位和十位已從0,2,5,6,7,835 5 4 3 =300 (個).:所以千位用過的數(shù)字百位不能再 ;Ibl: :用,然而百位可以是.0,所以在根據(jù)乘法原理,好學(xué)音智好罔音康由加法原理,可以組成 24 54 =78(個)不同的五位數(shù).【鞏固】 用 0 到 9 十個數(shù)字組成沒有重復(fù)數(shù)字的四位數(shù);若將這些四位數(shù)按從小到大的順序排列,則5687是第幾個數(shù)? ( 4 級)【解析】 從高位到低位逐層分類: 千位上排1,2, 3 或4時,千位有4種選擇,而百、十、個位可以從09 中除千位已確定的數(shù)字之外的 9 個數(shù)字中選擇,因為數(shù)字不重復(fù),也就是從
20、9 個元素中取 3 個的排列問題,所以百、十、個位可有 F93=9 8 7 =504(種)排列方式.由乘法原理,有4 504 =2016 (個).千位上排 5,百位上排 04 時,千位有1種選擇,百位有 5 種選擇,十、個位可以從剩下的八個 數(shù)字中選擇也就是從8 個元素中取2個的排列問題,即F82=8 7 =56,由乘法原理,有1 5 56 =280(個).千位上排 5,百位上排 6,十位上排 0,1,2, 3 ,4, 7 時,個位也從剩下的七個數(shù)字中選擇,有 1 1 6 7 =42(個).千位上排 5,百位上排 6,十位上排 8 時,比 5687 小的數(shù)的個位可以選擇 0,1,2, 3 ,4
21、共 5 個. 綜上所述,比 5687 小的四位數(shù)有 2016 280 42 *5 =2343(個),故比 5687 小是第 2344 個四位數(shù).【例 12】由數(shù)字 0、2、8(既可全用也可不全用) 組成的非零自然數(shù),按照從小到大排列.2008 排在_個.(6級)【解析】 比 2008 小的4位數(shù)有 2000 和 2002,比 2008 小的 3 位數(shù)有 2 3 3=18 (種),比 2008 小的2位數(shù)有23 =6 (種),比 2008 小的1位數(shù)有2(種),所以 2008 排在第 2 18 6 2 29 (個).【例 13】千位數(shù)字與十位數(shù)字之差為2 (大減小),且不含重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)有多少
22、個?(4 級)【解析】千位數(shù)字大于十位數(shù)字,千位數(shù)字的取值范圍為2 : 9,對應(yīng)的十位數(shù)字取 0 : 7 ,每確定一個千位數(shù)字,十位數(shù)字就相應(yīng)確定了,只要從剩下的8 個數(shù)字中選出2個作百位和個位就7- 4.排列.題庫教師版page8of23行了,因此總共有 8 P82個這樣的四位數(shù).千位數(shù)字小于十位數(shù)字,千位數(shù)字取1:7,十位數(shù)字取 3: 9,共有 7 R2個這樣的四位數(shù).好學(xué)音智好罔音康所以總共有 8 P827 雷=840 個這樣的四位數(shù).【例 14】某管理員忘記了自己小保險柜的密碼數(shù)字,只記得是由四個非0 數(shù)碼組成,且四個數(shù)碼之和是9 ,那么確保打開保險柜至少要試幾次?(6 級)【解析】四
23、個非 0 數(shù)碼之和等于 9 的組合有 1, 1 , 1 ,6; 1, 1, 2, 5; 1, 1 , 3, 4; 1 , 2, 2, 4; 1,2, 3,3; 2, 2, 2, 3 六種.第一種中,可以組成多少個密碼呢?只要考慮6 的位置就可以了, 6 可以任意選擇4個位置中的一個,其余位置放1,共有4種選擇;第二種中,先考慮放2,有4種選擇,再考慮 5 的位置,可以有 3 種選擇,剩下的位置放1,共有4 3=12(種)選擇同樣的方法,可以得出第三、四、五種都各有12種選擇最后一種,與第一種的情形相似,3 的位置有4種選擇,其余位置放2,共有4種選擇.綜上所述,由加法原理,一共可以組成4 12
24、 12 12 12 56(個)不同的四位數(shù),即確保能打開保險柜至少要試 56 次.【例 15】幼兒園里的 6 名小朋友去坐 3 把不同的椅子,有多少種坐法? (4 級)【解析】在這個問題中,只要把 3 把椅子看成是 3 個位置,而 6 名小朋友作為 6 個不同元素,則問題就可以轉(zhuǎn)化成從 6 個元素中取 3 個,排在 3 個不同位置的排列問題.由排列數(shù)公式,共有:P63=6 5 4 =120 (種)不同的坐法.【鞏固】 幼兒園里 3 名小朋友去坐 6 把不同的椅子(每人只能坐一把),有多少種不同的坐法? ( 4 級)【解析】與例 5 不同,這次是椅子多而人少,可以考慮把6 把椅子看成是 6 個元
25、素,而把 3 名小朋友作為 3 個位置,則問題轉(zhuǎn)化為從 6 把椅子中選出 3 把,排在 3 名小朋友面前的排列問題.由排列公式,共有:P3=6 5 4 =120 (種)不同的坐法.【鞏固】10 個人走進(jìn)只有 6 輛不同顏色碰碰車的游樂場,每輛碰碰車必須且只能坐一個人,那么共有多少種不同的坐法? ( 4 級)7- 4.排列.題庫教師版page9of23好學(xué)音智好思音康【解析】把 6 輛碰碰車看成是 6 個位置,而 10 個人作為 10 個不同元素,則問題就可以轉(zhuǎn)化成從 10 個元素中取6 個,排在 6 個不同位置的排列問題.共有=10 x9x8x7x6x5=151200(種)不同的坐法.【例 1
26、6】一個籃球隊有五名隊員A,B, C ,D,E,由于某種原因,E不能做中鋒,而其余4個人可以分配到五個位置的任何一個上,問一共有多少種不同的站位方法?(4 級)【解析】方法一:此題先確定做中鋒的人選,除E以外的四個人任意一個都可以,則有4種選擇,確定下來以后,其余4個人對應(yīng)4個位置,有 P:=4 3 2 1 =24(種)排列.由乘法原理, 4 匯 2 牡 9,6 故一共有 96 種不同的站位方法.方法二:五個人分配到五個位置一共有P5=5 4 3 2 1 =120(種)排列方式,E能做中鋒一共有P:=4 3 2 1 =24(種)排列方式,貝 U E 不能做中鋒一共有 P55-P4=120 -2
27、4 = 96 種不同的 站位方法.【例 17】小明有 10 塊大白兔奶糖,從今天起,每天至少吃一塊那么他一共有多少種不同的吃法?(4 級)【解析】我們將 10 塊大白兔奶糖從左至右排成一列,如果在其中 9 個間隙中的某個位置插入 木棍”則將 10 塊糖分成了兩部分.我們記從左至右,第 1 部分是第 1 天吃的,第 2 部分是第 2 天吃的,;如:OOO|OOOOOOO表示第一天吃了 3 粒,第二天吃了剩下的 7 粒:OOOO|OOO|OOO表示第一天吃了 4 粒,第二天吃了 3 粒,第三天吃了剩下的 3 粒.不難知曉,每一種插入方法對應(yīng)一種吃法,而 9 個間隙,每個間隙可以插人也可以不插入,且
28、相互獨立,故共有 29=512 種不同的插入方法,即 512 種不同的吃法.【例 18】一種電子表在 6 時 24 分 30 秒時的顯示為 6:24:30,那么從 8 時到 9 時這段時間里,此表的 5 個 數(shù)字都不相同的時刻一共有多少個?( 6 級)【解析】 設(shè) A:BCDE是滿足題意的時刻,有 A 為 8, B、D 應(yīng)從 0, 1, 2, 3, 4, 5 這 6 個數(shù)字中選擇兩個不2 2同的數(shù)字,所以有F6種選法,而 C、E 應(yīng)從剩下的 7 個數(shù)字中選擇兩個不同的數(shù)字,所以有P7種選法,所以共有P2XB2=1260種選法.7- 4.排列.題庫教師版page10of237- 4.排列.題庫教
29、師版page11of23好學(xué)音智好罔音康從 8 時到 9 時這段時間里,此表的 5 個數(shù)字都不相同的時刻一共有1260 個.模塊二、捆綁法在排列問題中,有時候會要求某些物體或元素必須相鄰;求某些物體必須相鄰的方法數(shù)量,可以將這些物體 當(dāng)作一個整體捆綁在一起進(jìn)行計算.【例 19】4 個男生 2 個女生 6 人站成一排合影留念, 有多少種排法?如果要求 2 個女生緊挨著排在正中間有多少種不同的排法? ( 4 級)【解析】4 男 2 女 6 人站成一排相當(dāng)于 6 個人站成一排的方法,可以分為六步來進(jìn)行,第一步,確定第一個位置的人,有 6 種選擇;第二步,確定第二個位置的人,有5 種選擇;第三步,排列
30、第三個位置的人,有 4 種選擇,依此類推,第六步,最后一個位置只有一種選擇根據(jù)乘法原理,一共有6 5 4 3 2 1 =720 種排法. 根據(jù)題意分為兩步來排列.第一步,先排4 個男生,一共有 4 3 2 1=24 種不同的排法;第二步,將 2 個女生安排完次序后再插到中間一共有2 種方法.根據(jù)乘法原理,一共有 24 2=48 種排法.【鞏固】4 男 2 女 6 個人站成一排合影留念,要求 2 個女的緊挨著有多少種不同的排法?(4 級)【解析】分為三步:第一步:4 個男得先排,一共有 4 3 2 1 =24 種不同的排法;第二步:2 個女的排次序一共有 2 種方法;第三步:將排完次序的兩名女生
31、插到排完次序的男生中間,一共有 根據(jù)乘法原理,一共有 24 2 5=240 種排法.【例 20】將 A、B、C D E、F、G 七位同學(xué)在操場排成一列,其中學(xué)生不同的排列方法? ( 2007 年臺灣第十一屆小學(xué)數(shù)學(xué)世界邀請賽)【解析】(法1) 七人排成一列,其中B要與 C 相鄰,分兩種情況進(jìn)行考慮.若B站在兩端,B有兩種選擇,C 只有一種選擇,另五人的排列共有P/種,所以這種情況有 2 1P55=240 種不同的站法.若B站在中間,B有五種選擇,B無論在中間何處,C 都有兩種選擇另五人的排列共有 p5種,所5 個位置可插.B 與 C 必須相鄰.請問共有多少種(4 級)好學(xué)音智好罔音康以這種情況
32、共有 5 2 P5=1200 種不同的站法.所以共有 240 1200 =1440 種不同的站法.(法2)由于B與 C 必須相鄰,可以把B與 C 當(dāng)作一個整體來考慮,這樣相當(dāng)于6 個元素的全排列,另外注意B、C 內(nèi)部有2種不同的站法,所以共有 2 P6=1440 種不同的站法.【鞏固】6 名小朋友 A、B、C、D、E、F 站成一排,若 A , B 兩人必須相鄰,一共有多少種不同的站法?若A、B 兩人不能相鄰,一共有多少種不同的站法?(6 級)【解析】若 A、B 兩人必須站在一起,那么可以用捆綁”的思想考慮,甲和乙兩個人占據(jù)一個位置,但在這個位置上,可以甲在左乙在右,也可以甲在右乙在左.因此站法
33、總數(shù)為P;錯誤!未找到引用源。=2X120=240 (種)A、B 兩個人不能相鄰與 A、B 兩個人必須相鄰是互補的事件,因為不加任何條件的站法總數(shù)為錯誤!未找到引用源。=720 (種),所以 A、B 兩個人不能相鄰的站法總數(shù)為720-240=480 (種).【例 21】某小組有 12 個同學(xué),其中男少先隊員有3 人,女少先隊員有4人,全組同學(xué)站成一排,要求女少先隊員都排一起,而男少先隊員不排在一起,這樣的排法有多少種? (6 級)【解析】把4個女少先隊員看成一個整體,將這個整體與不是少先隊員的5 名同學(xué)一塊兒進(jìn)行排列,有F66=6 5 4 3 2 1 =720 (種)排法.然后在七個空檔中排列
34、 3 個男少先隊員,有 F = 7 65=210(種)排法,最后4個女少先隊員內(nèi)部進(jìn)行排列,有F44=4 3 2 1 =24 (種)排法.由乘法原理,這樣的排法一共有 720 210 24 =3628800(種).【例 22】學(xué)校乒乓球隊一共有 4 名男生和 3 名女生.某次比賽后他們站成一排照相,請問:(1)如果要求男生不能相鄰,一共有多少不同的站法?(2) 如果要求女生都站在一起,一共有多少種不同的站法?(6 級)【解析】(1)要求男生不能相鄰,則可以先排女生,然后把男生插進(jìn)女生之間的空位里.因為有3 名女生,考慮到兩端也可以放人,所以一共有四個空位.則站法總數(shù)為:戌 P:=6 24 =1
35、44 錯誤!未找到引用源。(種)7- 4.排列.題庫教師版page12of237- 4.排列.題庫教師版page13of23好學(xué)音智好罔音康(2)根據(jù)題意,采用捆綁法,將所有女生看成一個整體,則站法總數(shù)為:P5P3=1206 =720 (種).【例 23】書架上有 4 本不同的漫畫書,5 本不同的童話書,3 本不同的故事書,全部豎起排成一排,如果同 類型的書不要分開,一共有多少種排法?如果只要求童話書和漫畫書不要分開有多少種排法? (6級)【解析】每種書內(nèi)部任意排序,分別有 4321 , 5 4 3 2 1 , 3 2 1 種排法,然后再排三種類型的 順序,有 3 2 1 種排法,整個過程分
36、4 步完成.43215432132132 1 =103680 種,一共有 103680 種不同排法.方法一:首先將漫畫書和童話書全排列,分別有43 21= 24、5 4 3 2 1 =120 種排法,然后將漫畫書和童話書捆綁看成一摞, 再和 3 本故事書一起全排列, 一共有 5 4 3 2 1 =120 種排法,所以一共有 24 120 120 =345600 種排法.方法二:首先將三種書都全排列,分別有 24、120、6 種排法,然后將排好了順序的漫畫書和童話書,整摞得先后插到故事書中,插漫畫書時有4 個地方可以插,插童話書時就有5 個地方可插,所以一共有 24 120 6 5 4 =345
37、600 種排法.【例 24】四年級三班舉行六一兒童節(jié)聯(lián)歡活動整個活動由2 個舞蹈、2 個演唱和 3 個小品組成請問:如果要求同類型的節(jié)目連續(xù)演出,那么共有多少種不同的出場順序?(4 級)【解析】要求同類型的節(jié)目連續(xù)演出,則可以應(yīng)用捆綁法”.先對舞蹈、演唱、小品三種節(jié)目做全排列,再分別在各類節(jié)目內(nèi)部排列具體節(jié)目的次序.因此出場順序總數(shù)為:錯誤!未找到引用源。=144 (種).【例 25】停車站劃出一排12個停車位置,今有 8 輛不同的車需要停放,若要求剩余的4個空車位連在一起,一共有多少種不同的停車方案?(4 級)【解析】把4個空車位看成一個整體,與8 輛車一塊進(jìn)行排列,這樣相當(dāng)于9 個元素的全
38、排列,所以共有9R =362880 .【例 26】a, b, c, d, e 五個人排成一排,a 與 b 不相鄰,共有多少種不同的排法? (4 級)【解析】解法一:插空法,先排c, d ,e,有 P;種排法.在c, d ,e三個人之間有 2 個空,再加上兩端,共有 4 個空,a, b 排在這 4 個空的位置上,a與 b7- 4.排列.題庫教師版page14of23好學(xué)音智好罔音廉就不相鄰,有P4種排法.根據(jù)分步計數(shù)乘法原理,不同的排法共有P3P4=72(種).解法二:排除法,把a, b 當(dāng)作一個人和其他三個人在一起排列,再考慮a與 b 本身的順序,有P4P2種排法.總的排法為P5.總的排法減去
39、a與 b 相鄰的排法即為a與 b 不相鄰的排法,應(yīng)為 P55_P:P;=72 (種).【鞏固】8 人圍圓桌聚餐,甲、乙兩人必須相鄰,而乙、丙兩人不得相鄰,有幾種坐法?(6 級)【解析】n人的環(huán)狀排列與線狀排列的不同之處在于:玄舊2比&、a2a|anai、比玄川心玄急、analanj在線狀排列里是n個不同的排列,而在環(huán)狀排列中是相同的排列所以,n個不同的元素的環(huán)狀排列數(shù)為生二P:占.n甲、乙兩人必須相鄰,可把他們看作是1 人(當(dāng)然,他們之間還有順序),總排列數(shù)為pfPe從中扣除甲、乙相鄰且乙、丙也相鄰(注意,這和甲、乙、丙三人相鄰是不同的如甲在乙、丙之間合于 后者,但不合于前者)的情況P
40、IP/種.所以,符合題意的排法有PP6- P2W=1200 (種).模塊三、排列的綜合應(yīng)用【例 27】甲、乙、丙、丁、戊、己六個人站隊,要求:甲乙兩人之間必須有兩個人,問一共有多少種站法?(6 級)【解析】 先考慮給甲乙兩人定位,兩個人可以站在隊伍從左數(shù)的一、四個,二、五個或三、六個,甲乙兩人要在內(nèi)部全排列,剩下四個人再全排列,所以站法總數(shù)有:3 念 P4=144 (種).【鞏固】 甲、乙、丙、丁、戊、己六個人站隊,要求:甲乙兩人之間最多有兩個人,問一共有多少種站法?(6 級)【解析】類似地利用剛才的方法, 考慮給甲乙兩人定位,兩人之間有兩個人、一個人、沒有人時分別有3、4、5 種位置選取方法
41、,所以站法總數(shù)有:(3+4+5) P;P:=576 (種).【例 28】甲、乙、丙、丁、戊、己六個人站隊,要求:甲不能站在隊伍左半邊,乙不能站在隊伍右半邊,7- 4.排列.題庫教師版page15of23好學(xué)音智好罔音康丙不能站在隊伍兩端,問一共有多少種站法? (6 級)【解析】先對丙定位,有 4 種站法,無論丙站在哪里,甲和乙一定有一個人有兩種站法,一個人有三種站法,剩下三個人進(jìn)行全排列,所以站法總數(shù)有:4 3 2 P3=144 (種).【例 29】甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛八個人站隊,要求:甲不能站在隊伍最靠左的三個位置,乙不能站在隊伍最靠右的三個位置,丙不能站在隊伍兩端,問一共有多少種
42、站法? (6 級)【解析】 按甲在不在隊伍最靠右的位置、乙在不在隊伍最靠左的位置分四種情況討論:如果甲在隊伍最靠右的位置、乙在隊伍最靠左的位置,那么丙還有6 種站法,剩下的五個人進(jìn)行全排列,站法總數(shù)有:6 Pf=720 (種)如果甲在隊伍最靠右的位置,而乙不在隊伍最靠左的位置,那么乙還有4 種站法,丙還有 5 種站法,剩下的五個人進(jìn)行全排列,站法總數(shù)有:4 5 Pf=2400(種)如果甲不在隊伍最靠右的位置,而乙在隊伍最靠左的位置,分析完全類似于上一種,因此同樣有 2400種站法如果甲不在隊伍最靠右的位置,乙也不在隊伍最靠左的位置,那么先對甲、乙整體定位,甲、乙的位置選取一共有4 4-2=14
43、(種)方法.丙還有 4 種站法,剩下的五個人進(jìn)行全排列,站法總數(shù)有:14 4 戌=6720 (種)所以總站法種數(shù)為 720 2400 - 2400 6720 =12240 (種)【例 30】4名男生,5 名女生,全體排成一行,問下列情形各有多少種不同的排法: 甲不在中間也不在兩端; 甲、乙兩人必須排在兩端; 男、女生分別排在一起;男女相間.(6 級) 甲、乙先排,有 P22=2 1 =2(種腓法;剩下的 7 個人隨意排,有【解析】 先排甲,9 個位置除了中間和兩端之外的意排,也就是 8 個元素全排列的問題,有理,共有 6 40320 =241920(種)排法.6 個位置都可以,有 6 種選擇,
44、剩下的 8 個人隨8P8=8 765432 1 =40320(種)選擇.由乘法原好學(xué)音智好罔音康P/ =7 6 5 4 3 2 1=5040 (種)排法由乘法原理,共有2 5040=10080(種)排法. 分別把男生、女生看成一個整體進(jìn)行排列,有 F22=2 1=2(種)不同排列方法,再分別對男生、女生內(nèi)部進(jìn)行排列,分別是4個元素與 5 個元素的全排列問題,分別有45F44 3 2 1 =24(種)和 P5=5 4 3 2 1 =120(種)排法.由乘法原理,共有 2 24 120 =5760(種)排法. 先排4名男生,有 F44=4 3 2 1 =24(種腓法,再把 5 名女生排到 5 個空
45、檔中,有P55=5 4 3 2 1 =120 (種)排法.由乘法原理,一共有 24 120 =2880 (種)排法.【例 31】小新、阿呆等七個同學(xué)照像,分別求出在下列條件下有多少種站法?(1)七個人排成一排;(2)七個人排成一排,小新必須站在中間(3)七個人排成一排,小新、阿呆必須有一人站在中間(4)七個人排成一排,小新、阿呆必須都站在兩邊(5)七個人排成一排,小新、阿呆都沒有站在邊上(6) 七個人戰(zhàn)成兩排,前排三人,后排四人(7) 七個人戰(zhàn)成兩排,前排三人,后排四人小新、阿呆不在同一排.(6 級)【解析】(1)F77=5040(種).(2) 只需排其余 6 個人站剩下的 6 個位置.P6=
46、720(種)(3) 先確定中間的位置站誰,冉排剩下的6 個位置.2xp6=1440(種).(4) 先排兩邊,再排剩下的 5 個位置,其中兩邊的小新和阿呆還可以互換位置.2= 240(種).(5) 先排兩邊,從除小新、阿呆之外的 5 個人中選 2 人,再排剩下的 5 個人,F(xiàn)52戌=2400(種).(6) 七個人排成一排時,7 個位置就是各不相同的.現(xiàn)在排成兩排,不管前后排各有幾個人,7 個位置還是各不相同的,所以本題實質(zhì)就是7 個元素的全排列.p7=5040(種)(7) 可以分為兩類情況: 小新在前,阿呆在后”和 小新在前,阿呆在后”,兩種情況是對等的,所5以只要求出其中一種的排法數(shù),再乘以2
47、 即可.4X3XF52=2880(種).排隊問題,一般先考慮特殊情況再去全排列.【例 32】已知在由甲、乙、丙、丁、戊共 5 名同學(xué)進(jìn)行的手工制作比賽中,決出了第一至第五名的名次.甲、乙兩名參賽者去詢問成績,回答者對甲說:“很遺憾,你和乙都未拿到冠軍.”對乙說:“你當(dāng)然不7 4.排列題庫教師版page16of237- 4.排列.題庫教師版page17of23好學(xué)音智好罔音康會是最差的”從這個回答分析,5 人的名次排列共有多少種不同的情況? (6 級)【解析】 這道題乍一看不太像是排列問題,這就需要靈活地對問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化仔細(xì)審題,已知甲和乙都未拿到冠軍”,而且 乙不是最差的”,也就等價于 5 人排
48、成一排,甲、乙都不站在排頭且乙不站在排尾的 排法數(shù),因為乙的限制最多,所以先排乙,有3 種排法,再排甲,也有 3 種排法,剩下的人隨意排,有 p3=3 2 1=6(種)排法由乘法原理,一共有 3 3 6 =54 (種)不同的排法.【例 33】書架上有 3 本故事書,2本作文選和1本漫畫書,全部豎起來排成一排.如果同類的書不分開,一共有多少種排法? 如果同類的書可以分開,一共有多種排法? (6 級)【解析】 可以分三步來排:先排故事書,有P33=3 2 1=6(種)排法;再排作文選,有 P2=2 1=2(種)排法;最后排漫畫書有1種排法,而排故事書、作文選、漫畫書的先后順序也可以相互交換,排列的
49、先3后順序有 P3=3 2 1=6(種).故由乘法原理,一共有 6 2 1 6=72 種排法.可以看成 3 21=6(本)書隨意排,一共有 F66=6 5 4 3 2 1 = 720 (種)排法.若同類書不分開,共有 72 種排法;若同類書可以分開,共有720 種排法.【例 34】一共有赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色的燈各一盞,按照下列條件把燈串成一串,有多少種不同的串法? 把 7 盞燈都串起來,其中紫燈不排在第一位,也不排在第七位.串起其中4盞燈,紫燈不排在第一位,也不排在第四位.(4 級)【解析】 可以先考慮紫燈的位置,除去第一位和第七位外,有5 種選擇;然后把剩下的 6 盞燈隨意排,
50、是一個全排列問題,有 F66=6 5 4 3 2 1 =720(種腓法.由乘法原理,一共有 5 720 =3600(種). 先安排第一盞和第四盞燈.第一盞燈不是紫燈,有6 種選擇;第四盞燈有 5 種選擇;剩下的 5 盞2燈中隨意選出 2 盞排列,有 F5=5 4 =20 (種)選擇.由乘法原理,有 6 5 20 =600 (種).【例 35】某市的電視臺有八個節(jié)目準(zhǔn)備分兩天播出,每天播出四個,其中某動畫片和某新聞播報必須在第一天播出,一場體育比賽必須在第二天播出,那么一共有多少種不同的播放節(jié)目方案?(4 級)【解析】某動畫片和某新聞播報在第一天播放,對于動畫片而言,可以選擇當(dāng)天四個節(jié)目時段的任
51、何一個時段,一共有4種選擇,對于新聞播報可以選擇動畫片之外的三個時段中的任何一個時段,一共有 3 種選擇,體育比賽可以在第二天的四個節(jié)目時段中任選一個,一共有4種選擇.剩下的 5個節(jié)目隨意 安排順序,有 P55=5 4 3 2 1 =120(種)選擇.好學(xué)音智好罔音康由乘法原理,一共有 4 3 4 120 =5760 (種)不同的播放節(jié)目方案.【例 36】從 6 名運動員中選出4人參加 4 100 接力賽.試求滿足下列條件的參賽方案各有多少種: 甲不能跑第一棒和第四棒; 甲不能跑第一棒,乙不能跑第四棒.(6 級)【解析】 先確定第一棒和第四棒第一棒是甲以外的任何一個人,有5 種選擇,第四棒有4
52、種選擇,剩下的4個人中隨意選擇2個人跑第二棒和第三棒,有P42-4 3=12 種選擇由乘法原理,一共有5 4 12=240(種)參賽方案. 先不考慮甲、乙的特殊要求,從6 名運動員中隨意選擇4人參賽,有 P;=6 5 4 3 =360 種選擇.考慮若甲跑第一棒,其余 5 人隨意選擇 3 人參賽,對應(yīng) P;=5 4 3 = 60 種不同的選擇,考慮 若乙跑第四棒,也對應(yīng) 60 種不同的選擇,但是,從 360 種中減去兩個 60 種的時候,重復(fù)減了一 次甲跑第一棒,且乙跑第四棒的情況這種情況下,對應(yīng)于第一棒,第四棒已確定只需從剩下的4人選擇2人參賽的 P42=43=12(種)方案,應(yīng)加上.綜上所述
53、,一共有 360 -60 2 72=252 (種)不同的參賽方案.【例 37】一臺晚會上有 6 個演唱節(jié)目和4個舞蹈節(jié)目.求:(6 級) 當(dāng)4個舞蹈節(jié)目要排在一起時,有多少不同的安排節(jié)目的順序? 當(dāng)要求每2個舞蹈節(jié)目之間至少安排1個演唱節(jié)目時,一共有多少不同的安排節(jié)目的順序?【解析】 先將4個舞蹈節(jié)目看成1個節(jié)目,與 6 個演唱節(jié)目一起排,則是 7 個元素全排列的問題,有P78=7 ! = 7 漢 6 漢 5 漢 4 匯 3 漢 2 漢 1 =(種 0 方法.第二步再排 4 個舞蹈節(jié)目,也就是 4 個舞蹈節(jié)目全排列的問題,有 P4=4U4 3 2 1 =24(種)方法.根據(jù)乘法原理,一共有 5
54、040 24=120960(種)方法. 首先將 6 個演唱節(jié)目排成一列(如下圖中的 ”,)是 6 個元素全排列的問題,一共有P6=6! =6 5 4 3 2 1 =720(種)方法.第二步,再將4個舞蹈節(jié)目排在一頭一尾或2個演唱節(jié)目之間(即上圖中“刈的位置),這相當(dāng)于從47 個“X中選4個來排,一共有 P7=J6 5 4 =840(種)方法.8 4.排列.題庫教師版page18of23好學(xué)音智好罔音康根據(jù)乘法原理,一共有 720 840 =604800(種)方法.【鞏固】 由4個不同的獨唱節(jié)目和 3 個不同的合唱節(jié)目組成一臺晚會,要求任意兩個合唱節(jié)目不相鄰,開始 和最后一個節(jié)目必須是合唱,則這
55、臺晚會節(jié)目的編排方法共有多少種?(6 級)【解析】先排獨唱節(jié)目,四個節(jié)目隨意排,是4個元素全排列的問題,有 P44=4 3 2 1=24 種排法;其次在獨唱節(jié)目的首尾排合唱節(jié)目,有三個節(jié)目,兩個位置,也就是從三個節(jié)目選兩個進(jìn)行排列的問題,有 P2=3 2=6(種)排法;再在獨唱節(jié)目之間的 3 個位置中排一個合唱節(jié)目,有 3 種排法由乘法原理,一共有 24 6 3 =432(種)不同的編排方法.【小結(jié)】排列中,我們可以先排條件限制不多的元素,然后再排限制多的元素如本題中,獨唱節(jié)目排好之后,合唱節(jié)目就可以采取 插空”的方法來確定排法了.總的排列數(shù)用乘法原理. 把若干個排列數(shù)相乘,得出最后的答案.【
56、例 38】用 2 , 3 , 4, 5 排成四位數(shù):(6 級)(1)共有多少個四位數(shù)?(2)無重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)有多少個?(3)無重復(fù)數(shù)字的四位偶數(shù)有多少個?(4)2 在 3 的左邊的無重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)有多少個?(5)2 在千位上的無重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)有多少個?(6)5 不在十位、個位上的無重復(fù)數(shù)字的四位數(shù)有多少個?【解析】條件中未限制 無重復(fù)數(shù)字”,所以,數(shù)字可以重復(fù)出現(xiàn),如2 234 ,3 355,2 444,5 555 等.依分步計數(shù)乘法原理共有 4 4 4 4 =44(個) P4=24 (個)個位上只能是2或4,有 2F22=12 (個)所有四位數(shù)中,2在 3 的左邊或2在 3 的右邊的數(shù)
57、各占一半,共有 丄 P:=12 (個)22在千位上,只有1種方法,此后 3、4、5 只能在另外的 3 個位置上排列,有 戌=6 (個)法一:5 不在十位、個位上,所以 5 只能在千位上或百位上,有 2P33=12 (個)法二:從 Pf中減去不合要求的(5 在十位上、個位上),有 P:-2F3=2R2=12 (個).【鞏固】 用數(shù)字 0 , 1, 2 , 3 , 4, 5 組成沒有重復(fù)數(shù)字的正整數(shù).(6 級)能組成多少個五位數(shù)?9能組成多少個正整數(shù)?能組成多少個六位奇數(shù)?9 4.排列.題庫教師版page19of23好學(xué)音智好罔音康能組成我少個能被 25 整除的四位數(shù)?能組成多少個比 201 34
58、5 大的數(shù)?求三位數(shù)的和【解析】本題屬帶有限制條件的排列問題,利用直接方法或間接方法都可以解決這類問題,但需考慮特殊位置和特殊元素.(1)因為萬位上的數(shù)字不能是 o,所以萬位上的數(shù)字的排法有種,其余四位上的排法有 Ps 種, 所以,共可組成 冃戌=600 個五位數(shù).(2)組成的正整數(shù),可以是一位、二位、三位、四位、五位、六位數(shù),相應(yīng)的排法依次有11112131415F5, F5F5, F5F5, F5P5, P5P5, P5P5,所以,可組成 P51P1F51F51F52P5P53- PsR4F51F51 630 個正整數(shù).(3)首位與個位的位置是特殊位置,0,3,5 是特殊元素,先選個位數(shù)字
59、,有P3種不同的選法;再考慮首位,有 P?種不同的選法;其余四個位置的排法有P:種.所以,能組成P/EF4=288 個六位奇數(shù).(4)能被 255 整除的四位數(shù)的特殊是末兩位數(shù)是25 或50 ,這兩種形式的四位數(shù)依次是pllp1和 p2個.所以,能組成P3P3F42=21 個能被 25 整除的四位數(shù).(5)因為 210 345 除首位數(shù)字2以外,其余 5 個數(shù)字順次遞增排列, 所以,210 345 是首位數(shù)是2的 沒有重復(fù)數(shù)字的最小六位數(shù),比它小的六位數(shù)是首位數(shù)為2的沒有重復(fù)數(shù)字的最小六位數(shù).比它小 的六位數(shù)是首位數(shù)為 1 的六位數(shù),共有 p 個,而由 0,1,2,3,4,5 組成的六位數(shù)有
60、代-戌個.所以,大于 210 345 的沒有重復(fù)數(shù)字的六位數(shù)共有 (P;-戌)-P;-1=479 (個)(6)由 0,1,2,3,4,5 組成無重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)共有 P5LP2=100(個).好學(xué)音智好罔音康個位數(shù)字是1的三位數(shù)有P4P4=16 (個),同理個位數(shù)字是 2、3、4、5 的三位數(shù)都各有 16 個,所以, 個位數(shù)字的和是F4F4(1+2+3+4+5);同樣十位上是數(shù)字 1、2、3、4、5 的三位數(shù)也都各有P4P4個, 這些數(shù)字的和為F4F4(1+2+3+4+5)00 ;百位上是數(shù)字 1、2、3、4、5 的三位數(shù)都各自有 P;個,7- 4.排列.題庫教師版page20of23這些數(shù)字的和為
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