高中高三數(shù)學教案范文:組合

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組合
    教學目標
    (1)使學生正確理解組合的意義,正確區(qū)分排列、組合問題;
    (2)使學生掌握組合數(shù)的計算公式、組合數(shù)的性質用組合數(shù)與排列數(shù)之間的關系;
    (3)通過學習組合知識,讓學生掌握類比的學習方法,并提高學生分析問題和解決問題的能力;
    (4)通過對排列、組合問題求解與剖析,培養(yǎng)學生學習興趣和思維深刻性,學生具有嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。
    教學建議
    一、知識結構
    二、重點難點分析
    本小節(jié)的重點是組合的定義、組合數(shù)及組合數(shù)的公式,組合數(shù)的性質。難點是解組合的應用題。突破重點、難點的關鍵是對加法原理與乘法原理的掌握和應用,并將這兩個原理的基本思想貫穿在解決組合應用題當中。
    組合與組合數(shù),也有上面類似的關系。從n個不同元素中任取m(m≤n)個元素并成一組,叫做從n個不同元素中任取m個元素的一個組合。所有這些不同的組合的個數(shù)叫做組合數(shù)。從集合的角度看,從n個元素的有限集中取出m個組成的一個集合(無序集),相當于一個組合,而這種集合的個數(shù),就是相應的組合數(shù)。
    解排列組合應用題時主要應抓住是排列問題還是組合問題,其次要搞清需要分類,還是需要分步.切記:排組分清(有序排列、無序組合),加乘明確(分類為加、分步為乘).
    三、教法設計
    1.對于基礎較好的學生,建議把排列與組合的概念進行對比的進行學習,這樣有利于搞請這兩組概念的區(qū)別與聯(lián)系.
    2.學生與老師可以合編一些排列組合問題,如“45人中選出5人當班干部有多少種選法?”與“45人中選出5人分別擔任班長、副班長、體委、學委、生委有多少種選法?”這是兩個相近問題,同學們會根據(jù)自己身邊的實際可以編出各種各樣的具有特色的問題,教師要引導學生辨認哪個是排列問題,哪個是組合問題.這樣既調動了學生學習的積極性,又在編題辨題中澄清了概念.
    為了理解排列與組合的概念,建議大家學會畫排列與組合的樹圖.如,從a,b,c,d 4個元素中取出3個元素的排列樹圖與組合樹圖分別為:
    排列樹圖      
    由排列樹圖得到,從a,b,c,d 取出3個元素的所有排列有24個,它們分別是:abc,abd,acb.abd,adc,adb,bac,bad,bca,bcd,bda,bdc.……dca,dcb.
    組合樹圖
    由組合樹圖可得,從a,b,c,d中取出3個元素的組合有4個,它們是(abc),(abd),(acd),(bcd).
    從以上兩組樹圖清楚的告訴我們,排列樹圖是對稱的,組合圖式不是對稱的,之所以排列樹圖具有對稱性,是因為對于a,b,c,d四個字母哪一個都有在第一位的機會,哪一個都有在第二位的機會,哪一個都有在第三位的機會,而組合只考慮字母不考慮順序,為實現(xiàn)無順序的要求,我們可以限定a,b,c,d的順序是從前至后,固定了死順序等于無順序,這樣組合就有了自己的樹圖.
    學會畫組合樹圖,不僅有利于理解排列與組合的概念,還有助于推導組合數(shù)的計算公式.
    3.排列組合的應用問題,教師應從簡單問題問題入手,逐步到有一個附加條件的單純排列問題或組合問題,后在設及排列與組合的綜合問題.
    對于每一道題目,教師必須先讓學生獨立思考,在進行全班討論,對于學生的每一種解法,教師要先讓學生判斷正誤,在給予點播.對于排列、組合應用問題的解決我們提倡一題多解,這樣有利于培養(yǎng)學生的分析問題解決問題的能力,在學生的多種解法基礎上教師要引導學生選擇佳方案,總結解題規(guī)律.對于學生解題中的常見錯誤,教師一定要講明道理,認真分析錯誤原因,使學生在是非的判斷得以提高.
    4.兩個性質定理教學時,對定理1,可以用下例來說明:從4個不同的元素a,b,c,d里每次取出3個元素的組合及每次取出1個元素的組合分別是
    這就說明從4個不同的元素里每次取出3個元素的組合與從4個元素里每次取出1個元素的組合是—一對應的.
    對定理2,可啟發(fā)學生從下面問題的討論得出.從n個不同元素 , ,…, 里每次取出m個不同的元素( ),問:(1)可以組成多少個組合;(2)在這些組合里,有多少個是不含有 的;  (3)在這些組合里,有多少個是含有 的;(4)從上面的結果,可以得出一個怎樣的公式.在此基礎上引出定理2.
    對于 ,和 一樣,是一種規(guī)定.而學生常常誤以為是推算出來的,因此,教學時要講清楚.
    教學設計示例
    教學目標
    (1)使學生正確理解組合的意義,正確區(qū)分排列、組合問題;
    (2)使學生掌握組合數(shù)的計算公式;
    (3)通過學習組合知識,讓學生掌握類比的學習方法,并提高學生分析問題和解決問題的能力;
    教學重點難點
    重點是組合的定義、組合數(shù)及組合數(shù)的公式;
    難點是解組合的應用題.
    教學過程設計
    (-)導入新課
    (教師活動)提出下列思考問題,打出字幕.
    [字幕]一條鐵路線上有6個火車站,(1)需準備多少種不同的普通客車票?(2)有多少種不同票價的普通客車票?上面問題中,哪一問是排列問題?哪一問是組合問題?
    (學生活動)討論并回答.
    答案提示:(1)排列;(2)組合.
    [評述]問題(1)是從6個火車站中任選兩個,并按一定的順序排列,要求出排法的種數(shù),屬于排列問題;(2)是從6個火車站中任選兩個并成一組,兩站無順序關系,要求出不同的組數(shù),屬于組合問題.這節(jié)課著重研究組合問題.
    設計意圖:組合與排列所研究的問題幾乎是平行的.上面設計的問題目的是從排列知識中發(fā)現(xiàn)并提出新的問題.
    (二)新課講授
    [提出問題 創(chuàng)設情境]
    (教師活動)指導學生帶著問題閱讀課文.
    [字幕]1.排列的定義是什么?
    2.舉例說明一個組合是什么?
    3.一個組合與一個排列有何區(qū)別?
    (學生活動)閱讀回答.
    (教師活動)對照課文,逐一評析.
    設計意圖:激活學生的思維,使其將所學的知識遷移過渡,并盡快適應新的環(huán)境.
    【歸納概括 建立新知】
    (教師活動)承接上述問題的回答,展示下面知識.
    [字幕]模型:從 個不同元素中取出 個元素并成一組,叫做從 個不同元素中取出 個元素的一個組合.如前面思考題:6個火車站中甲站→乙站和乙站→甲站是票價相同的車票,是從6個元素中取出2個元素的一個組合.
    組合數(shù):從 個不同元素中取出 個元素的所有組合的個數(shù),稱之,用符號 表示,如從6個元素中取出2個元素的組合數(shù)為 .
    [評述]區(qū)分一個排列與一個組合的關鍵是:該問題是否與順序有關,當取出元素后,若改變一下順序,就得到一種新的取法,則是排列問題;若改變順序,仍得原來的取法,就是組合問題.
    (學生活動)傾聽、思索、記錄.
    (教師活動)提出思考問題.
    [投影] 與 的關系如何?
    (師生活動)共同探討.求從 個不同元素中取出 個元素的排列數(shù) ,可分為以下兩步:
    第1步,先求出從這 個不同元素中取出 個元素的組合數(shù)為 ;
    第2步,求每一個組合中 個元素的全排列數(shù)為 .
    根據(jù)分步計數(shù)原理,得到
    [字幕]公式1:
    公式2:
    (學生活動)驗算 ,即一條鐵路上6個火車站有15種不同的票價的普通客車票.
    設計意圖:本著以認識概念為起點,以問題為主線,以培養(yǎng)能力為核心的宗旨,逐步展示知識的形成過程,使學生思維層層被激活、逐漸深入到問題當中去.
    【例題示范 探求方法】
    (教師活動)打出字幕,給出示范,指導訓練.
    [字幕]例1 列舉從4個元素 中任取2個元素的所有組合.
    例2 計算:(1) ;(2) .
    (學生活動)板演、示范.
    (教師活動)講評并指出用兩種方法計算例2的第2小題.
    [字幕]例3 已知 ,求 的所有值.
    (學生活動)思考分析.
    解 首先,根據(jù)組合的定義,有
      ①
    其次,由原不等式轉化為
     
    即
    解得 ②
    綜合①、②,得 ,即
    [點評]這是組合數(shù)公式的應用,關鍵是公式的選擇.
    設計意圖:例題教學循序漸進,讓學生鞏固知識,強化公式的應用,從而培養(yǎng)學生的綜合分析能力.
    【反饋練習 學會應用】
    (教師活動)給出練習,學生解答,教師點評.
    [課堂練習]課本P99練習第2,5,6題.
    [補充練習]
    [字幕]1.計算:
    2.已知 ,求 .
     (學生活動)板演、解答.
    設計意圖:課堂教學體現(xiàn)以學生為本,讓全體學生參與訓練,深刻揭示排列數(shù)公式的結構、特征及應用.
    【點評矯正 交流提高】
    (教師活動)依照學生的板演,給予指正并總結.
    補充練習答案:
    1.解:原式:
    2.解:由題設得
     
    整理化簡得 ,
    解之,得 或 (因 ,舍去),
    所以 ,所求
    [字幕]小結:
    1.前一個公式主要用于計算具體的組合數(shù),而后一個公式則主要用于對含有字母的式子進行化簡和論證.
    2.在解含組合數(shù)的方程或不等式時,一定要注意組合數(shù)的上、下標的限制條件.
    (學生活動)交流討論,總結記錄.
    設計意圖:由“實踐——認識——一實踐”的認識論,教學時抓住“學習—一練習——反饋———小結”這些環(huán)節(jié),使教學目標得以強化和落實.
    (三)小結
    (師生活動)共同小結.
    本節(jié)主要內容有
    1.組合概念.
    2.組合數(shù)計算的兩個公式.
    (四)布置作業(yè)
    1.課本作業(yè):習題10 3第1(1)、(4),3題.
    2.思考題:某學習小組有8個同學,從男生中選2人,女生中選1人參加數(shù)學、物理、化學三種學科競賽,要求每科均有1人參加,共有180種不同的選法,那么該小組中,男、女同學各有多少人?
    3.研究性題:
    在 的 邊上除頂點 外有 5個點,在 邊上有 4個點,由這些點(包括 )能組成多少個四邊形?能組成多少個三角形?
     (五)課后點評
     在學習了排列知識的基礎上,本節(jié)課引進了組合概念,并推導出組合數(shù)公式,同時調控進行訓練,從而培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力.
     作業(yè)參考答案
     2.解;設有男同學 人,則有女同學 人,依題意有 ,由此解得 或 或2.即男同學有5人或6人,女同學相應為3人或2人.
     3.能組成 (注意不能用 點為頂點)個四邊形, 個三角形.
    探究活動
    同室四人各寫一張賀年卡,先集中起來,然后每人從中拿一張別人送出的賀年卡,那么四張不同的分配萬式可有多少種?
    解 設四人分別為甲、乙、丙、丁,可從多種角度來解.
    解法一 可將拿賀卡的情況,按甲分別拿乙、丙、丁制作的賀卡的情形分為三類,即:
    甲拿乙制作的賀卡時,則賀卡有3種分配方法.
    甲拿丙制作的賀卡時,則賀卡有3種分配方法.
    甲拿丁制作的賀卡時,則賀卡有3種分配方法.
    由加法原理得,賀卡分配方法有3+3+3=9種.
    解法二 可從利用排列數(shù)和組合數(shù)公式角度來考慮.這時還存在正向與逆向兩種思考途徑.
    正向思考,即從滿足題設條件出發(fā),分步完成分配.先可由甲從乙、丙、丁制作的賀卡中選取1張,有 種取法,剩下的乙、丙、丁中所制作賀卡被甲取走后可在剩下的3張賀卡中選取1張,也有 種,后剩下2人可選取的賀卡即是這2人所制作的賀卡,其取法只有互取對方制作賀卡1種取法.根據(jù)乘法原理,賀卡的分配方法有 (種).
    逆向思考,即從4人取4張不同賀卡的所有取法中排除不滿足題設條件的取法.不滿足題設條件的取法為,其中只有1人取自己制作的賀卡,其中有2人取自己制作的賀卡,其中有3人取自己制作的賀卡(此時即為4人均拿自己制作的賀卡).其取法分別為 1.故符合題設要求的取法共有 (種).
    說明(1)對一類元素不太多而利用排列或組合計算公式計算比較復雜,且容易重復遺漏計算的排列組合問題,??刹捎弥苯臃诸惡笥眉臃ㄔ磉M行計算,如本例采用解法一的做法.
    (2)設集合 ,如果S中元素的一個排列 滿足 ,則稱該排列為S的一個錯位排列.本例就屬錯位排列問題.如將S的所有錯位排列數(shù)記為 ,則 有如下三個計算公式(李宇襄編著《組合數(shù)學》,北京師范大學出版社出版):
    ①
    ②
    ③