题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
把 n 颗不同珠子排成一列是 n!。但穿成圆环后,没有「第一颗」:同一种摆法旋转 n 次会得到 n 个直线排列,所以圆排列数 = n!/n = (n−1)!。
若再把「翻过来」也看成同一种(项链可以从反面看),每种摆法还多一个镜像,通常再除以 2,得 (n−1)!/2。两次除法各消掉一种对称,不能合并成一次,也不能多除。下面按 n=5 与 n=6 的自编题面现算。
二、逐题精讲
题1
题1 5 颗不同珠子,分别求直线排列、圆排列(旋转视为同一)与项链排列(旋转与翻转都视为同一)的种数。
解析
直线排列:5! = 120 种。
圆排列:固定一颗珠子当参照,其余 5−1 = 4 颗绕它排,(5−1)! = 24 种;等价写法 5!/5 = 120/5 = 24。
项链排列:圆环翻面后与镜像同一,再除以 2,得 24/2 = 12 种。
回代核验:120/24 = 5.0,正好是旋转等价的 n=5 倍;24/12 = 2.0,正好是翻转等价的 2 倍。两次除法各有来由,不是「随便除一下」。
答案 直线 120 种,圆排列 24 种,项链 12 种;两次分别除 5 与 2
采分点 直线排列 120 1 分;圆排列公式与 24 3 分;项链排列 12 2 分;两次除法说明 2 分;两个倍数回代 2 分
易错点 圆排列写成 5!;项链排列只除一次 5
题2
题2 若把圆排列误按直线排列报数,夸大多少倍?把项链误按圆排列报数呢?用 6 颗珠子再验一次三个数。
解析
圆排当直线排:120/24 = 5.0 倍;项链当圆排:24/12 = 2.0 倍。注意这两个倍数回答的是不同问题,不能相乘说成「总共夸大 10 倍」——从项链一路误到直线才是 120/12 = 10 倍,中间隔了两次不同的对称。
6 颗珠子:直线 6! = 720,圆排 (6−1)! = 120,项链 120/2 = 60。比值 720/120 = 6.0,与 n=6 一致,说明「旋转等价除 n」对任意 n 成立。
回代核验:120×6.0 = 720,60×2 = 120;5=5 时 12×2 = 24、24×5.0 = 120,两组数各自闭合。
答案 圆排当直线夸大 5.0 倍,项链当圆排夸大 2.0 倍;6 颗时 720/120/60,旋转倍数 6.0
采分点 两个夸大倍数各 2 分;不相乘的说明 1 分;6 颗三个数 2 分;旋转倍数 6.0 1 分;两组回代 2 分
易错点 把 5 倍与 2 倍相乘当成同一个误判的夸大;项链排列漏除翻转
三、规律小结与对照表
| 排法 | 公式 | 5 颗 | 6 颗 |
|---|---|---|---|
| 直线 | n! | 120 | 720 |
| 圆排列 | (n−1)! | 24 | 120 |
| 项链 | (n−1)!/2 | 12 | 60 |
| 旋转倍数 | n | 5.0 | 6.0 |
小结:旋转同一除 n,翻转同一再除 2。5 颗得 120/24/12,6 颗得 720/120/60;两次除法各消一种对称,别合并也别多除。题面数值均为自编示意。
四、自测清单
- 知道圆排列是 (n−1)! 并理解旋转等价
- 知道项链排列再除以 2
- 能算直线、圆排、项链三个数
- 能解释两次除法各消一种对称
- 能用 6 颗珠子验证旋转倍数
- 不把两个夸大倍数相乘当同一误判