組合數(shù)的兩個性質(zhì)

作者:萬連飛

 教學目的:

1.  使學生掌握組合數(shù)的兩個性質(zhì)及其證明方法,培養(yǎng)學生的邏輯思維能力;

2.  使學生能利用組合數(shù)的性質(zhì)進行計算,培養(yǎng)學生的計算能力。

教學過程:

一、復習提問:

1.  組合數(shù)公式的兩種形式是什么:

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2.  利用組合數(shù)的公式的第二種形式計算   ,根據(jù)學生的回答,教師板書如下:

(1)       組合數(shù)公式:

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     } (n,m∈N,且m≤N)

二、新課講授:

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1.  通過具體的實例,豐富學生對性質(zhì)1的感性認識,并加以證明,再講它的應(yīng)用。

(1)       利用組合數(shù)的公式,考察:

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 ,   ,      

的關(guān)系,并能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?(可以逐個叫學生回答,板書

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,

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,

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=;

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=。

由不完全歸納可得:從n個不同的元素中取出m 個元素的組合數(shù),等于從n個不同的元素中取出n-m個元素的組合數(shù)。即

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   定理1:=,(n,m∈N,且m≤N)

(2)定理1的證明。要證明這個等式成立,即證明兩個量相等。那么,證明兩個量相等有聲么方法呢?(指明學生回答

方法一:“若兩個數(shù)都等于第三個數(shù),則這兩個數(shù)相等 ”。

我們知道,

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,

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顯然,等于。于是可得下面的證明。

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證明:∵,

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,

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=

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(3)性質(zhì)1的另一種解釋:從n個不同的元素中取出m個元素,并成一組,那么,剩下的n-m個元素也成一組;反之,從n個不同的元素中取出n-m個元素并組成一組,那么剩下的m個元素也成一組。所以,它們的組合是一一對應(yīng)的,故有從n個不同的元素中取出m個的組合數(shù)是等于從 n個不同的元素中取出n-m個元素的組合數(shù),即=。

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(4)當  時,利用這個公式,可是的計算簡化。如:

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,

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。

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(5) 注意:當m=n時,公式=變形為

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             ,

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=1,所以規(guī)定:=1即 0!=1

(6)在這樣的一組組合數(shù):

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,……,

中,性質(zhì)1還說明了:與兩端等距離的兩個組合數(shù)相等。如:

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==,=,……。

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2.  用計算的方法驗證下列各式成立,并加以證明。

(1) (1)用計算的方法考察組合數(shù):

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, 

的關(guān)系,你能由此發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎?(可指明學生回答,板書

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=

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=

規(guī)律:若n、,m是自然數(shù),m≤n,則

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,(或

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定理2    (n,m∈N,且m≤N)

(2)       定理2的證明。要證明這個等式,只要根據(jù)組合數(shù)的公式變形即可。

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證明:∵ 

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(3)對于定理2,還可以這樣解釋:從, ,….,這n+1個不同的元素中取出m個元素的組合數(shù),這些組合可以分成兩類:一類含,一類不含。含的組合是從,….,這n個不同的元素中取出m-1個元素的組合數(shù)為,不含的組合是從,….,這n個不同的元素中取出m個元素的組合數(shù)為。再由加法原理,得:

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。

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(3)定理2還說明了,把從n+1個不同的元素中取出m個元素的組合數(shù),等于從n個不同的元素中取出m個元素的組合數(shù)與從n個不同的元素中取出m-1個元素的組合數(shù)的和。這體現(xiàn)了組合數(shù)的可分解性,或組合數(shù)的可加性。

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二、課堂練習:

1.  計算;

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2.  求;

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3.  利用定理2證明:

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證明:

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          ……

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又證:將原式左邊的各項寫成:

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,  ,   , ……

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,

將上述的等式兩邊相加,得:

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四、作業(yè):認真閱讀課文,重點掌握組合數(shù)的兩個性質(zhì)的證明和利用性質(zhì)計算組合數(shù)的方法,并做下列練習:


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