組合數(shù)的兩個(gè)性質(zhì)

作者:萬連飛

 教學(xué)目的:

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

2.  使學(xué)生能利用組合數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力。

教學(xué)過程:

一、復(fù)習(xí)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(jì)算   ,根據(jù)學(xué)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(shí)例,豐富學(xué)生對(duì)性質(zhì)1的感性認(rèn)識(shí),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(gè)叫學(xué)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(gè)不同的元素中取出m 個(gè)元素的組合數(shù),等于從n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)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(gè)等式成立,即證明兩個(gè)量相等。那么,證明兩個(gè)量相等有聲么方法呢?(指明學(xué)生回答

方法一:“若兩個(gè)數(shù)都等于第三個(gè)數(shù),則這兩個(gè)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(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素,并成一組,那么,剩下的n-m個(gè)元素也成一組;反之,從n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)元素并組成一組,那么剩下的m個(gè)元素也成一組。所以,它們的組合是一一對(duì)應(yīng)的,故有從n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)的組合數(shù)是等于從 n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)元素的組合數(shù),即=

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(4)當(dāng)  時(shí),利用這個(gè)公式,可是的計(jì)算簡(jiǎn)化。如:

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,

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。

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(5) 注意:當(dāng)m=n時(shí),公式=變形為

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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(gè)組合數(shù)相等。如:

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=,==,……。

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2.  用計(jì)算的方法驗(yàn)證下列各式成立,并加以證明。

(1) (1)用計(jì)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(xué)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(gè)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(duì)于定理2,還可以這樣解釋:從,….,這n+1個(gè)不同的元素中取出m個(gè)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(gè)不同的元素中取出m-1個(gè)元素的組合數(shù)為,不含的組合是從,….,這n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù)為。再由加法原理,得:

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(3)定理2還說明了,把從n+1個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù),等于從n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù)與從n個(gè)不同的元素中取出m-1個(gè)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(xí):

1.  計(jì)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(xiàng)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(rèn)真閱讀課文,重點(diǎn)掌握組合數(shù)的兩個(gè)性質(zhì)的證明和利用性質(zhì)計(jì)算組合數(shù)的方法,并做下列練習(xí):


同步練習(xí)冊(cè)答案