排列組合中涂色問題的常見方法及策略

高三專題講座PAGE諸宸教育地址：湯陰一中對(duì)面（政通園二區(qū)）短信聯(lián)系Q：1282716295排列組合中涂色問題的常見方法及策略與涂色問題有關(guān)的試題新穎有趣,其中包含著豐富的數(shù)學(xué)思想。解決涂色問題方法技巧性強(qiáng)且靈活多變，故這類問題的利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、分析問題與觀察問題的能力，有利于開發(fā)學(xué)生的智力。本專題總結(jié)涂色問題的常見類型及求解方法。區(qū)域涂色問題根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理，對(duì)各個(gè)區(qū)域分步涂色，這是處理染色問題的基本方法。用5種不同的顏色給圖中標(biāo)①、②、③、④的各部分涂色，每部分只涂一種顏色，相鄰部分涂不同顏色，則不同的涂色方法有多少種？②②①③④分析：先給①號(hào)區(qū)域涂色有5種方法，再給②號(hào)涂色有4種方法，接著給③號(hào)涂色方法有3種，由于④號(hào)與①、②不相鄰，因此④號(hào)有4種涂法，根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理，不同的涂色方法有根據(jù)共用了多少種顏色討論，分別計(jì)算出各種出各種情形的種數(shù)，再用加法原理求出不同的涂色方法種數(shù)。例2、（2003江蘇卷）四種不同的顏色涂在如圖所示的6個(gè)區(qū)域，且相鄰兩個(gè)區(qū)域不能同色。①②①②2③④⑤⑥（1）②與⑤同色、④與⑥同色，則有；（2）③與⑤同色、④與⑥同色，則有；（3）②與⑤同色、③與⑥同色，則有；（4）③與⑤同色、② 與④同色，則有；（5）②與④同色、③與⑥同色，則有；所以根據(jù)加法原理得涂色方法總數(shù)為5=120例3、（2003年全國(guó)高考題）如圖所示，一個(gè)地區(qū)分為5個(gè)行政區(qū)域，現(xiàn)給地圖著色，要求相鄰區(qū)域不得使用同一顏色，現(xiàn)有4種顏色可供選擇，則不同的著方法共有多少種？分析：依題意至少要用3種顏色2424315區(qū)域3與5必須同色，故有種；當(dāng)用四種顏色時(shí)，若區(qū)域2與4同色，則區(qū)域3與5不同色，有種；若區(qū)域3與5同色，則區(qū)域2與4不同色，有種，故用四種顏色時(shí)共有2種。由加法原理可知滿足題意的著色方法共有+2=24+224=72根據(jù)某兩個(gè)不相鄰區(qū)域是否同色分類討論，從某兩個(gè)不相鄰區(qū)域同色與不同色入手，分別計(jì)算出兩種情形的種數(shù)，再用加法原理求出不同涂色方法總數(shù)。例4用紅、黃、藍(lán)、白、黑五種顏色涂在如圖所示的四個(gè)區(qū)域內(nèi)，每個(gè)區(qū)域涂一種顏色，相鄰兩個(gè)區(qū)域涂不同的顏色，如果顏色可以反復(fù)使用，共有多少種不同的涂色方法？121234四格涂不同的顏色，方法種數(shù)為；有且僅兩個(gè)區(qū)域相同的顏色，即只有一組對(duì)角小方格涂相同的顏色，涂法種數(shù)為；兩組對(duì)角小方格分別涂相同的顏色，涂法種數(shù)為，因此，所求的涂法種數(shù)為根據(jù)相間區(qū)使用顏色的種類分類ABCDEFABCDEF解（1）當(dāng)相間區(qū)域A、C、E著同一種顏色時(shí)，有4種著色方法，此時(shí)，B、D、F各有3種著色方法，此時(shí)，B、D、F各有3種著色方法故有種方法。（2）當(dāng)相間區(qū)域A、C、E著色兩不同的顏色時(shí)，有種著色方法，此時(shí)B、D、F有種著色方法，故共有種著色方法。（3）當(dāng)相間區(qū)域A、C、E著三種不同的顏色時(shí)有種著色方法，此時(shí)B、D、面涂色問題對(duì)線段涂色問題，要注意對(duì)各條線段依次涂色，主要方法有：按色數(shù)來分例9、從給定的六種不同顏色中選用若干種顏色，將一個(gè)正方體的6個(gè)面涂色，每?jī)蓚€(gè)具有公共棱的面涂成不同的顏色，則不同的涂色方案共有多少種？分析：顯然，至少需要3三種顏色，由于有多種不同情況，仍應(yīng)考慮利用加法原理分類、乘法原理分步進(jìn)行討論解：根據(jù)共用多少種不同的顏色分類討論（1）用了六種顏色，確定某種顏色所涂面為下底面，則上底顏色可有5種選擇，在上、下底已涂好后，再確定其余4種顏色中的某一種所涂面為左側(cè)面，則其余3個(gè)面有3！種涂色方案，根據(jù)乘法原理（2）共用五種顏色，選定五種顏色有種方法，必有兩面同色（必為相對(duì)面），確定為上、下底面，其顏色可有5種選擇，再確定一種顏色為左側(cè)面，此時(shí)的方法數(shù)取決于右側(cè)面的顏色，有3種選擇（前后面可通過翻轉(zhuǎn)交換）(3)共用四種顏色,仿上分析可得(4)共用三種顏色,ABCDP例10、ABCDP553214解：這種面的涂色問題可轉(zhuǎn)化為區(qū)域涂色問題，如右圖，區(qū)域1、2、3、4相當(dāng)于四個(gè)側(cè)面，區(qū)域5相當(dāng)于底面；根據(jù)共用顏色多少分類：最少要用3種顏色，即1與3同色、2與4同色，此時(shí)有種；當(dāng)用4種顏色時(shí)，1與3同色、2與4兩組中只能有一組同色，此時(shí)有；故滿足題意總的涂色方法總方法交總數(shù)為環(huán)形問題的解決⑤⑤⑤⑤⑤⑤⑤⑤⑤⑤解：設(shè)分成n個(gè)扇形時(shí)染色方法為種⑤當(dāng)n=2時(shí)、有=12種，即=12當(dāng)分成n個(gè)扇形，