Методика изучения темы: «Элементы статистики, комбинаторики и теории вероятностей в школьном курсе математики 7- 9 классов» Из опыта работы учителя математики моу сош №5

Вид материала

Документы

Содержание 835 Сколько четных четырехзначных чисел, в которых цифры не повторяются, можно записать с помощью цифр а) 1,2,3,7 . б) 1,2,3,4. 8.Имеются 4 утки и 3 гуся. Сколькими способами можно из них выбрать две разных птицы?9.

Подобный материал:

• Программа семинара для слушателей курсовой подготовки «Формы и методы преподавания, 66.17kb.
• Методика математики 5-6 классов и алгебры 7-9 классов (34ч) Занятие Изучение натуральных, 180.88kb.
• Беляева Светлана Борисовна учитель математики пояснительная записка, 192.79kb.
• Методика изучения электродинамики в школьном курсе физики раздел «электродинамика», 808.93kb.
• Урок №1 тема: история развития теории вероятностей. Предмет теории вероятностей, 71.79kb.
• Курс, специальность «Математика», 7 семестр, 2011-2012 уч г., Одо, 16.7kb.
• Методика обучения решению прикладных задач в школьном курсе математики примерное содержание, 14.61kb.
• Программа дисциплины ен. Ф. 01 Математика (080103. 65 Национальная экономика) Томск, 243.07kb.
• Организационно-педагогические условия функционирования педагогической технологии исследования, 304.79kb.
• Кашичкина Наталья Евгеньевна, сош №4; > решение, 27.52kb.

Опр.Размещением из п элементов по к ( к ≤ п) называется любое множество, состоящее из к элементов, взятых в определенном порядке из данных п элементов.

Таким образом, два размещения из п элементов по к считаются различными, если они различаются самими элементами или порядком их расположения Число размещений из п элементов по к обозначают А_п^к и вычисляют по формуле


А_п^к =


Если размещения из п элементов по п отличаются друг от друга только порядком элементов, то они представляют собой перестановки из п элементов


Пример1. Учащиеся второго класса изучают 9 предметов. Сколькими способами можно составить расписание на один день, чтобы в нем было 4 различных предмета


Решение: Любое расписание на один день, составленное из 4 различных предметов, отличается от другого либо набором предметов, либо порядком их следования. Значит, в этом примере речь идет о размещениях из 9 элементов по 4. Имеем

А₉⁴ = = 6 ∙ 7 ∙ 8 ∙ 9 = 3024

Расписание можно составить 3024 способами


Пример2. Сколько трехзначных чисел (без повторения цифр в записи числа) можно составить из цифр 0,1,2,3,4,5,6 ?


Решение Если среди семи цифр нет нуля, то число трехзначных чисел ( без повторения цифр), которые можно составить из этих цифр, равно числу размещений

22

из 7 элементов по 3. Однако среди данных цифр есть цифра 0, с которой не может начинаться трехзначное число. Поэтом из размещений из 7 элементов по3 надо исключить те, у которых первым элементом является 0. Их число равно числу размещений их 6 элементов по 2. =

Значит искомое число трехзначных чисел равно


А₇³ - А₆² = - = 5 ∙ 6 ∙ 7 - 5 ∙ 6 = 180.


3. Закрепление полученных знаний в процессе решения задач


№754. Сколькими способами может разместиться семья из трех человек в четырехместном купе, если других пассажиров в купе нет?


Решение. Число способов равно А₄³ = = 1∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 = 24


№755. Из 30 участников собрания надо выбрать председателя и секретаря. Сколькими способами это можно сделать?


Решение. Т.к.любой из участников может быть как секретарем , так и председателем, то число способов их избрания равно

А₃₀² = = = 29 ∙ 30 = 870

№762 Сколько четырехзначных чисел, в которых нет одинаковых цифр, можно составить из цифр: а) 1,3,5,7,9. б) 0,2,4,6,8?


Решение а) А₅⁴ = = 1∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ∙ 5 = 120

б) ) А₅⁴ - А₄³ = 5! – 4! = 120 – 24= 96


Домашнее задание № 756, №757, № 758, №759.


6урок Тема: « Сочетания»

Цель: Дать понятие о сочетаниях, познакомить с формулой для вычисления сочетаний, научить применять эту формулу для подсчета числа сочетаний.


1 Проверка домашнего задания.


№ 756. На станции 7 запасных путей. Сколькими способами можно расставить на них 4 поезда?

23

Решение: А₇⁴ = = 4 ∙ 5 ∙ 6 ∙ 7 = 20 ∙ 42 = 840 способов


№757 Сколькими способами тренер может определить, кто из 12 спортсменок, готовых к участию в эстафете 4х100м, побежит на первом, втором, третьем и четвертом этапах?


Решение: А₁₂⁴ = = 9 ∙ 10 ∙ 11 ∙12 = 90 ∙132 = 11 880


№ 758. В круговой диаграмме круг разбит на 5 секторов. Секторы решили закрасить разными красками, взятыми из набора, содержащего 10 красок. Сколькими способами это можно сделать?


Решение: А₁₀⁵ = = 6 ∙ 7 ∙ 8 ∙ 9∙ 10 = 30 240

№759. Сколькими способами 6 студентов, сдающих экзамен, могут занять места в аудитории, в которой 20 одноместных столов?


Решение: А₂₀⁶ = = 15∙ 16 ∙17∙ 18∙19 ∙20 = 27 907 200

Организовать проверку домашнего задания можно разными способами: устно проверить решение домашних упражнений, решения некоторых из них записать на доске, а пока идет запись решений провести опрос уч-ся по вопросам:

1. Что означает запись п!

2.Что называется перестановкой из п элементов?

3.По какой формуле считают число перестановок?

4. Что называют размещением из п элементов по к?

5. По какой формуле считают число размещений из п элементов по к?


2 Объяснение нового материала

Пусть имеются 5 гвоздик разного цвета. Обозначим их буквами а, в, с, д, е. Требуется составить букет из трех гвоздик. Выясним, какие букеты могут быть составлены.

Если в букет входит гвоздика а , то можно составить такие букеты:

авс, авд, аве, асд, асе, аде.

Если в букет не входит гвоздика а , но входит гвоздика в , то можно получить такие букеты:

всд, все, вде.

Наконец, если в букет не входит ни гвоздика а, ни гвоздика в, то возможен только один вариант составления букета:

сде.


24

Мы указали все возможные способы составления букетов, в которых по – разному сочетаются три гвоздики из 5. Говорят, что мы составили все возможные сочетания из 5 элементов по 3, мы нашли, что С₅³ = 10.


Выведем формулу числа сочетаний из п элементов по к, где к ≤ п.

Выясним сначала , как С₅³ выражается через А₅³ и Р₃. Мы нашли , что их 5 элементов можно составить следующие сочетания по 3 элемента :


авс, авд, аве, асд, асе, аде, всд, все, вде, сде.

В каждом сочетании выполним все перестановки. Число перестановок из 3 элементов равно Р₃. В результате получим все возможные комбинации из 5 элементов по 3, которые различаится либо самими элементами , либо порядком элементов, т.е. все размещения из 5 элементов по 3. Всего мы получим А₅³ размещений.


Значит , С₅³ ∙ Р₃ = А₅³, отсюда С₅³ = А₅³ : Р₃


Рассуждая в общем случае получим С_п^к = А_п^к : Р_{к ,}

Пользуясь тем, что А_п^к = , где к ≤ п., получим С_п^к = .

Это формула для вычисления числа сочетаний из п элементов по к при любом

к ≤ п.


Пример1. Из набора, состоящего из 15 красок, надо выбрать3 краски для окрашивания шкатулки. Сколькими способами можно сделать этот выбор?


Решение : Каждый выбор трех красок отличается от другого хотя бы одной краской. Значит , здесь речь идет о сочетаниях из 15 элементов по 3


С₁₅³ = = (13∙ 14∙15 ) : (1∙ 2 ∙ 3 ) = 455


Приме2 В классе учатся 12 мальчиков и 10 девочек. Для уборки территории около школы требуется выделить трех мальчиков и двух девочек. Сколькими способами можно сделать этот выбор?


Решение: Выбрать 3 мальчиков из 12 можно С₁₂³, а двух девочек из 10 можно выбрать С₁₀². Т. к. при каждом выборе мальчиков можно С₁₀² способами выбрать девочек, то сделать выбор учащихся, о котором говориться в задаче можно

С₁₂³ ∙ С₁₀² = ∙ = 220 ∙ 45 = 9900


3) Закрепление нового материала, в процессе решения задач


25

Задача

У Саши в домашней библиотеке есть 8 исторических романов. Петя хочет взять у него 2 любых романа. Сколькими способами можно сделать этот выбор?


Решение: С₈² = = (7 ∙ 8) : ( 1∙ 2) = 56 : 2 = 28


№779 а

В шахматном кружке занимаются 16 человек. Сколькими способами тренер может выбрать из них для предстоящего турнира команду из 4 человек?


Решение: С₁₆⁴ = = (13∙ 14∙15 ∙16 ) : (1∙ 2 ∙ 3 ∙ 4) = 13 ∙ 7 ∙5∙ 4 = 91 ∙20 = 1820


№774 Бригада, занимающаяся ремонтом школы, состоит из 12 маляров и 5 плотников. Из них для ремонта спротзала надо выделить 4 маляров и 2 плотников. Сколькими способами можно это сделать?


С₁₂⁴ ∙ С₅² = ∙ = 495 ∙ 10 = 4950

Домашняя работа №768, №769, № 770, № 775


7урок Тема: « Решение задач на применение формул для подсчета числа перемещений, размещений, сочетаний»


Цель: Закрепление знаний учащихся. Формирование навыков решения простейших комбинаторных задач


1 Проверка домашнего задания


№768 В классе 7 человек успешно занимаются математикой. Сколькими способами можно выбрать из них двоих для участия в математической олимпиаде?


Решение: С₇² = = (6∙ 7) : 2 = 21

№769 В магазине « Филателия» продается 8 различных наборов марок, посвященных спортивной тематике. Сколькими способами можно выбрать из них 3 набора?


Решение: С₈³ = = (6 ∙ 7 ∙ 8) : (1∙ 2 ∙ 3 ) = 56


26

№770 Учащимся дали список из 10 книг, которые рекомендуется прочитать во время каникул. Сколькими способами ученик может выбрать из них 6 книг?


Решение: С₁₀⁶ = = (7 ∙ 8 ∙ 9∙ 10) : (1∙ 2 ∙ 3 ∙ 4) = 210

№775 В библиотеке читателю предложили на выбор из новых поступлений 10 книг и 4 журнала. Сколькими способами он может выбрать из них 3 книги и 2 журнала?


Решение: С₁₀³ ∙ С₄² = ∙ = 120 ∙ 6 = 720


Вопросы классу

1.Что называется перестановкой из п элементов?

2.По какой формуле считают число перестановок?

3. Что называют размещением из п элементов по к?

4. По какой формуле считают число размещений из п элементов по к?

5. Что называют сочетанием из п элементов по к?

6. По какой формуле считают число сочетаний из п элементов по к?

Задачи для совместного решения

При решении каждой задачи вначале идет обсуждение: какая из трех изученных формул поможет получить ответ и почему


1. Сколько четырехзначных чисел можно составить из цифр 4,6,8,9, при условии , что все цифры разные ?

2. Из 15 человек в группе студентов надо выбрать старосту и его заместителя. Сколькими способами это можно сделать?


3. Из 10 лучших учащихся школы два человека надо послать на слет лидеров.

Сколькими способами это можно сделать?

Замечание : В задаче №3 не имеет значения кого выбрать: любых 2 человек из 10, поэтому здесь работает формула для подсчета числа сочетаний.

В задаче №2 выбирают упорядоченную пару ,т.к. в выбранной паре ,если фамилии поменять местами это будет уже другой выбор, поэтому здесь работает формула для подсчета числа размещений


Ответы к задачам для совместного решения:

№1 24 числа . №2  210 способов. №3 45 способов


Задачи для совместного обсуждения и самостоятельных вычислений


№1Встретились 6 друзей и каждый пожал руку каждому своему другу. Сколько было рукопожатий?

(Можно посчитать число сочетаний из 6 по 2)


27

№2 Сколькими способами можно составить расписание для учащихся 1класса на один день , если у них 7 предметов, и в этот день должно быть 4 урока?

( Число размещений из 7 по 4 )


№3 В семье 6 человек, а за столом в кухне 6 стульев. Было решено каждый вечер перед ужином рассаживаться на эти 6 стульев по- новому. Сколько дней члены семьи смогут делать это без повторений.

(Надо посчитать число перестановок в множестве с 6 элементами)

№4 К хозяину дома пришли гости А,В,С,Д. За круглым столом – пять разных стульев. Сколько существует способов рассаживания?

( В гости пришли 4 человека + хозяин = 5 человек рассаживаются на 5 стульях, надо посчитать число перестановок)

5. В книжке раскраске нарисованы непересекающиеся треугольник, квадрат и круг. Каждую фигуру надо раскрасить в один из цветов радуги, разные фигуры в разные цвета. Сколько существует способов раскрашивания?

( Посчитайте число размещений из 7 по 3 )


№6 В классе 10 мальчиков и 4 девочки. Надо выбрать 3 человека дежурными так, чтобы среди них было 2 мальчика и 1 девочка. Сколькими способами это можно сделать?

(Число сочетаний из 10 по 2 умножить на число сочетаний из 4 по 1)


Ответы для задач с самостоятельным вычислением

№1 15 рукопожатий

№2  840 способов

№3 720дней

№5 120 способов

№6 180 способов


Домашнее задание №835, №841


8 урок Тема: « Самостоятельная работа»

Цель: Проверка знаний учащихся


1.Проверка домашнего задании

№ 835 Сколько четных четырехзначных чисел, в которых цифры не повторяются, можно записать с помощью цифр а) 1,2,3,7 . б) 1,2,3,4.

28

Решение

а) Наши числа должны оканчиваться четной цифрой, такая цйфра в условии одна это цифра 2 , поставим ее на последнее место, а оставшиеся 3 цифры будем переставлять, число таких перестановок равно 3! = 6 .Значит можно составить 6 четных чисел

б) рассуждаем как в примере а) поставив на последнее место цифру 2 получим 6 четных чисел, поставив на последнее место цифру 4 получим еще 6 четных чисел,

значит всего 12 четных чисел


№841 Сколькими способами из класса , где учатся 24 учащихся можно выбрать: а) двух дежурных; б) старосту и его помощника ?

Решение

а) т.к. дежурными могут быть любые 2 человека из 24 , то количество пар равно


С₂₄² = = 23 ∙ 24 :2 = 276

б) здесь выдирают упорядоченную пару элементов из 24 элементов , количество таких пар равно А₂₄² = = 23 ∙ 24 = 552

Далее предлагается самостоятельная работа

1 вариант решает задания № 1,2,3,4,5.

2 вариант решает задания №6,7,8,9,10.


Решение простейших комбинаторных задач

( по материалам к.р. в апреле 2010 года)


1. Сколькими способами можно расставить на полке пять книг разных авторов?


2. Сколькими способами можно составить полдник из напитка и пирожка, если в меню указаны: чай, кофе, какао и пирожки с яблоком или с вишней?

3. В среду по расписанию в 9 «А» классе должно быть 5 уроков: химия, физика, алгебра, биология и ОБЖ. Сколькими способами можно составить расписание на этот день?


4. Имеются 2 белых лошади и 4 гнедых. Сколькими способами можно

составить пару из лошадей разной масти?


5. Каким числом способов можно разложить 5 различных монет в 5 разных карманов?


29

6. В шкафу на полке лежат 3 шапки различных фасонов и 4 шарфа разных цветов. Сколькими способами можно составить набор из одной шапки и одного шарфа?


7. В финал конкурса красоты вышли 4 участницы. Сколькими способами

можно установить очередность выступления участниц финала красоты?


8.Имеются 4 утки и 3 гуся. Сколькими способами можно из них выбрать две разных птицы?


9. Сколькими способами можно разложить 5 разных писем по 5 разным

конвертам, если в каждый конверт кладется только одно письмо?


10. В коробке хранятся 5 красных и 4 зелёных шара. Сколькими способами можно составить пару из шаров разного цвета?


Ответы для заданий самостоятельной работы

№зад	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10
ответ	120	6	120	8	120	12	24	12	120	20

Можно предложить уч- ся решить следующие тестовые задания , если быстро справятся с первым заданием


Решение комбинаторных задач

1. Профессор математики выписал все трехзначные числа, состоящие из цифр 0, 5 и 9. Найдите количество выписанных чисел.

1)

27

2)

18

3)

9

4)

4