组合数的两个性质

作者:万连飞

 教学目的:

1.  使学生掌握组合数的两个性质及其证明方法,培养学生的逻辑思维能力;

2.  使学生能利用组合数的性质进行计算,培养学生的计算能力。

教学过程:

一、复习提问:

1.  组合数公式的两种形式是什么:

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2.  利用组合数的公式的第二种形式计算   ,根据学生的回答,教师板书如下:

(1)       组合数公式:

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     } (n,m∈N,且m≤N)

二、新课讲授:

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1.  通过具体的实例,丰富学生对性质1的感性认识,并加以证明,再讲它的应用。

(1)       利用组合数的公式,考察:

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 ,   ,      

的关系,并能发现什么规律?(可以逐个叫学生回答,板书

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=

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=

由不完全归纳可得:从n个不同的元素中取出m 个元素的组合数,等于从n个不同的元素中取出n-m个元素的组合数。即

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   定理1:=,(n,m∈N,且m≤N)

(2)定理1的证明。要证明这个等式成立,即证明两个量相等。那么,证明两个量相等有声么方法呢?(指明学生回答

方法一:“若两个数都等于第三个数,则这两个数相等 ”。

我们知道,

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显然,等于。于是可得下面的证明。

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证明:∵

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=

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(3)性质1的另一种解释:从n个不同的元素中取出m个元素,并成一组,那么,剩下的n-m个元素也成一组;反之,从n个不同的元素中取出n-m个元素并组成一组,那么剩下的m个元素也成一组。所以,它们的组合是一一对应的,故有从n个不同的元素中取出m个的组合数是等于从 n个不同的元素中取出n-m个元素的组合数,即=

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(4)当  时,利用这个公式,可是的计算简化。如:

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(5) 注意:当m=n时,公式=变形为

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=1,所以规定:=1即 0!=1

(6)在这样的一组组合数:

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……

中,性质1还说明了:与两端等距离的两个组合数相等。如:

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===,……。

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2.  用计算的方法验证下列各式成立,并加以证明。

(1) (1)用计算的方法考察组合数:

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, 

的关系,你能由此发现什么规律吗?(可指明学生回答,板书

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=

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=

规律:若n、,m是自然数,m≤n,则

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,(或

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定理2    (n,m∈N,且m≤N)

(2)       定理2的证明。要证明这个等式,只要根据组合数的公式变形即可。

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证明:∵ 

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(3)对于定理2,还可以这样解释:从,….,这n+1个不同的元素中取出m个元素的组合数,这些组合可以分成两类:一类含,一类不含。含的组合是从,….,这n个不同的元素中取出m-1个元素的组合数为,不含的组合是从,….,这n个不同的元素中取出m个元素的组合数为。再由加法原理,得:

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(3)定理2还说明了,把从n+1个不同的元素中取出m个元素的组合数,等于从n个不同的元素中取出m个元素的组合数与从n个不同的元素中取出m-1个元素的组合数的和。这体现了组合数的可分解性,或组合数的可加性。

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二、课堂练习:

1.  计算

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2.  求

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3.  利用定理2证明:

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证明:

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          ……

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又证:将原式左边的各项写成:

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,  ,   , ……

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将上述的等式两边相加,得:

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四、作业:认真阅读课文,重点掌握组合数的两个性质的证明和利用性质计算组合数的方法,并做下列练习: