专题15 隔板法模型

1例1．2020年高考强基计划中，北京大学给了我校10个推荐名额，现准备将这10个推荐名额分配给高三理科的6个班级，这6个班级每班至少要给一个名额，则关于分配方案的种数为()A．462B．126C．210D．132例2．不定方程x+y+z=12的非负整数解的个数为()例3．有30个完全相同的苹果，分给4个不同的小朋友，每个小朋友至少分得4个苹果，问有多少种不同的分配方案？()A．680B．816C．1360D．1456例4．从A、B、C、D4个班级中选10人组成卫生检查小组，每班至少选一人，每班人数的不同情况有A．42B．56C．84例5．把9个完全相同的口罩分给6名同学，每人至少一个，不同的分法有种A．41B．56C．156例6．方程x1+x2+x3+x4=12的正整数解共有组A．165B．120C．38例7．把16个相同的小球放到三个编号为1，2，3的盒子中，且每个盒子内的小球数要多于盒子的编号数，则共有多少种放法()A．18B．28C．36例8．把座位号为1、2、3、4、5、6的六张电影票全部分给甲、乙、丙、丁四个人，每人至少一张，且分给同一人的多张票必须连号，那么不同的分法种数为()例91）把6个不同的小球放入4个不同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（2）把6个不同的小球放入4个相同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（3）把6个相同的小球放入4个不同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（4）把6个相同的小球放入4个相同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？2例101）求方程x1+x2+x3+x4=5的非负整数解的个数；（2）某火车站共设有4个“安检”入口，每个入口每次只能进1个旅客求—个小组4人进站的不同方案种数，要求写出计算过程.例11．现有5本书和3位同学，将书全部分给这三位同学.（1）若5本书完全相同，每个同学至少有一本书，共有多少种分法？（2）若5本书都不相同，共有多少种分法？（3）若5本书都不相同，每个同学至少有一本书，共有多少种分法？例121）六个人从左至右排成一行，最左端只能排甲或乙，最右端不能排甲，则不同的排法共有几种？（2）把5件不同产品摆成一排，若产品A与产品B相邻，且产品A与产品C不相邻，则不同的摆法有几种？（3）四个不同的小球放入编号为1，2，3，4的四个盒子中，恰有一个空盒，共有多少种放法？（注：最后结果需用数字作答）例13．将6个相同的小球放入4个不同的盒子中，要求不出现空盒，共有种放法.（用数字作答）例14．方程x+y+z=10的正整数解的个数.例15．现有15个省三好学生名额分给1、2、3、4共四个班级，其中1班至少2个名额，2班、4班每班至少3个名额，3班最多2个名额，则共有种不同分配方案.例16．小红同学去超市买糖果，现有四种不同口味的糖果可供选择（可以有糖果不被选择单价均为一元一颗，小红只有7元钱且要求全部花完，则不同的选购方法共有种.例17．10个相同的小球放在三个编号为1，2，3的盒中，每盒至少1个，有种方分法.例18．将3个1，11个0排成一列，使得每两个1之间至少隔着两个0，则共有种不同的排法.例19．24个志愿者名额分给3个学校，则每个学校至少有1个名额且学校名额互不相同的分法有种.例20．在5月6日返校体检中，学号为i（i=1,2,3,4,5）的五位同学的体重增加量f(i)是集合{1kg,1.5kg,2kg,2.5kg,3kg,3.5kg}中的元素，并满足f(1)≤f(2)≤f(3)≤f(4)≤f(5)，则这五位同学的体重增加量所有可能的情况有种1例1．2020年高考强基计划中，北京大学给了我校10个推荐名额，现准备将这10个推荐名额分配给高三理科的6个班级，这6个班级每班至少要给一个名额，则关于分配方案的种数为()A．462【解析】将10个名额分为6份，即从9个分段中选择5个段分开，且不分顺序，共有N=C=126种方案.故选：B.例2．不定方程x+y+z=12的非负整数解的个数为()【解析】不定方程x+y+z=12的非负整数解的个数将12个相同小球放入三个盒子，允许有空盒的放法种数. 现在在每个盒子里各加一个相同的小球，问题等价于将15个相同小球放入三个盒子，没有空盒的放法种数，则只需在15个小球中形成的空位（不包含两端）中插入两块板即可，因此，不定方程x+y+z=12的非负整数解的个数为C1=91.故选：C.例3．有30个完全相同的苹果，分给4个不同的小朋友，每个小朋友至少分得4个苹果，问有多少种不同【解析】先给每个小朋友分三个苹果，剩余18个苹果利用“隔板法”，18个苹果有17个空，插入三个“板”，共有C7=680种方法.故选：A.例4．从A、B、C、D4个班级中选10人组成卫生检查小组，每班至少选一人，每班人数的不同情况有2【解析】将10个人排成一排，然后从中间形成的9个空中选3个，分别放入一个隔板，即可将10个人分为4个部分，且每部分至少1个人，由此可得每班人数的不同情况有=84种.故选C.例5．把9个完全相同的口罩分给6名同学，每人至少一个，不同的分法有种【解析】问题可转化为将9个完全相同的口罩排成一列，再分成6堆，每堆至少一个，求其方法数.事实上，只需在上述9个完全相同的口罩所产生的8个“空档”中选出5个“空档”插入档板，即产生符合要求的方法数．故有C=56种.故选：B例6．方程x1+x2+x3+x4=12的正整数解共有组【解析】如图，将12个完全相同的球排成一列，在它们之间形成的11个空隙中任选三个插入三块隔板，把球分成四组，每一种分法所得球的数目依次是x1、x2、x3、x4，显然满足x1+x2+x3+x4=12，故(x1,x2,x3,x4)是方程x1+x2+x3+x4=12的一组解，反之，方程x1+x2+x3+x4=12的每一组解都对应着一种在12个球中插入隔板的方式，故方程x1+x2+x3+x4=12的正整数解的数目为=165，故选：A.例7．把16个相同的小球放到三个编号为1，2，3的盒子中，且每个盒子内的小球数要多于盒子的编号数，则共有多少种放法()【解析】3根据题意，16个相同的小球放到三个编号为1，2，3的盒子中，且每个盒子内的小球数要多于盒子的编号数，先在1号盒子里放1个球，在2号盒子里放2个球，在3号盒子里放3个球，则原问题可以转化为将剩下的10个小球，放入3个盒子，每个盒子至少放1个的问题，将剩下的10个球排成一排，有9个空位，在9个空位中任选2个，插入挡板种不同的放法，即有36个不同的符合题意的放法；故选：C.例8．把座位号为1、2、3、4、5、6的六张电影票全部分给甲、乙、丙、丁四个人，每人至少一张，且分给同一人的多张票必须连号，那么不同的分法种数为()【解析】因为每人至少一张，且分给同一人的多张票必须连号，又分给甲、乙、丙、丁四个人，然后再分给甲、乙、丙、丁四个人，有A=24种，所以不同的分法种数为10×24=240,故选：B例91）把6个不同的小球放入4个不同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（2）把6个不同的小球放入4个相同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（3）把6个相同的小球放入4个不同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？（4）把6个相同的小球放入4个相同的箱子中，每个箱子都不空，共有多少种放法？【解析】（1）6个不同的小球放入4个不同的箱子，每个箱子至少一个小球，先把6个小球分组，有两种分法：2、2、1、1；3、1、1、1；再放入4个不同的箱子，故不同的方法共有=1560（2）6个不同的小球放入4个不同的箱子，每个箱子至少一个小球，先把6个小球分组，有两种分法：2、2、1、1；3、1、1、1；再放入4个相同的箱子，故不同的方法共有（种）4（3）6个相同的小球放入4个不同的箱子，每个箱子至少一个小球，则采用插板法，在5个空中插入3块板，则不同的方法共有C=10（种）（4）把6个相同的小球放入4个相同的箱子中，每个箱子至少一个小球，故可以首先每个箱子放入1个小球，还剩下2个小球，则这2个小球，只有两种结果，即两个在一个箱子中，或两个小球分别在一个箱子中，故只有2种放法.例101）求方程x1+x2+x3+x4=5的非负整数解的个数；（2）某火车站共设有4个“安检”入口，每个入口每次只能进1个旅客求—个小组4人进站的不同方案种数，要求写出计算过程.【解析】（1）若定义f:(x1,x2,x3,x4)→(y1,y2,y3,y4)，其中yi=xi+1(i=1,2,3,4)，则f是从方程x1+x2+x3+x4=5的非负整数解集到方程y1+y2+y3+y4=9的正整数解集的映射，利用隔板法得，方程y1+y2+y3+y4=9正整数解得个数是C=56从而方程x1+x2+x3+x4=5的非负整数解得个数也是56；（2）这4名旅客通过安检口有4种情况：从1个安检口通过，从2个安检口通过，从3个安检口通过，从4个安检口通过。从1个安检口通过共有：C.A=96种方案；从2个安检口通过，可能有1个安检口通过1人，另一个安检口通过3人有：C.A.A=288种方案；从2个安检口通过，可能每一个安检口都通过2人有：=144种方案；从3个安检口通过，可能有2个安检口各通过1人，有1个安检口通过2人有：C.A.A=288种方案；从4个安检口通过共有：A=24种方案，所以这4个旅客进站的不同方案有：96+288+144+288+24=840种.例11．现有5本书和3位同学，将书全部分给这三位同学.（1）若5本书完全相同，每个同学至少有一本书，共有多少种分法？（2）若5本书都不相同，共有多少种分法？（3）若5本书都不相同，每个同学至少有一本书，共有多少种分法？【解析】（1）根据题意，若5本书完全相同，将5本书排成一排，中间有4个空位可用，在4个空位中任选2个，插入挡板，有C=6种情况，即有6种不同的分法；（2）根据题意，若5本书都不相同，每本书可以分给3人中任意1人，都有3种分法，（3）根据题意，分2步进行分析：①将5本书分成3组，若分成1、1、3的三组，有种分组方法，若分成1、2、2的三组，有种分组方法，则有10+15=25种分组方法；②将分好的三组全排列，对应3名学生，有A=6种情况，则有25×6=150种分法.例121）六个人从左至右排成一行，最左端只能排甲或乙，最右端不能排甲，则不同的排法共有几种？（2）把5件不同产品摆成一排，若产品A与产品B相邻，且产品A与产品C不相邻，则不同的摆法有几种？（3）四个不同的小球放入编号为1，2，3，4的四个盒子中，恰有一个空盒，共有多少种放法？（注：最后结果需用数字作答）【解析】（1）按照最左端排谁分两类：①排甲：其余5个人作全排列，有A=120种，②排乙：最右端不排甲有A种，其余四人作全排列有A种，故共有AA=96种，由分类计数原理共有120+96=216种；（2）分步完成：①将A，B捆在一起当作一个元素与除C的3个元素一起作全排列，有AA种，6②将C插入到已经排好的排列中，让A，C不相邻，有A种，由分步计数原理可得共有AAA=192种；（3）四个不同的小球编号为1，2，3，4的四个盒子中，恰有一个空盒，说明恰有一个盒子中有2个小球，从4个小球中选两个作为一个元素，同另外两个元素在三个位置全排列，有CA=144种不同的放法.例13．将6个相同的小球放入4个不同的盒子中，要求不出现空盒，共有种放法.（用数字作答）【解析】根据题意，将6个小球排成一排，排好后有5个可用的空位，在5个空位中任选3个，插入挡板，共有C=10种情况，可以将6个小球分成4组，依次放入4个不同的盒子中即可，所以共有10中不同的放法.例14．方程x+y+z=10的正整数解的个数.【解析】问题中的x、y、z看作是三个盒子，问题则转化为把10个球放在三个不同的盒子里，有多少种方法.将10个球排一排后，中间插入两块隔板将它们分成三堆球，使每一堆至少一个球.隔板不能相邻，也不能放在两端，只能放在中间的9个空内.:共有C=36种.故答案为：36例15．现有15个省三好学生名额分给1、2、3、4共四个班级，其中1班至少2个名额，2班、4班每班至少3个名额，3班最多2个名额，则共有种不同分配方案.【解析】由3班最多2个名额，3班有2、或1个，或0个名额三种情况.（1）、当3班有2个名额时，先给1班1个名2班和4班，每个班至少一个名额.种分法.2班和4班，每个班至少一个名额.相当于将9个元素排成一排，在中间加入2个隔板将他们分成3组，1班、2班和4班分别得到一组，有C=28种分法.（3）、当3班没有分得名额时，先给1班1个名额，2班、4班各2个名额，然后将剩下的10个名额分给1班、2班和4班，每个班至少一个名额.相当于将10个元素排成一排，在中间加入2个隔板将他们分成3组，1班、2班和4班分别得到一组，有C=36种分法.所以一共有21+28+36=85种不同的分配方案.故答案为：85.例16．小红同学去超市买糖果，现有四种不同口味的糖果可供选择（可以有糖果不被选择单价均为一元一颗，小红只有7元钱且要求全部花完，则不同的选购方法共有种.【解析】把7元看作7个相同的小球，四种糖果看作是四个盒子，问题变为把7个小球放到4个盒子中，允许有空盒，因此补充4个小球，共11个小球，分到四个盒子中，用插隔板方法，共有方法数为C1=120.故答案为：120.例17．10个相同的小球放在三个编号为1，2，3的盒中，每盒至少1个，有种方分法.【解析】依据题意，10个相同的小球放在3个盒中，每盒至少1个，可转化为将10个相同小球分成三组，每组至少可将10个小球排成一列，进而在排除两端的9个空位中，选取2个，插入隔板即可，由组合公式可得共有C=36种分法.故答案为：36.例18．将3个1，11个0排成一列，使得每两个1之间至少隔着两个0，则共有种不同的排法.【解析】解：符合条件的排列中，3个1将11个0分成四段，设每一段分别有x1,x2,x3,x4个0，则x1≥0，x2≥2，x3≥2，x4≥0因此原问题等价于求方程x1+x2’+x3’+x4=7的自然数解的