复习与资料整理学习方法

5人选2人为什么是10组,不是20组?用角色交换理解排列与组合

先选一个人再选另一个人,得到5×4=20;为什么答案又是10组?关键在于哪两个描述被算作同一结果。先把身份、角色与可否重复写出来,公式才有明确对象。

相互重叠的不同花色扑克牌资料摄影,作为分组与顺序计数的配图
配图:Jack Hamilton · Unsplash License

这篇要学会什么

五人中选两名无角色代表时,AB与BA是同一小组,5×4除以2!=2得到10组。主持与记录则有角色区别,交换就改变结果,应保留20。三人无角色小组要除以3!=6,不能继续只除以2。

先定义结果,再判断顺序

OpenStax计数原理区分乘法、排列与组合。下面的人名标记、清单和变式均为编辑自编练习,不是学习效果实验。

候选人为A、B、C、D、E,五人身份不同,每人最多入选一次。第一项任务选两名同等角色代表;第二项选主持和记录各一人,不能兼任。不能只凭出现“选择”这个动词就决定用组合。

开始前的三个问题

身份

候选人是否互不相同?同名不自动视为同一人。

角色

交换已选者的位置,是否改变任务结果?

重复

同一个人能否再次出现?本例不允许。

把十个无角色小组全部列出

A与后面的B、C、D、E配成AB、AC、AD、AE四组。B只与C、D、E配对,得到BC、BD、BE三组;C得到CD、CE两组,D得到DE一组。4+3+2+1=10。

这种列举约定只是避免重复,不表示A更重要。AB与BA包含同样两人,任务没有角色差别,所以属于同一结果。用完整清单可以逐对检查漏项和重复。

原创枚举:每组只记一次
起始新增小组数量
AAB、AC、AD、AE4
BBC、BD、BE3
CCD、CE2
DDE1
合计所有无角色二人小组10

二十种何时才是正确答案

主持有5种选择,选定后记录有4种,5×4=20。主持A记录B与主持B记录A是不同分工,不能把它们合并。

如果用两个编号位置列举无角色小组,每个结果都以AB、BA两种顺序出现。所以除以2是在移除同一个结果的重复描述,不是把可用人数减半。

同样的两人,不同的结果对象

编辑设计的误判

因为主持和记录来自同一个名单,就把交换角色的两种分配也合并成一组。

按对象修正

检查交换是否改变结果:A主持B记录与B主持A记录不同,角色任务应保留20种。

等价关系来自任务定义,而不是字母看起来像一对。
两项任务对照
任务AB与BA结果
两名同等角色代表同一小组5×4÷2=10
主持和记录各一名不同分工5×4=20

三人小组为什么不仍然除以二

从五人选三名无角色代表,先按三个位置数得到5×4×3=60。同一个ABC小组有ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA六种描述,每组被数了3!=6次,因此60÷6=10。

这个10与二人题相同,但重数理由不同。若三人分别是主持、记录、计时,六种角色分配都不同,保留60。不能因为看过10这个答案就照抄。

先遮住答案完成变式

Candidates: A, B, C, D, E; no repeated selection.
1. Choose two equal-role representatives.
2. Choose a chair and a recorder.
3. Choose three equal-role representatives.
4. Choose a chair, a recorder and a timekeeper.
For each, explain whether swapping people changes the outcome and how many ordered descriptions represent one result.
自编练习;参考为10、20、10、60,必须解释重数。

变式的重数
对象位置计数每个结果的重复写法最终数量
二人无角色202!=210
二人有角色20120
三人无角色603!=610
三人有角色60160

错题记录写理由,不只写公式

标出第一次把不同对象合并、或把同一对象重复保留的位置。回到AB与BA及ABC的六种写法解释,再检查名单、角色、重复与限制。条件改变,乘法与除数都可能要重新推导。

计数不是概率模型;结果有多少种,并不能证明每种被选中的机会相同。可阅读独立事件与互斥事件,用第一个错误步骤记录法整理自己的推理。

这道题的完成条件

  • 明确数的是小组还是角色分配。
  • 身份不同,且没有重复入选。
  • 能解释AB与BA是否相同。
  • 能列出ABC的六种描述。
  • 计数与是否等可能分开判断。

常见问题

“安排”一定是排列,“选择”一定是组合吗?

不一定。用交换是否改变结果判断,并核对角色、位置与限制;单个动词不定义结果。

为什么五人选三人也得到10?

选中三人的小组与未选中的两人一一对应。但仍应按三人对象和重数解释,不只照抄二人题答案。

十个小组是不是自动各有十分之一概率?

计数不自动证明抽样等可能。只有选取方式满足对应条件时,才能建立这样的概率模型。

参考资料与延伸阅读

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