数量关系

排列组合及概率

更新于 2026 年 9 月 10 日

一、排列组合

定义及公式

1、排列的定义从n个不同元素中,取m个进行排序(有顺序,所有的情况数可记为Anm

2、排列的计算公式Anm=n×(n-1)×(n-2)×…×(n-m+1)

  1. 例如:从7人中选4人站排,所有情况=A74=7×6×5×4

3、组合的定义从n个不同元素中,取m个(无顺序,所有的情况数可记为Cnm;

4、组合的计算公式Cnm=Anmm!=n(n1)(n2)...(nm+1)m(m1)(m2)...2×1

  1. 例如:从7人中选3人出席活动,所有情况= C73=7×6×53×2×1

💡 拓展

C55C66C77Cmm=1② C52C53C72C75CnmCnn-m,可以理解为“五人中选三人剩两人”与“五人中选两人剩三人”的情况数相同。

”分类“与”分步“

1、加法原理(分类计算):完成一件事有若干互斥的方法,每种方法均可独立完成任务。(一句话总结:多选一,各走各的路,最后把路数加起来

  1. 例如:从北京到上海可选择飞机(3班)、火车(5趟)、汽车(2班),则总共有3 +5 +2 = 10 种方式。因为你只能选一种交通方式。

2、乘法原理(分步计算):完成一件事需多个步骤,每一步的结果对后续步骤有影响。分步计算是有序的,因为乘法原理基于步骤的先后顺序。(一句话总结:一步一步来,每一步都影响下一步,最后把步数乘起来

  1. 例如:从北京到上海有3种方式,再从上海到广州有4种方式,则总行程有 3 × 4 = 12 种组合。因为北京到上海相当一条“分支”,上海到广州又是一条“分支”,所以要乘。

3、综合应用示例:从5男4女中选3人组成委员会,要求至少1男1女,有多少种选法?

  1. 解法一:分类讨论。选3人,要求至少1男1女,可能的情况为1男2女,2男1女。
    1. 1男2女:C51×C42=5×6=30
    2. 2男1女:C52×C41=10×4=40
    3. 分类用加法,总共30+40=70种
  2. 解法二:逆向思维。要求至少1男1女的对立面为全男或者全女,则总选法减去全男或全女。
    1. 总选法:C93=84
    2. 全男:C53=10
    3. 全女:C43=4
    4. 符合条件数:84-10-4=70种

4、解题原则:有序为排列,无序为组合;分类用加法,分步用乘法;从特殊入手。

💡 消序原理

  1. 用于解决排列组合时需要去除因“顺序”而产生的重复计数的一种方法。使用组合不会产生重复计算;但使用排列或分步计数,若发现对象相同或顺序无关,则需要除以全排列以消除顺序影响。要除序的情况分为以下几种:

  2. 定序除序:5个人排队,女生2人男生3人;女生由高到低排;一共有多种排列方法?

    1. 先整体考虑5个人全排列A55=120种。
    2. 2个女生因定序(高到低)而产生的除序数A22=2(两个女生的全排列)。
    3. 因女生排列顺序题中规定了只能由高到低只有1种排序法。而在A55全排列中,两个女生的排法实际上是两种:①高低 ②低高 两种排序法,故产生除序数A22。故为了消除多考虑的排法,因而要除序。因此总排法=120÷2=60种。
    4. 这里也可以边选边排法,想像将5个人按排到5个座位上。先从5个空位中选出3个空位给男生C53A33=60种。再将余下的2个空位安排给女生C22A11=1种。(说明:2个空位都选,由于女生身高由高到低排,故排列数方式只有1种)。由分步乘法原理可知:总排法=60×1=60种。
  3. 相同除序:相同的黑球2个,相同的白球2个,相同的红球2个,共6球放入6个不同的盒子,每个盒子至多放一个,多少种放法?

    1. 若先考虑球不同,总共有A66排法,相同的元素不存在排序问题,怎么排都只有一种。比如黑球A、B,其中(A,B,0,0,0,0)、(B,A,0,0,0,0)这两种其实是一种放法。因此每种球都会产生除序数,总共三个除序数A22×A22×A22。总共排法A66A22×A22×A22=90
    2. 这里也可以边选边排法,再从6个盒子先两个空位,将2个黑球安排进去,因为两个黑球相同,不需要排列,有C62,白球红球同理。最终方法=C62C42C22=90
  4. 均分除序:将6人分成3组,每组2人。 将若干对象分成若干组,若各组没有编号或标签(即组与组之间没有顺序)

    1. 先按有序分组:C62C42C22=90种,但分组顺序不影响结果(如选出 AB、CD、EF 与选出 CD、AB、EF 是同一分组),故需除以产生的除序数A33=6,得90÷6=15种。

特殊解题方法

1、捆绑法:将要求相邻的元素捆绑在一起看成一个元素去进行运算,就叫做捆绑法。

分析:甲乙要求相邻,那就将其“捆绑”,然后把他们看作为一个主体。丙丁也要求相邻,那也将其“捆绑”,然后把他们看作为一个主体。甲乙一个主体,丙丁一个主体,最后还剩下两个主体。所以现在总的有四个主体那就进行全排列A44=24,然后两个“捆绑”的元素“解绑”排列,即A22×A22=4,所以24×4=96种,

(1)第一步:如果题目要求一部分元素必须在一起,需要先将要求在一起的部分视为一个整体

(2)第二步:将这个整体与其他元素一起进行排列

(3)第三步:由于两个被“捆绑”的元素内部也有排列,最后要“解绑”,把捆绑的元素内部排列(即几个元素就A几几)。

例子:6个人排队,甲乙相邻,丙丁也要相邻的排法有多少种

2、插空法:解决元素不相邻问题。

分析:题目当中要求“每侧的柏树数量相等且不相邻”,满足插空法适用题型。两侧数量相同即一侧柏树3棵,松树6棵,分步进行,先安排一侧再安排另一侧,采用插空法。优先安排6棵松树,因为松树完全相同,所以有一种方法,再将3棵柏树插入空中,因为松树要在两端,所以共5个空,C53=10,两侧都安排分步共10×10=100种方法。

(1)第一步:将剩余元素(除不相邻元素)排序。

(2)第二步:再找出能够插入的空位。

(3)第三步:将不相邻的元素插入到不同的空位中。

例子:把12棵同样的松树和6棵同样的柏树种植在道路两侧,每侧种植9棵,要求每侧的柏树数量相等且不相邻,且道路起点和终点处两侧种植的都必须是松树。问有多少种不同的种植方法?(

3、插板法

分析:题目为7个大小相同的桔子,元素相同,分配给4个小朋友,每人至少一个,满足隔板法使用条件,可直接套用公式,方法数有C63=20

(1)题型标志:分相同的东西为若干组,每组至少分1个

(2)解题方法:将n个相同的东西分给m个主体,每个主体至少分1个,有Cn1m1种分法。

(3)原理:n个相同东西排成一列,形成 n-1 个内部空,需要分给 m 个主体,那只需要把排成一列的东西分成 m 堆,那只需要在 n-1 个内部空中插入 m-1个板即可形成。

(4)注意:若要求 “每人至少分a个”,我们可以先给每个主体至少分 a-1 个,此时东西还剩 n-m×(a-1),问题直接转换成n-m×(a-1)个相同的东西分给m个主体,每个主体至少分1个,带入公式有Cnam+m1m1种分法。

例子:将7个大小相同的桔子分给4个小朋友,要求每个小朋友至少得到1个桔子,一共有( )种分配方法

4、错位排列

(1)比如学校要考试,一共有18个班级,而学校规定,每个班的班主任不能回到自己班级监考,那么此时,班主任能够选择的是除了自己班以外的其他17个班级。这就是错位排列。题型识别:元素发生错位,不能回到原来的位置。如停车场有三个家庭对应的3个车位,现在要求各家的车不能停到自己家的车位上,在这个问题中,3辆车不能停到对应的位置上,相当于元素不能回到对应的位置上

(2)首先我们分析,若只有1个班级,1个班主任,没有其他班级可以监考,所以有0种方式完成此事

(3)若有2个班级,那么我们设为A、B班,假设你是A班的班主任,现在要求不能监考自己的班级,只能去B班;同样假设你是B班班主任只能去A班,因此有1种方式完成此事;

(4)继续假设若有3个班级分别是A、B、C;此时只有两种方式(B班主任、C班主任、A班主任)、(C班主任、A班主任、B班主任)

(5)但再往上4个班级、5个班级甚至更多……如果用这种枚举的方式去做,就很难完成了

(6)公式Dn=(n1)(Dn1+Dn2)

(7)只需要记住n=1、2、3、4、5、6取值,表如下:

n 1 2 3 4 5 6
Dn 0 1 2 9 44 265

5、环形排列

分析:带入公式A5151=24种方法

(1)问法:n个元素围成一圈,问有多少种排列方法?计算时需要剔除重复的排列,比如abcde,bcdea,cdeab,deabc,eabcd,这五种围成环都是一种

(2)使用公式Annn =An1n1注意:安排n人围坐圆桌,若把人分配到不同编号的座位,是不需要考虑旋转导致的重复,此时是全排列Ann

例子:(2010 新疆)5 个人手拉手围成一个圆圈,问共有多少种不同方法

6、枚举法:当情况数较少时,利用枚举,不重复不漏掉,又不会耗费太多时间。

分析:按照从小到大的顺序一一枚举出答案(123、132、213、231、312、321)。

  1. 例子:用1、2、3各一次可以组成多少个不同的三位数?

二、概率

1、定义:概率即某种情况发生的可能性,一般以0~1之间的实数来表示;

2、公式:某种情况发生的概率(P)= = 1 – 某种情况不发生的概率从公式出发也不难看出,排列组合就是概率的基础,概率的公式中分子分母都在求情况数,都是在一定条件下的排列组合;

  1. :一个袋子里有 3 个红球、2 个蓝球,随便摸一个,摸到红球的概率是多少?红球数 ÷ 总球数 = 3÷5 = 0.6。

3、注意

(1)遇到正向情况较复杂的,可以逆向来计算;即某种情况发生的概率=1 – 某种情况不发生的概率(2)可能会考察几何概型。即P=//

4、独立重复试验的概率问题:如 每次抛硬币,正面的概率都是 50%,反面也是 50%。每次抛 前一次的结果不影响后一次(比如第一次是正面,第二次还是50%可能为正面)。

  1. 问:抛 2 次硬币,两次为正面的概率为多少?【在数学上,“且”对应 乘法(前提是事件相互独立,抛硬币就是独立的)。第一次正面的概率 = 50%,第二次正面的概率 = 50%,那么同时成立: 50%× 50% = 25%。为什么不是加法?因为如果是加法,50%+50%=1,那就变成“必然发生”了,显然错。加法意味着“或”,不是“且”。】

  2. 问:抛2次,至少一次正面的概率?【需要分析出现的种类,正反 或 反正 或 正正(多个不同情况,满足任一即可)。正反的概率=50%×50%=25%,反正的概率=50%×50%=25%,正正的概率=50%×50%=25%,那么 至少一次正面的概率=三者相加=25%+25%+25%=75%】

  3. 总结:独立重复试验的概率问题也是符合排列组合中的”分类“与”分步“。

    ①用乘法:一条路上的每一步都要成功 → 每一步概率相乘。②用加法:多条不同的路,走任意一条都算成功 → 每条路的概率相加。

💡 拓展:跟屁虫原理

1、题型判定:在概率问题中出现

(1)同一行;(2)同一班次;(3)同一组;(4)不同组;(5)圆周相邻或不相邻等情况。

2、解题思路:第一个元素随便放,只考虑第二个元素相对于第一个元素的位置

  1. 例1:国王举行了晚会,有100个人(包含国王和王后)参加,随机围坐在篝火四周,则国王和王后恰好坐在一起的概率是多少?

  2. 分析:题目问“坐在篝火四周”、“坐在一起”,那就是圆周相邻。根据跟屁虫原理,先让国王随便入座,还剩余99个座位,若要和国王相邻,只有国王的左边和右边两个位置;一共99个座位只有2个座位是相邻的,所以概率为 2/99。

  3. 例2:国王举行了晚会,有100个人(包含国王和王后和王子)参加,随机围坐在篝火四周,国王和王子需要坐一起,则王后和国王恰好坐在一起的概率是多少?

  4. 分析:根据跟屁虫原理,第一个元素随便放,这里的第一个元素是指“国王和王子需要坐一起”,先让国王随便入座,王子在与国王相邻,此时剩余98个座位,若王后要和国王相邻,国王旁边只有1个位置相邻,因为旁边坐了一个王子;一共98个座位只有1个座位是相邻的,所以概率为 1/98。

三、随笔练习

例1:(2014 国考 ) 一次会议某单位邀请了 10 名专家,该单位预定了 10 个房间,其中一层 5 间、二层 5 间。已知邀请专家中 4 人要求住二层,3 人要求住一层,其余 3 人住任一层均可,那么要满足他们的住房要求且每人 1 间,有多少种不同的安排方案 ?

A.43200B.7200C.450D.75

解析
  1. 先安排有要求的专家,再安排没有要求的专家,即分步进行安排即可。首先安排需要住二层的人,从 5 间二层房间中选出 4 间,安排 4 名专家的方法有A54种;再安排需要住一层的人,从 5 间一层房间中选出 3 间,安排 3 名专家的方法有A53种;最后安排剩下的 3 人,无任何要求,安排方法有A33。分步用乘法,安排方法共有A54×A53×A33=43200种。故正确答案为 A。

例2:(2016 国考 ) 为加强机关文化建设,某市直属机关在系统内举办演讲比赛。3 个部门分别派出 3、2、4 名选手参加比赛,要求每个部门的参赛选手比赛顺序必须相连,问不同参赛顺序的种数在以下哪个范围之内 ?( )

A.小于 1000B.1000 ~ 5000C.5001 ~ 20000D.大于 20000

解析
  1. 3 个部门分别派出 3、2、4 名选手参加比赛,要求每个部门的参赛选手比赛顺序必须相连。可先对每个部门内部的选手进行排列,然后将 3 个部门的顺序进行排列。则总共的排列顺序有:A33×A22×A44×A33=6×2×24×6=1728种,属于1000 ~ 5000 的范围。故正确答案为 B。

例3:办公室工作人员一共有8个人,某次会议,已知全部到场。问:恰好有3个人坐错位置的情况一共有多少种?

A.78B.96C.112D.146

解析
  1. 先从8个人中确定5个人坐对位置,有C85种情况;然后,剩余3个人坐错位置,相当于3个元素的错位重排,根据上述结论,有D3种情况。分步相乘,则恰好有3个人坐错位置的情况一共有C85×D3=56×2=112种,故选C。

例4:(2018贵州选调)某公司将在本周一至周日连续七天举办联谊会,某员工随机地选择其中的连续两天参加联谊会,那么他在周五至周日期间连续两天参加联谊会的概率为:

A. 1/2B. 1/3C. 1/4D. 1/6

解析
  1. 满足“周五至周日期间连续两天参加联谊会”的情况数为2种,即周五周六、周六周日参加联谊会;
  2. 总情况数为在本周一至周日连续七天内选择连续两天参加联谊会,有6种情况(即周一周二、周二周三、周三周四、周四周五、周五周六、周六周日6种情况)。
  3. 故概率P=2/6=1/3

例5:(2018四川自贡事业单位)5人相约一起去看电影,已知5个人同坐一排,且甲、乙、丙三人必须挨在一起,一共有( )种坐法。

A.18B.28C.36D.42

解析
  1. 根据题意,“甲、乙、丙三人必须挨在一起”,可知本题为利用捆绑法解题的排列组合问题。将甲乙丙捆绑在一起作为一个整体,然后再与剩余的2人进行排列有A33种方法,再考虑甲乙丙捆绑内部顺序有A33种方法,因此有6×6=36种坐法。故正确答案为C。

例6:(2020云南)某城市一条道路上有4个十字路口,每个十字路口至少有1名交通协管员,现将8个协管员名额分配到这4个路口,则每个路口协管员名额的分配方案有:

A. 35种B. 70种C. 96种D. 114种

解析
  1. 所问为每个路口协管员名额的分配方案有多少种,则只需要考虑每个路口分配的人数是多少,不需要考虑到底分配哪个协管员。
  2. 根据插板法:m个相同元素分成n组,每组至少1个,则分配情况有Cn1m1种,题干可以理解为8个相同的名额分成4组,每组至少1个名额,则所求为C73=35种
  3. 故正确答案为A。

例7:(2017国考) 某集团企业 5 个分公司分别派出 1 人去集团总部参加培训,培训后再将 5 人随机分配到这 5 个分公司,每个分公司只分配 1 人。问 5 个参加培训的 人中,有且仅有 1 人在培训后返回原分公司的概率:

A.低于 20%B.在 20%~30% 之间C.在 30%~35% 之间D.大于 35%

解析
  1. 5个人任意分配到5个分公司的总情况数为A55=5×4×3×2×1=120;满足只有 1 人培训后返回原分公司的情况数为:C51×D4=45(先在5人中任选1人返回原分公司,共有C51 种选择;再将剩下 4 人错位排列,D4=9)。则所求概率 ==45120=38=37.5。故正确答案为 D。

例8:(2023浙江)某停车场有7个连成一排的空车位。现有3辆车随机停在这排车位中,则任意两辆车之间至少间隔一个车位的概率为:

A. 1/5B. 2/7C. 6/35D. 9/35

解析
  1. 根据题意,7个车位随机停3辆车,总情况数为A73=7×6×5=210种。满足条件的情况为任意两辆车之间至少间隔一个车位,即车辆之间不能相邻,可用插空法。
  2. 剩下的7-3=4个车位共形成5个空,停放3辆车,情况数为A53=5×4×3=60种。
  3. 因此所求概率P=60/210=2/7
  4. 故正确答案为B。

例9:(2018河北石家庄事业单位)有5对夫妻参加一场婚礼,他们被安排在一张10个座位的圆桌就餐,但是操办者不知道他们之间的关系,随机安排座位,问5对夫妻恰好相邻而坐的概率是( )。

  1. A.在1‰到5‰之间
  2. B.在5‰到1%之间
  3. C.超过1%
  4. D.不超过1‰
解析
  1. 假设5对夫妇恰好都被安排在一起相邻而坐为事件A,则A发生的概率=事件A的情况数/总的情况数。
  2. 10个人绕圆桌就餐,这是一个环形排列问题。N个物体排成一个环,那么有An1n1种可能,所以圆桌的坐法一共有A99种。
  3. 让所有的夫妇坐一块,可以将夫妇当成一个整体,相应的两个座位当成一个整体,则有5对夫妇去坐一个五个双人坐的圆桌,所以有A44种情况,而且每个夫妻本身坐法有左右之分,所以每个内部都有2种,5对夫妇每个内部的总顺序为2×2×2×2×2,所以夫妻坐一块一共有A44×32种。
  4. 所以概率=4×3×2×329×8×7×6×5×4×3×2= 2/945≈2‰。
  5. 答案选A。

例10:(2018国家)某单位的会议室有5排共40个座位,每排座位数相同。小张和小李随机入座,则他们坐在同一排的概率:

  1. A.不高于15%
  2. B.高于15%但低于20%
  3. C.正好为20%
  4. D.高于20%
解析
  1. 解法一:
    1. 从40个座位中选2个座位,由小张和小李随机入座,总的情况数为A402=40×39
    2. 要让他们恰好坐在同一排,应先从5排中选一排,再从这一排中选2个座位,符合条件的情况为C51A82=5×8×7。满足情况的概率=5×8×740×39约等于18%。
    3. 故正确答案为B。
  2. 解法二:
    1. 同一排同一列可以使用跟屁虫原理。
    2. 5排40个座位,每排8个座位。先让第一个人随便坐,假设是小张。
    3. 轮到小李坐,一共还有39个座位,但和小张坐在同一排剩余8-1=7个座位,所以概率为7/39 < 20%。
    4. 故正确答案为B。

例11:(2025河北36%)一只蜘蛛爬到一块正方形瓷砖上,该瓷砖的花纹由8个全等的菱形和12个全等的等腰直角三角形构成(如下图所示),假设蜘蛛的停留位置是随机的,那么蜘蛛恰好停在白色区域的概率最接近下列哪个值?

  1. A.25%
  2. B.30%
  3. C.35%
  4. D.高于20%
解析
  1. 几何概率。求出白色面积正方形面积即可。
  2. 设每个等腰直角三角形的直角边长度为1,可得每个等腰直角三角形的斜边长度为2,则正方形的边长为1+1+2,注意不是3喔,题目是等腰直角三角形,不是等边。
  3. 则每个等腰直角三角形的面积=0.5×1×1=0.5,正方形瓷砖的总面积为=(1+1+2)2=6+42
  4. 则概率=8×0.56+42=46+4×1.41=34.4%,与C项最接近。
  5. 故正确答案为C。

例12:(2024海南)一块直角三角形绿地的三边均铺有长度为整数米的水管,其中一条直角边外的水管长7米。若在水管上随机任选1个点做标记,则该标记点在斜边上的概率在以下哪个范围内?(忽略水管直径)

  1. A.小于0.35
  2. B.在0.35~0.42之间
  3. C.在0.42~0.50之间
  4. D.大于0.50
解析
  1. 根据题意,若直角三角形一条直角边为a,a=7米,设另外一条直角边为b,斜边长为c,根据勾股定理可知c2b2=72,即(c+b)×(c-b)=49×1,可得:c+b=49······①,c-b=1······②,联立①②两式,解得:b=24米,c=25米。
  2. 若在水管上随机任选1个点做标记,则该标记点在斜边上的概率为斜边周长=2525+7+24约等于0.45,在C项范围内。
  3. 故正确答案为C。

例13:(2024甘肃)企业将12个技术培训名额分配给甲、乙、丙三个研发团队。要求乙团队分配的培训名额比甲团队少,但比丙团队多,且每个团队至少分配1个名额。问有多少种不同的分配方式?

  1. A.6
  2. B.7
  3. C.36
  4. D.42
解析
  1. 因情况数较少,可用枚举法。
  2. 因要求乙团队分配的培训名额比甲团队少,但比丙团队多。故可得甲团队名额>乙团队名额>丙团队名额。枚举情况如下表:
  3. 情况数
    9 2 1
    8 3 1
    7 4 1
    7 3 2
    6 5 1
    6 4 2
    5 4 3
  4. 一共7种情况。因此,选择B选项。

例14:(2026联考A类)甲和乙进行7局4胜制的乒乓球比赛,前5局比赛中甲胜了3局,乙胜了2局。已知甲每局获胜的概率均为0.6,问甲最终胜出的概率是乙的多少倍?( )

  1. A.不到4倍
  2. B.6倍以上
  3. C.5-6倍之间
  4. D.4-5倍之间
解析
  1. 根据题意,乙每局获胜的概率为 1-0.6=0.4。
  2. 当前比分:甲3胜,乙2胜(7局4胜制)。甲再赢1局即获胜,乙需连赢2局。
  3. 乙若想最终胜出,则后2局乙均需要胜利,概率P=0.4×0.4=0.16
  4. 甲最终胜出的概率:第6局甲胜概率0.6,比赛结束 或 甲输概率0.4,进入第7局。第7局:甲胜概率0.6。则概率=0.6+0.4×0.6=0.84。或者用逆向思维,P=1-0.16=0.84
  5. 因此PP=0.84÷0.16=5.25倍,在5-6倍之间。
  6. 故正确答案为C。