第六章 · 第一节
分类加法计数原理与分步乘法计数原理
分类相加 · 分步相乘 · 树状图

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 理解分类加法计数原理与分步乘法计数原理
  • 能区分"分类"与"分步",正确选择加法或乘法
  • 能用树状图表示分步过程并计算方案总数
  • 能解决简单的实际计数问题
知识点一:分类加法计数原理
➕ 分类加法计数原理
完成一件事有两类不同方案,在第1类方案中有 m 种方法,在第2类方案中有 n 种方法,任选一种方案即可完成这件事,那么完成这件事共有 N = m + n 种不同方法。
推广:若有 k 类方案,各类分别有 n₁, n₂, ..., nₖ 种方法,则总数 N = n₁ + n₂ + ... + nₖ。
💡 关键特征
  • 各类方案之间是"或"的关系——选其一即可
  • 各类方案相互独立,互不干扰
  • 每种方法都能独立完成这件事
知识点二:分步乘法计数原理
✖️ 分步乘法计数原理
完成一件事需要两个步骤,做第1步有 m 种方法,做第2步有 n 种方法,那么完成这件事共有 N = m × n 种不同方法。
推广:若需要 k 个步骤,各步分别有 n₁, n₂, ..., nₖ 种方法,则总数 N = n₁ × n₂ × ... × nₖ。
💡 关键特征
  • 各步之间是"且"的关系——缺一不可
  • 只有所有步骤都完成,这件事才算完成
  • 每一步的方法数与前面步骤的选择无关(独立步骤)
知识点三:两个原理的比较与综合应用
N=m+n
分类加法
各类方案"或"
N=m×n
分步乘法
各步"且"
树状图
分步可视化
逐层展开
💡 区分技巧
  • 问"有多少种方法能完成"——分类,用加法
  • 问"需要经过几个步骤"——分步,用乘法
  • 复杂问题可能既分类又分步,需灵活组合

🎬 动画讲解

📢
点击「播放动画」按钮开始学习...

🧪 互动实验:计数原理模拟器

💡 调节每步的选择数,观察分步乘法总数与树状图的变化
⚙️ 实验参数
第1步 × 第2步6
总方案数 N12
原理分步乘法
📋 实验结论
分步乘法计数原理:N = n₁ × n₂ × n₃。每增加一步的选择数,总方案数按乘法增长。树状图直观展示了所有可能的组合路径。

📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
例题 1分类加法计数
某班有男生20人、女生15人,从中选1人担任班长,共有多少种不同选法?
🔍 解题过程
1分析:选班长只需选1人,可以从男生中选,也可以从女生中选,属于分类问题。
2计算:第1类(选男生)有20种方法,第2类(选女生)有15种方法。
3结论:由分类加法计数原理,N = 20 + 15 = 35 种选法。
✅ 共有 35 种不同选法。
例题 2分步乘法计数
用数字1,2,3,4可以组成多少个无重复数字的两位数?
🔍 解题过程
1分析:组成两位数需确定十位和个位,属于分步问题。
2分步:第1步选十位数字有4种选法;第2步选个位数字(不能与十位重复)有3种选法。
3结论:由分步乘法计数原理,N = 4 × 3 = 12 个。
✅ 可以组成 12 个无重复数字的两位数。

🚀 拓展提升

🔍 分类与分步的综合

实际问题中,往往需要先分类再分步,或在每一步中再次分类。例如:从甲地到乙地有2条路,从乙地到丙地有3条路或坐火车(2个班次),求甲到丙的方案数。

  • 先分类:经乙地走公路、经乙地坐火车
  • 每类内部分步:甲→乙→丙
  • 公路方案:2×3=6;火车方案:2×2=4;总:6+4=10

💡 树状图的作用

树状图是分步乘法计数原理的直观表示,每一层代表一个步骤,每个分支代表一种选择。

  • 叶子节点总数 = 总方案数
  • 帮助验证计数结果,避免遗漏或重复
  • 当步骤较多时树状图会很大,需结合公式计算

📐 计数原理是排列组合的基础

分类加法和分步乘法是推导排列数公式和组合数公式的基础。排列A(n,m) = n(n-1)...(n-m+1)正是分步乘法的体现。

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题★☆☆ 基础
书架上有3本不同的数学书和2本不同的物理书,从中任取1本,共有多少种取法?
A5
B6
C3
D2
第 2 题★☆☆ 基础
用数字1,2,3,4,5可以组成多少个无重复数字的三位数?
A15
B20
C60
D125
第 3 题★★☆ 巩固
从甲地到乙地有3条路,从乙地到丙地有2条路,从甲地直接到丙地有1条路。从甲地到丙地共有多少种走法?
A5
B6
C3
D7
第 4 题★★☆ 巩固
4名同学分别报名参加3个不同的课外活动小组,每人限报1个,共有多少种不同的报名方案?
A12
B24
C81
D64
第 5 题★★★ 拓展
将3封不同的信投入4个不同的信箱,每个信箱的信数不限,共有多少种不同的投法?
A12
B24
C64
D81
第 6 题★☆☆ 基础
从甲地到乙地有3条公路、2条铁路可供选择,共有多少种不同的走法?
A5
B6
C1
D9

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
🎉

课程完成!

恭喜你完成了「6.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理」的学习!

📌 本节核心要点回顾:
① 分类加法:各类方案"或"的关系,N = n₁ + n₂ + ... + nₖ
② 分步乘法:各步"且"的关系,N = n₁ × n₂ × ... × nₖ
③ 分类:每类都能独立完成;分步:各步缺一不可
④ 树状图是分步计数的可视化工具