巧用插空法解决一类复杂问题

发表时间:2020/11/3   来源:《中国教师》2020年19期   作者:陈庭旺
[导读] 所谓插空法,即在解决对于某几个元素要求不相邻的问题时

         陈庭旺
         湖北省潜江市园林高中  433100
         所谓插空法,即在解决对于某几个元素要求不相邻的问题时,先将其它元素排好,再将指定的不相邻的元素插入已排好元素的间隙或两端位置,从而将问题解决的策略
         通常解决不相邻问题用插空法,但是相隔几个元素的不相邻问题,那我们该如何思考呢?下面我们来分析一下这一类型题型,

         例1(顺序固定型)设集合,的子集其中,当满足时,我们称子集为的“好子集,则这种好子集个数有多少个?
         解: ,所以选取相邻数字之间至少都有2个数字在中间隔开才行,也是属于不相邻问题,只是不是简单的不相邻问题,还需要有必要的间隔,所以我们要对插空法进行改动变形,使得符合题目的条件,我们可以考虑总共有n个空白小球,其中我们的子集中的元素分别记为                                                   而对两边分别捆绑空白球,这样我们已经使用了5个空白球,一共还剩下n-5个空白小球,这n-5个空白小球总共形成了n-4个空,把上述三堆小球按图示顺序插入进去,共有种插法,最后从头至尾分别对空白球按正整数从小到大的序号编号即可,这样每个小球就对应了具体的数据,从而就能够保证的相互间隔,所以好子集的个数为
         总结:本题重要思想是对要取得数字的空白球绑定一些空白球进行插空,让模型符合题意,然后依次编序号,从而把问题简单化。


训练题1:从这20个数中,每次任取3个数,若所取三个数中每2个数之间至少相隔2个自然数,则这样的数组有多少个?
         【提示】取甲乙丙三个小球上面的序号   甲   ο乙ο    丙   
         例2(顺序变动型):有一排11空位的座位,现有甲乙丙三人就坐,要求甲乙丙三人每两人之间至少相隔两个座位且不坐两端,问有多少种坐法?
         解:(1)我们仍然可以利用绑定的方法进行突破,只是最后甲乙丙三人还可以交换顺序而已,所以我们还是可以这样分析,先让甲乙丙坐上一把空椅子 ,同时给乙两边绑定一把空椅子,现在还剩下6把椅子,由于椅子是相同元素,不加区分,其次不能插入在两端,所以我们在6把椅子的中间ο-ο-ο-ο-ο-ο形成的5个空位中选3个空按图示顺序插入我们的元素,最后甲乙丙可以交换顺序,所以坐法总数为  种  
(2)当然绑球模式也可以改变为
还剩4个空白球-ο-ο-ο-ο-形成的5个空位中选3个空按图示顺序插入我们的元素,最后甲乙丙可以交换顺序,所以坐法总数为  种  
(3)当然绑球模式还可以改变为还剩5个空白小球
ο-ο-ο-ο-ο- 形成的5个空位中选3个空按图示顺序插入我们的元素,最后甲乙丙可以交换顺序,所以坐法总数为  种  
         总结:本题与例1一样的解题思路,唯一差别在于最后甲乙丙三个可以交换顺序,而例1中的是固定顺序不能交换了,其次就是绑球形式有很多种,具体分析插空形式
         变式:有一排11空位的座位,现有甲乙丙三人就坐,要求甲乙丙三人每两人之间恰相隔两个座位且不坐两端,问有多少种坐法?
         【提示】:把〖甲οο乙οο丙〗 视为整体先捆绑再插空
         
         训练2:现有8名男生和3名女生站成一排照相,(1)现要求任意2名女生之间至少隔一个男生共有多少种不同的站法?(2)现要求任意2名女生之间至少隔2个男生共有多少种不同的站法?  
         【提示】 (1)      (2)
         总之,只要是不相邻问题就要用插空法,只是碰到附加条件的不相邻问题,相隔几个元素的不相邻问题,我们可以先绑定一些元素让其满足条件再进行插空法,无论是相同元素和不相同元素均可
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