Что такое дерево возможных вариантов в математике 5 класс

Простейшие комбинаторные задачи. 5-й класс

Разделы: Математика

Класс: 5

В данной статье рассмотрим один из уроков в курсе математики 5 класса, посвященного знакомству с комбинаторикой.

— познакомить учащихся с новым типом задач (комбинаторные задачи), приемами их решения – перебор возможных вариантов, построение дерева возможных вариантов, применение правила умножения;

— ввести новое понятие – факториал, закрепить его при решении задач, примеров, уравнений.

— формирование уважения к товарищам, умения слушать и слышать собеседника

— формирование отношения к дружбе как одной из важнейших человеческих ценностей.

— формирование интереса к предмету;

— формирование вычислительных навыков;

— развитие логического мышления;

— формирование умения доказывать, обосновывать свое мнение.

1. Организационный момент

Учитель: Сегодня у нас с вами необычный урок. Мы будем решать задачи, связанные с одним из интереснейших разделов математики – комбинаторикой. В науке и в реальной жизни очень часто приходится решать задачи, главным вопросом которых является вопрос “Сколькими способами это можно сделать?”. Например:

— Сколькими способами можно поставить ученику оценку на уроке?

— Сколькими способами можно назначить дежурного в классе?

— Сколькими способами можно назначить двух дежурных в классе?

Решая такие задачи, приходится составлять различные комбинации из конечного числа элементов и подсчитывать число комбинаций. Такие задачи получили название комбинаторных задач, а раздел математики, в котором рассматриваются подобные задачи, называют комбинаторикой. А какой еще теме будет посвящен урок, вы узнаете, когда мы проверим, как вы справились с выполнением домашнего задания.

2. Проверка выполнения домашнего задания

(На предыдущем уроке домашнее задание составляется таким образом, чтобы заданий было ровно 6. Например, в учебнике Виленкина Н.Я. и др. это могут быть № 693(а, в), 735(1), 765(а,б,в) )

На доске – таблица и закрепленные магнитами карточки. На карточках с одной стороны – ответ к заданию из домашней работы, с другой стороны – буква.

Учитель: Проверим домашнюю работу. Откройте тетради, возьмите карандаши. Найдите ответы к номерам домашней работы.

Учащиеся выходят к доске по одному, выбирают карточку с ответом и прикрепляют ее в ячейку таблицы под номером задания. Сначала карточки закрепляют в клетках таблицы вверх стороной, на которой записан ответ, чтобы учащиеся могли проверить правильность выполнения домашней работы. Остальные проверяют свои ответы в тетрадях.

Варианты ответов (располагаются на разных сторонах карточек). Карточек делают заведомо избыточное количество, чтобы часть ответов была неверной.

Учитель: Оцените сою работу, поставьте оценку карандашом на полях. Нормы оценок:

Учитель: Перевернем карточки, какое слово получили? (ДРУЖБА). Действительно, сегодня на уроке мы будем не только решать математические задачи, совершенствовать навыки вычислений, но и говорить о дружбе.

Учитель: Итак, мы уже сказали, что будем сегодня учиться решать задачи, главным вопросом которых является вопрос “Сколькими способами..”.

Имеются три слова “ДРУЖБА”, “ДЕЛО”, “ЛЮБИТ” (нарезать листочки с этими словами – по 7 карточек на каждое слово). Сколькими способами из этих слов можно составить фразу?

Учащиеся предлагают варианты, эти варианты составляют на доске.

Учитель: Как вы думаете, какой вариант является верным с точки зрения русского языка? (Дружба любит дело). Как вы понимаете это высказывание?

Учитель: Здесь был приведен полный перебор всех возможных вариантов, или, как обычно говорят, всех возможных комбинаций. Поэтому это комбинаторная задача. Давайте подумаем, как можно записать, оформить решение этой задачи.

1 способ. Обозначим предложенные слова заглавными буквами:

ДЕЛО – Е (возьмем вторую букву этого слова)

Тогда все названные вами способы можно просто перечислить: ДЛЕ, ДЕЛ, ЛДЕ, ЛЕД, ЕДЛ, ЕЛД.

Оказывается, решение можно оформить в виде модели, которую называют деревом возможных вариантов. Она, во-первых, наглядна, как всякая картинка, и, во-вторых, позволяет все учесть, ничего не пропустив,

Учащиеся под руководством учителя составляют схему:

Способ 3 (рассуждение)

На первом месте может стоять одно из трех слов: ДРУЖБА, ЛЮБИТ, ДЕЛО. Если первое слово выбрано, то на втором месте может стоять одно из двух оставшихся слов, а на третьем месте – только одно оставшееся слово. Значит, всего вариантов: .

Заметим, что последний прием называется правилом умножения.

У каждого из этих трех способов есть свои преимущества и свои недостатки (обсудить) Выбор решения – за вами! Отметим все же, что правило умножения позволяет в один шаг решать самые разнообразные задачи.

У Ани 3 подруги, и она каждой из них купила по шоколадке и хочет подарить их к празднику. Сколькими способами она может это сделать?

Решение: Решение выполняют на доске ученики (решение выполняется 3 способами)

В компании друзей – 6 человек: Андрей, Борис, Витя, Гриша, Дима, Егор. В школьной столовой за столом 6 стульев. Друзья решили каждый день, завтракая, рассаживаться на эти 6 стульев по-разному. Сколько раз они смогут это сделать без повторений?

Учитель: Какой способ мы выберем? (Учащиеся под руководством учителя должны придти к выводу, что это третий способ – правило умножения).

Решение оформляет на доске ученик.

Для удобства рассуждений будем считать, что друзья усаживаются за стол поочередно. Будем считать, что первой усаживается за стол Андрей. У него 6 вариантов выбора стула. Вторым усаживается Борис, и независимо выбирает стул из 5 оставшихся. Витя делает свой выбор третьим и на выбор у него будет 4 стула. У Гриши будет уже 3 варианта, у Димы – 2, у Егора – 1. По правилу умножения получаем:

.

Ответ – 720 дней или почти 2 года.

Учитель: Как мы видим, условия задач разные, а решения, по сути дела, одинаковы. Удобно, поэтому ввести и одинаковые обозначения для этих ответов.

Определение: произведение всех натуральных чисел от 1 до п включительно называется п – факториал и обозначается символом п!

п! =

Знак п! читается “Эн факториал”, что в дословном переводе с английского языка обозначает “состоящий из п множителей”. Отметим важную особенность этой величины – ее быстрый рост.

а) 1!; б) 2!; в) 3!; г) 4!; д) 5!; е)10!

Считают, что 0! =1 (записать)

Учитель: ДРУЖБА – одно из важнейших богатств, которое может быть у человека. Недаром о дружбе слагаются стихи и песни, сочиняют пословицы и поговорки. Какие пословицы и поговорки о дружбе вы знаете?

Друзья познаются в беде.
Не имей сто рублей, а имей сто друзей.
Один в поле не воин.
Сам погибай, а товарища выручай.
Старый друг лучше новых двух.
Без друга в жизни туго.

— Молодцы! Для каждого человека очень важно, чтобы у него были хорошие, настоящие друзья. Давайте решим несколько примеров с применением нового понятия – факториал, и узнаем новую пословицу о дружбе.

Карточки с ответами выполняют с запасом (есть карточки с числами, не являющимися ответами).

Таблица после заполнения:

К Васе в гости пришли 4 друзей, и они собираются смотреть новый фильм. У Васи в комнате есть кресло и еще он принес 4 стула из кухни. Кресло он, несомненно, займет сам, а на стульях рассадит своих друзей. Вася подсчитал, что рассадить друзей он сможет 24 способами.

Учитель: Правильно ли рассчитал Вася? (Да, с точки зрения математики)

— Хорошо ли он поступил? (Обсуждается моральный аспект проблемы)

4. Физкультурная минутка.

Учитель: А теперь давайте немного отдохнем, а для этого проведем физкультурную минутку. Если я правильно прочитаю выражение, то вы встаете и поднимаете руки вверх, а если неправильно – садитесь, руки в бок.

Встали. Начинаем, будьте внимательны.

6. Самостоятельная работа.

Учитель: Ну, а теперь, когда мы хорошо отдохнули, давайте проверим, что мы научились делать сегодня на уроке. Для этого выполним самостоятельную работу.

а) 6! – 2; б) 4! + (2+3) 22. Вычислите:

а) 3 2 + 5! б) (9-4) 2 + 4!3. Сколькими способами 5 мальчиков могут занять очередь к билетной кассе, если первым все равно будет Толя?3. Сколькими способами Даша может съесть обед, состоящий из первого, второго, третьего и пирожного, если первым она наверняка съест пирожное?

7. Домашнее задание.

— Придумать, записать условия и решения 2 комбинаторных задач на тему “Семья”. Оформить на листах А4, можно выполнить рисунки к задачам.

Давайте подведем итоги урока.

— Что нового узнали? (Получили правило умножения, рассмотрели его геометрическую модель – дерево вариантов, ввели новое понятие – факториал)

Источник

Комбинаторные задачи

Метод перебора

Итак, мы получили шесть возможных вариантов:

Ответ: 6 способов.

Дерево возможных вариантов

Метод отрезков

Данный метод используется только для составления всевозможных пар. Например, рассмотрим прямую, на которой обозначены точки A, B, C, D, F:

Необходимо ответить на вопрос: » Сколько отрезков изображено на рисунке?». Мы знаем, что отрезок обозначается двумя буквами, значит, для ответа на вопрос необходимо перебрать всевозможные пары букв. Это можно сделать при помощи следующей схемы: Отметим точки так, чтобы никакие 3 не лежали на одной прямой:

Соединим данные точки отрезками между собой. Число отрезков будет числом вариантов, то есть числом отрезков, изображенных на рисунке:

Итак, мы получили 10 отрезков, соединяющих точки.

Ответ: На рисунке 10 отрезков.

Поделись с друзьями в социальных сетях:

Источник

Презентация на тему «Комбинаторные задачи. Дерево возможных вариантов»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Комбинаторные задачи: дерево возможных вариантов

ИМЯ УРОКА: КОМБИНАТОРИКА ДЕВИЗ УРОКА: «УСЛЫШАЛ – ЗАБЫЛ, УВИДЕЛ – ЗАПОМНИЛ, СДЕЛАЛ – ПОНЯЛ» КИТАЙСКАЯ ПОГОВОРКА

В странных русских сказаниях повествуется, как богатырь или другой добрый молодец, доехав до распутья, читает на камне: Вперёд поедешь – голову сложишь. Налево поедешь – меча лишишься. А дальше говорится, как он выходит из того положения, в которое попал в результате выбора. Направо поедешь – коня потеряешь. Но выбирать разные пути или варианты приходится и современному человеку. Эти пути и варианты складываются в самые разнообразные комбинации.

Что такое КОМБИНАТОРИКА? Задачи, в которых требуется осуществить перебор всех возможных вариантов, или, как обычно говорят в таких случаях, всех возможных комбинаций, называют комбинаторными. Область математики, изучающая комбинаторные задачи, называется комбинаторикой. Комбинаторика – раздел математики, в котором изучаются вопросы о том, сколько различных комбинаций, подчинённых тем или иным условиям, можно составить.

Задача №1 Запишите все трёхзначные числа, для записи которых употребляются только цифры 1 и 2. 1 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 Ответ: 111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222 – восемь чисел. Такой метод решения комбинаторных задач называется деревом выбора(дерево возможных вариантов)

Задача №2 Запишите все трёхзначные числа, для записи которых употребляются только цифры 0,7.

ЗАДАЧА 3 В 5 «А» классе в среду 4 урока: математика, информатика, русский язык, английский язык. Сколько можно составить вариантов расписания на среду? Решение: построим картину-схему. Для удобства закодируем названия предметов: математика – м, информатика – и, русский язык – р, английский язык – а.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 3 Расписание 1 урок м и р а 2 урок и р а м р а м и а м и р 3 урок р а и а и р р а м а м р и а м а м и и р м р м и 4 урок а р а и р и а р а м р м а и а м и м р и р м и м Ответ: 24 варианта: мира, миар, мриа, мраи, маир, мари, имра, имар, ирма, ирам, иамр, иарм, рмиа, рмаи, рима, риам, рами, раим, амир, амри, аимр, аирм, арми, арим.

Построенная схема напоминает перевернутое дерево: от ствола («расписание») отходят ветки, сначала четыре (м, и, р, а), от каждой из четырех веток – еще по три, затем еще по две и еще по одной. Видимо поэтому такую схему называют деревом возможных вариантов. Дерево возможных вариантов можно считать геометрической моделью рассматриваемой ситуации.

Можно решить Задачу 3 короче, если применить правило умножения. Существует 4 варианта выбора первого урока. Для выбора второго урока есть только три варианта, так как один из четырех уроков мы уже выбрали. Тогда для третьего урока существует два варианта, а для четвертого только один. Применив правило умножения, получим 4 ∙ 3 ∙ 2 ∙1= 24 Ответ: 24 варианта.

Задача №5 В классе 15 мальчиков и 10 девочек. Сколькими способами можно выбрать двух дежурных(одну девочку и одного мальчика)?

ЗАДАЧА 2. В 6 классе в четверг 5 уроков: математика, информатика, русский язык, английский язык, физкультура. а) Сколько имеется вариантов расписания при условии, что физкультура – последний урок? б) Сколько имеется вариантов расписания при условии, что физкультура – последний урок, а математика – первый?

ЗАДАЧА 2 (ПРОДОЛЖЕНИЕ). В 6 классе в четверг 5 уроков: математика, информатика, русский язык, английский язык, физкультура. в) Сколько всего можно составить вариантов расписания на четверг? г) Сколько времени потратит завуч на запись всех вариантов, если известно, что на запись одного варианта у него уходит 30 секунд?

Задача №1 Запишите все трёхзначные числа, для записи которых употребляются только цифры 0,7. Задача №2 Сколько двузначных чисел можно составить, используя цифры 1, 4 и 7? Нарисуйте дерево выбора на альбомном листе. Задача №3 Составьте комбинаторную задачу, которая решается с помощью правила умножения. Сделайте к ней рисунок. Задача № 4 Тренер попросил Филю составить трехзначное число из цифр 1, 2, 3, 4, причем цифры в числе могут повторяться. Сколько чисел может составить Филя? Задача № 5 Тренер попросил Филю составить трехзначное число из цифр 1, 2, 3, 4 так, чтобы цифры в числе не повторялись. Сколько чисел может составить Филя? Домашнее задание

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Методика обучения математике в основной и средней школе в условиях реализации ФГОС ОО

Курс профессиональной переподготовки

Математика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-409677

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Минздрав включил вакцинацию подростков от ковида в календарь прививок

Время чтения: 1 минута

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников

Время чтения: 1 минута

Российские юниоры завоевали 6 медалей на Международной научной олимпиаде

Время чтения: 2 минуты

Московские школьники победили на международной олимпиаде по информатике

Время чтения: 1 минута

В Минпросвещения рассказали о формате обучения школьников после праздников

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Методы решения комбинаторных задач

Методы решения комбинаторных задач

Перебор возможных вариантов

Простые задачи решают обыкновенным полным перебором возможных вариантов без составления различных таблиц и схем.

Задача 1.
Какие двузначные числа можно составить из цифр 1, 2, 3, 4, 5?

Ответ: 11, 12, 13, 14, 15, 21, 22, 23, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54, 55.

Задача 2.
В финальном забеге на 100 м участвуют Иванов, Громов и Орлов. Назовите возможные варианты распределения призовых мест.

Ответ:
Вариант1: 1) Иванов, 2) Громов, 3) Орлов.
Вариант2: 1) Иванов, 2) Орлов, 3) Громов.
Вариант3: 1) Орлов, 2) Иванов, 3) Громов.
Вариант4: 1) Орлов, 2) Громов, 3) Иванов.
Вариант5: 1) Громов, 2) Орлов, 3) Иванов.
Вариант6: 1) Громов, 2) Иванов, 3) Орлов.

Задача 3.
В кружок бального танца записались Петя, Коля, Витя, Олег, Таня, Оля, Наташа, Света. Какие танцевальные пары девочки и мальчика могут образоваться?

Дерево возможных вариантов

Задача 4.
Какие трехзначные числа можно составить из цифр 0, 2, 4?

Решение. Построим дерево возможных вариантов, учитывая, что 0 не может быть первой цифрой в числе.

Ответ: 200, 202, 204, 220, 222, 224, 240, 242, 244, 400, 402, 404, 420, 422, 424, 440, 442, 444.

Ответ: На рисунке перечислены все 12 возможных вариантов путешествия школьных туристов.

Задача 6.
Запишите все возможные варианты расписания пяти уроков на день из предметов: математика, русский язык, история, английский язык, физкультура, причем математика должна быть вторым уроком.

Ответ: Всего 24 возможных варианта:

Источник

Решение комбинаторных задач. 5-й класс

Разделы: Математика

Класс: 5

Тип урока: формирование и совершенствование умений и навыков.

Оборудование: карточки с заданиями для индивидуальной работы, карточки с решением задач для самопроверки, карточки-«подсказки» для решения задач.

Показатель реального результата достижения цели урока: самостоятельное выполнение заданий на составление многозначных чисел с применением дерева возможных вариантов и подсчет общего числа комбинаций по правилу умножения в знакомой и измененной ситуациях.

1. Устный опрос

2. Натуральные числа

– Какие числа называются натуральными? (Числа, используемые при счете предметов)
– С помощью каких «знаков» можно написать любое натуральное число? (С помощью цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
– Как называется группа из трех цифр в записи числа, считая справа налево? (Класс)
– Как называется место, занимаемое цифрой в записи числа? (Разряд)
– Сколько разрядов в каждом классе? (Три)
– Что обозначает цифра 0 в десятичной записи числа? (Отсутствие единиц данного разряда)
– Какая цифра не может стоять в старшем разряде числа? (0)

3. Комбинаторные задачи

4. Работа по теме урока:

1 этап. Коллективная работа над задачами

Запишите все трехзначные числа, для записи которых употребляются только цифры 1 и 2.

– Какая цифра может стоять в разряде сотен? (1 или 2)
– Какая цифра может стоять в разряде десятков в каждом из полученных двух случаев? (1 или 2)
– Какая цифра может стоять в разряде единиц в каждом из полученных четырех случаев? (1 или 2)
По ходу рассуждений выполняется схема на доске

Получили 8 чисел: 111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222

Сколько трехзначных чисел можно составить из цифр 2, 4, 6, 8, если цифры в записи числа не повторяются?

– Сколько цифр дано? (Четыре)
– Какое условие поставлено? (Цифры не должны повторяться)
– Какая цифра может стоять на первом месте? (Любая)
– Если цифру поставили на первое место, может она занимать второе, третье место? (Нет)

Первой цифрой числа может быть любая из четырех данных цифр, второй – любая из трех других. А третьей – любая из двух оставшихся. Всего из данных цифр можно составить
4 . 3 . 2 = 24 трехзначных числа.

Вывод: для удобства перечисления всех возможных вариантов мы пользовались деревом вариантов. При большом количестве комбинаций дерево быстро ветвится и становится необозримым. Поэтому для подсчета количества комбинаций, если не требуется перечислить все комбинации, лучше пользоваться правилом умножения.

2 этап. Индивидуальная работа над задачами

Индивидуальная работа над задачами состоит из двух шагов:

Шаг 1 задачи № 3 и № 4. Задачи решаются самостоятельно с последующей самопроверкой по карточке с решением, выданным учителем. (Приложение 1)
Если учащиеся справились с решением задач № 3 и № 4, то им предлагаются задачи № 5, № 6, № 7
Если учащийся не справился с задачами № 3 и № 4, ему предлагаются аналогичные задачи № 3.1 и № 4.1. Если учащийся справляется с задачами № 3.1 и № 4.1, он решет № 5, № 6, № 7.
В случае, если учащиеся затрудняются в решении задач № 3.1, № 4.1, № 5, № 6, № 7 им выдаются карточки-«подсказки». (Приложение 2)

Запишите все трехзначные числа, для записи которых используются цифры 5 и 7.

Запишите все трехзначные числа, для записи которых используются цифры 0, 2, 5, если цифры в записи не повторяются.

Запишите все трехзначные числа, для записи которых используются цифры 2 и 9

Запишите все трехзначные числа, в записи которых используются цифры 0, 3, 7. Если цифры в записи не повторяются.

Сколько двухзначных чисел можно составить из цифр 0, 2, 4, 6, если цифры в записи числа не повторяются? Запишите все эти числа.

Сколько трехзначных чисел можно составить из нечетных цифр, если цифры в записи числа не повторяются? Запишите первые 12 чисел, если составленные числа расположены в порядке возрастания.

Сколько существует трехзначных чисел, в записи которых нет цифры 3?

Ответы:

№ 3.1 222, 229, 292, 299, 922, 929, 992, 999
№ 4.1 307, 370, 703, 730
№ 5 3 . 3 = 9 чисел 20, 24, 26, 40, 42, 46, 60, 62, 64
№ 6 5 . 4 . 3 = 60 чисел 135, 137, 139, 153, 157, 159, 173, 175, 179, 193, 195, 197
№ 7 8 . 9 . 9 = 648 чисел

5. Итог урока

– Чем удобно пользоваться при перечислении всех возможных комбинаций?
– Почему при большом количестве комбинаций неудобно пользоваться деревом вариантов?
– Какое правило вы знаете для подсчета количества комбинаций? Сформулируйте его.

6. Рефлексия. Что нового узнали на уроке? Что уже было знакомо ранее? Какие задачи вызвали наибольшее затруднение? Какая задача понравилась больше остальных?

7. Оценивание работы на уроке каждого учащегося в соответствии с количеством и номерами решенных задач и взятых подсказок.

8. Задание на дом

– Составить и решить две комбинаторных задачи на составление многозначных чисел из предложенных цифр.

Источник