套路

先选后排

一堆人(物)里既要「挑出哪些」又要「谁担任什么」时,把两件事分成两层:先用组合数挑出集合,再用排列数在集合内部安排位置;位置那一层的种数常与「挑出的是谁」无关,于是它是一个公因子。

什么时候用

题面同时出现这两类要求,就该分层:

  • 无序的一半:「选出 kk 人组成小组」「取 kk 个球」——只问是谁,不问先后。
  • 有序的一半:「其中 1 人任队长、1 人任副队长」「排成一排」「甲乙分别得到什么」——位置之间有区别。

两步

  1. 先选:用组合数把「哪些元素入选」数清楚,CnkC_n^k。这一步得到的是一个集合,内部不分先后。
  2. 后排:在选出的 kk 个元素内部安排那些有区别的位置,AkmA_k^m(mm 个有序位置)。 剩下的元素若彼此不分先后,就不再乘任何东西——这是最常见的多乘一次的地方。
总数=Cnk×Akm\text{总数}=C_n^k\times A_k^m

为什么值得单独拆一层

排的那一层往往与选的那一层无关。 「44 个人里挑 11 个当队长、再挑 11 个当副队长」恒是 A42=12A_4^2=12 种,不管这 44 个人是谁。于是它是个公因子:

总数=(合格的集合有几个)×Akm\text{总数}=\left(\text{合格的集合有几个}\right)\times A_k^m

括号里那个数怎么算(正面分类、还是总数减掉不合格的)就自由了,而且两条路只需各算一次乘法。 先把公因子提出来,题目就从一道计数题缩成「数集合」这一件事。

常见陷阱

  • 把不分先后的那几个也排了一遍:44 人队里除队长、副队长外的 22 名普通队员彼此没有区别, 乘 A22=2A_2^2=2 就把每种情形数了两遍。判据只有一句:这两个位置换一下,方案变不变?
  • 反过来漏乘:只数出「哪 44 个人」就交卷,忘了职务还要安排。
  • 先排后选也行,但别混着来:也可以先从 nn 人里排出有序的 mm 个位置(AnmA_n^m), 再从剩下的里选补足(Cn−mk−mC_{n-m}^{k-m})。两条算法结果相同,但不能各取一半拼起来。

共 3 道题考到本条。