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体育运动 1 个回答

4×100米接力赛中限制特定运动员不能跑中间两棒,如何计算符合条件的排棒方案数?

polo 提问者

发布于 2026-11-07

问题补充

在7名运动员中选4人参加4×100米接力,要求甲、乙均不跑第2、3棒。采用分类讨论法:按甲乙入选人数分为都不选、恰选一人、两人全选三类,分别计算排列数后求和,共得400种方案。

1 个回答

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嘉明 回答者

回答于 2026-11-07

符合条件的排棒方案共有400种。

计算步骤

将问题按甲、乙两名受限运动员的入选情况分为三类讨论:

第一类:甲、乙均不入选 从其余5人中选4人安排在4个棒次,无额外限制。 方案数为 $A_5^4 = 5 \times 4 \times 3 \times 2 = 120$ 种。

第二类:甲、乙中恰有一人入选

  • 选定该人(2种选法);
  • 该人只能跑第1或第4棒(2种安排);
  • 剩余3个棒次从其余5人中选3人排列($A_5^3 = 60$ 种)。 方案数为 $2 \times 2 \times 60 = 240$ 种。

第三类:甲、乙均入选

  • 甲、乙只能占据第1和第4棒,两人在这两个位置全排列($A_2^2 = 2$ 种);
  • 第2、3棒从其余5人中选2人排列($A_5^2 = 20$ 种)。 方案数为 $2 \times 20 = 40$ 种。

总计:$120 + 240 + 40 = 400$ 种。

判断依据

核心原则是"特殊元素优先安排"。当部分元素存在位置限制时,先处理受限元素的排位,再安排不受限元素,可避免遗漏或重复计数。

适用条件

此方法适用于从若干候选人中选出固定人数并分配到有序位置,且部分候选人存在禁止位置的排列组合问题。

常见误区

  1. 直接相减出错:用总排列数减去甲或乙跑中间棒的方案时,若未正确使用容斥原理(即多减了甲乙同时跑中间棒的重叠部分),会导致结果偏小。
  2. 忽略选人环节:仅考虑排位而忘记先从7人中选出4人的组合过程,导致少算。
  3. 分类标准重叠:分类讨论时各类之间必须互斥且穷尽,否则会出现重复计数或遗漏。

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