2022 新高考Ⅱ卷 - 第05题 (单选题)

排列组合相邻与不相邻问题
前置知识回顾:公式与定理 (点击展开)
  • 相邻问题“捆绑法”: 两个元素要求必须相邻,先将它们捆绑看作一个整体参与全排列,再考虑内部顺序。
  • 不相邻/端点限制“插空法”: 优先安排无限制元素,再将受限制的元素插入内部非端点空位。

5. 有甲、乙、丙、丁、戊 5 名同学站成一排参加文艺汇演,若甲不站在两端,丙和丁相邻,则不同排列方式共有 (  )

  • A. 12 种
  • B. 24 种
  • C. 36 种
  • D. 48 种
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思路与规范推导

破题思路全景图

第一步:丙丁必须相邻,捆绑为一个大元素,内部全排列 A₂² = 2
第二步:乙、戊与(丙丁)大元素共 3 个元素全排列,方法数 A₃³ = 6
第三步:3 个元素排好后形成 4 个空位(端点 2 个,中间 2 个)
第四步:甲不能站两端,只能在中间 2 个空位任选 1 个插入:C₂¹ = 2
分步乘法原理:2 × 6 × 2 = 24 种,锁定选项 B

最优解法深度剖析

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【解析详解】

本题包含两个特殊限制:“丙和丁相邻”和“甲不站在两端”。采用捆绑法与插空法结合求解:

第一步:处理相邻限制(捆绑法)

因为丙、丁必须相邻,先将丙和丁捆绑在一起看作一个整体。丙丁内部有前后顺序,排列数为:

\[ \text{A}_2^2 = 2 \]

第二步:排列无特殊限制的元素

此时剩下乙、戊以及“(丙丁)”整体,共 3 个大元素。将这 3 个元素排成一列,排列数为:

\[ \text{A}_3^3 = 3 \times 2 \times 1 = 6 \]

第三步:安排受限元素甲(插空法)

3 个元素排好后,共有 4 个空位:\( \underline{\quad} \text{元素}_1 \underline{\quad} \text{元素}_2 \underline{\quad} \text{元素}_3 \underline{\quad} \)。

其中左右两个最外侧的空位是“排头”和“排尾”,甲不能站两端,因此甲只能插入中间的 2 个空位中,选法有:

\[ \text{C}_2^1 = 2 \]

第四步:分步乘法原理汇总

\[ N = \text{A}_2^2 \times \text{A}_3^3 \times \text{C}_2^1 = 2 \times 6 \times 2 = 24 \]

故选 B

干扰项排雷

误选 A: 忘记丙丁内部可以调换顺序,漏乘了 \( \text{A}_2^2 = 2 \),算成 12。

误选 D: 把甲的插空算成了所有 4 个空位,导致甲站到了两端,算成 48。

最终答案核对

解析阅读完毕,点击核对最终答案
正确答案:B

核心模型与结论

相邻与不相邻复合排列计数模型:先捆绑、再全排、后插空。两端受限用中间插空法最省心,杜绝容斥原理的重复与遗漏。

易错警示与避坑

捆绑内部全排列 \( \text{A}_2^2 \) 极易遗漏!插空时必须严格排除两端两个“禁区空位”。

高分技法与秒杀

正难则反极速验算:丙丁相邻且总排法为 \( \text{A}_2^2 \times \text{A}_4^4 = 2 \times 24 = 48 \)。减去甲在左端的排法(甲固定左端,丙丁捆绑与乙戊排 \( 2 \times \text{A}_3^3 = 12 \))和甲在右端的排法 12:\( 48 - 12 - 12 = 24 \),对立事件反向验证秒杀!

诊断与进阶指南

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