题目
某单位的两个部门计划订阅报纸。每个部门需要在指定的5种报纸中选择其中的3种,且这两个部门在选择时应做好沟通,做到5种报纸都有部门订阅,则订阅报纸的方案共有( )种。A. 20B. 30C. 60D. 100
某单位的两个部门计划订阅报纸。每个部门需要在指定的5种报纸中选择其中的3种,且这两个部门在选择时应做好沟通,做到5种报纸都有部门订阅,则订阅报纸的方案共有( )种。
A. 20
B. 30
C. 60
D. 100
题目解答
答案
B. 30
解析
考查要点:本题主要考查组合数学中的容斥原理和排列组合的应用,需要学生理解如何通过合理分配元素满足特定条件。
解题核心思路:
题目要求两个部门各自选择3种报纸,且所有5种报纸都被订阅。关键在于确定两个部门的选择必须覆盖全部5种报纸,即它们的并集为5种。通过容斥原理可得,两个部门的交集必须为1种报纸,从而将问题转化为选择公共报纸并分配剩余报纸的组合问题。
破题关键点:
- 确定交集大小:利用容斥公式推导出两部门的交集必须为1种报纸。
- 分步计数:先选择公共报纸,再将剩余4种报纸分配给两部门,分别补充各自的2种报纸。
步骤1:确定交集大小
设两部门选择的报纸集合为$A$和$B$,根据题意:
$|A \cup B| = 5, \quad |A|=3, \quad |B|=3$
由容斥原理:
$|A \cup B| = |A| + |B| - |A \cap B|$
代入得:
$5 = 3 + 3 - |A \cap B| \quad \Rightarrow \quad |A \cap B| = 1$
因此,两部门必须恰好有1种报纸相同。
步骤2:选择公共报纸
从5种报纸中选择1种作为公共报纸,有:
$\binom{5}{1} = 5 \ \text{种方式}$
步骤3:分配剩余报纸
剩余4种报纸需分配给两部门,分别补充各自的2种报纸。
- 从4种中选2种给部门$A$,剩余2种自动分配给部门$B$。
- 分配方式为:
$\binom{4}{2} = 6 \ \text{种方式}$
步骤4:计算总数
将上述步骤相乘,总方案数为:
$5 \times 6 = 30 \ \text{种}$