加法原理是组合计数中的一个基本工具,用于解决“分类完成一件事”的问题。它的核心思想是:如果完成一件事有若干类不同的方法,每一类方法中又分别有若干种具体方式,并且这些类别之间互不重叠、不能同时发生,那么完成这件事的总方法数就等于各类方法数的和。
用数学语言表达就是:如果有 类互斥的方法,第1类有 种方法,第2类有 种方法,……,第类有 种方法,那么完成这件事的总方法数为:
举个例子:从家到学校可以坐公交车或骑自行车。坐公交车有3条路线可选,骑自行车有2条路线可选。因为“坐公交”和“骑车”是两种互不重叠的选择(你不可能同时既坐公交又骑车去学校),所以总共有 种不同的出行方式。
注意:使用加法原理的前提是“分类互斥”,即每一类方法彼此独立、不会重复计算。
加法原理公式:
若完成某件事有 类互不重叠的方法,第 类有 种方式,则总方法数为:
示例:
例题1(基础): 小明想买一支笔,文具店有红色、蓝色、绿色三种颜色的圆珠笔,还有黑色、紫色两种颜色的钢笔。如果他只买一支笔,一共有多少种选择?
解题过程:
例题2(进阶): 某次竞赛设一等奖、二等奖和三等奖。一等奖有2名获奖者,二等奖有3名,三等奖有5名。现在要从中随机选出一名获奖者接受采访,有多少种不同的选法?
解题过程:
小明从家到学校,可以走5条不同的路,或者坐7辆不同的公交车。小明从家到学校共有多少种不同的方法?
小明从家出发去少年宫,有两种走法:第一种是先经过学校再到少年宫,从家到学校有3条路可走,从学校到少年宫有2条路可走;第二种是直接去少年宫,有4条路可走。请问,小明从家到少年宫共有多少种不同的走法?