本题导读

本题考查排列组合与不定方程的综合应用。利用总分为 0 建立不定方程,通过整除性质分类讨论,再用排列组合公式计算不同得分情况的种数。

📌【题干】

Question

(2005年湖南卷(理)) 4 位同学参加某种形式的竞赛,竞赛规则规定:每位同学必须从甲、乙两道题中任选一题作答,选甲题答对得 100 分,答错得 -100 分;选乙题答对得 90 分,答错得 -90 分. 若 4 位同学的总分为 0,则这 4 位同学不同得分情况的种数是()

A. 48       B. 36       C. 24       D. 18

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 设变量:设选甲题答对、答错的人数分别为 ,选乙题答对、答错的人数分别为 。
  2. 列出方程组:根据总人数为 4 及总分为 0,列出关于 的不定方程组。
  3. 分类求解:利用整除特性求出方程组的非负整数解,并对每种情况进行排列组合计数。

✅【答案】

Success

B

✍【详细解析】

Abstract

设 4 位同学中,选甲题答对的有 人,答错的有 人;选乙题答对的有 人,答错的有 人。 根据题意,可得方程组: 将第二个方程化简得: 因为 10 与 9 互质,所以 必须是 9 的倍数。 又因为 ,所以 。 在此范围内的 9 的倍数仅有 0,故必有: 同理可得: 代入 中,得 ,即 。 由于 为非负整数,共有以下三种可能的情况:

  1. 当 时,则 。 即有 2 人选乙题答对(各得 90 分),2 人选乙题答错(各得 -90 分)。 此时 4 位同学不同得分的排列种数为:

  2. 当 时,则 。 即 4 位同学的得分分别为 100 分、-100 分、90 分、-90 分。 此时 4 位同学不同得分的排列种数为:

  3. 当 时,则 。 即有 2 人选甲题答对(各得 100 分),2 人选甲题答错(各得 -100 分)。 此时 4 位同学不同得分的排列种数为:

综上所述,这 4 位同学不同得分情况的种数是 。 故选 B

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:多变量不定方程的整数解分析,相同元素的排列(或组合位置选择)问题。
  2. 核心方法:整除分析法。通过提取公因数并利用互质性质,可缩小变量的取值范围。
  3. 避坑指南:计算排列数时,第一和第三种情况属于“相同元素”的排列,切勿错用 计算;第二种情况四人的分数互不相同,须全排列。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题将竞赛得分规则与二元一次不定方程、排列组合结合,考查先建模、再分类、后计数的思路。
  2. 结论推广:若有 位同学,得分选项分别为 和 (其中 ),若要求总分为 0,当 时,必有得 分与得 分的人数相等,得 分与得 分的人数相等。

🔗【关联脉络】

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