054.(1)有$6$个球,其中$3$个黑球,红、白、蓝球各$1$个,现从中取出$4$个球排成一列,共有多少种不同的排法?
(2)四个不同的小球放入编号为$1,2,3,4$的四个盒子中。
①若每个盒子放一球,则有多少种不同的放法?
②恰有一个空盒的放法共有多少种?
解:(1)分三类:
①若取$1$个黑球,则取另三个非黑球,4个不同的球排成$4$个位置,∴有$A_{4}^{4}=24$种;
②若取$2$个黑球,则从另三个非黑球中选$2$个,排成$4$个位置,
∵$2$个黑球是相同的,不需要排列,
∴有$C_{3}^{2}A_{4}^{2}=36$种;
③若取$3$个黑球,则从另三个非黑球中选$1$个,排成$4$个位置,
∵$3$个黑球是相同的,不需要排列,
∴有$C_{3}^{1}A_{4}^{1}=12$种;
∴共有$24+36+12=72$种排法。
(2)①每个盒子放一球,共有A=24种不同的放法;
②解法1:先选后排,分三步完成。
第1步:四个盒子中选一只为空盒,有4种选法;
第2步:选两球为一个元素,有$C_{4}^{2}$种选法;
第3步:三个元素放入三个盒中,有$A_{3}^{3}$种放法。
∴共有$4C_{4}^{2}A_{3}^{3}=144$种放法。
解法2:先分组后排列,看作分配问题。
第1步:在四个盒子中选三个,有$C_{4}^{3}$种选法;
第2步:将四个球分成2,1,1三组,有$C_{4}^{2}$ 或$\dfrac{C_{4}^{2}C_{2}^{1}C_{1}^{1}}{A_{2}^{2}}$种分法;
第3步:将三组分到选定的三个盒子中,有$A_{3}^{3}$种分法。
∴共有$C_{4}^{3}C_{4}^{2}A_{3}^{3}=144$种分法。