Найти число способов которыми могут быть осуществлены следующие действия p3

10. Элементы комбинаторики

10.1 Пусть есть некоторое конечное множество элементов U = . Рассмотрим набор элементов , где ÎU, j = 1, 2, . r. Этот набор называется Выборкой объема r из n элементов. Любое подмножество U является выборкой, но не всякая выборка является подмножеством U, так как в выборку один и тот же элемент может входить несколько раз (в отличие от подмножества).

Комбинаторные задачи связаны с подсчетом числа выборок объема r из n элементов, где выборки подчиняются определенным условиям, т. е. выбор производится по какому-нибудь принципу. Подсчет числа выборок основывается на двух правилах теории множеств.

10.2 Принцип суммы: если card A = m, card B = n и AÇB = Æ , то card A È B = m+n. На комбинаторном языке это означает: если объект A можно выбрать m способами, объект B другими n способами и их одновременный выбор невозможен, то выбор “A или B” может быть осуществлен m+n способами.

10.3 Принцип произведения: если card A = m, card B = n, то card (A´B) = m´n. На комбинаторном языке это означает: если объект A может быть выбран m способами, при любом выборе A объект B может быть выбран n способами, то выбор “A и B” может быть осуществлен m×n способами.

10.4 Пример. A = <10 различных шоколадок>, B = <5 различных пачек печенья>. Выбор “A или B” означает, что выбирается что-то одно и способов выбора в это случае будет 15. Выбор “A и B” означает, что выбирается 1 шоколадка и 1 пачка печенья и различных вариантов для такого выбора будет 50.

10.5 Пример. Бросают 2 игральные кости. Сколькими способами они могут выпасть так, что на каждой кости выпадет четное число очков либо на каждой кости выпадет нечетное число очков?

Пусть m — число возможностей для выпадения четного числа на одной кости, n — число возможностей для выпадения нечетного числа. Здесь m = n = 3. По правилу произведения количество выпадения четных чисел, равно как и нечетных, равно 9. По правилу суммы количество возможностей для выпадения двух четных или двух нечетных чисел будет 18.

Рассмотрим основные способы формирования выборок.

10.6 Определение. Выборка называется Упорядоченной, если в ней задан порядок следования элементов. Если порядок следования элементов несущественен, то выборка называется неупорядоченной.

Из определения следует, две упорядоченные выборки, состоящие из одних и тех же элементов, но расположенных в разном порядке, являются различными.

10.7 Перестановки. Упорядоченные выборки объемом n из n элементов, где все элементы различны, называются Перестановками из n элементов. Число перестановок из n элементов обозначается Pn.

10.8 Теорема. P = n!

Доказательство проводится по индукции. Очевидно, если n = 1, то перестановка только одна и P1 = 1!. Пусть для n = k теорема верна и Pk = k!, покажем, что она тогда верна и для n = k + 1. Рассмотрим (k+1)-ый элемент, будем считать его объектом A, который можно выбрать k+1 способами. Тогда объект B — упорядоченная выборка из оставшихся k элементов по k. B соответствии с индуктивным предположением объект B можно выбрать k! способами. По принципу произведения выбор “A и B” можно осуществить k!´(k + 1) = (k + 1)! способами. А совместный выбор “A и B” есть упорядоченная выборка из k + 1 элементов по k + 1.

10.9 Пример. Сколько существует способов, чтобы расположить на полке 10 различных книг? Ответ: 10 !

Можно рассуждать иначе. Выбираем первый элемент, это можно сделать n способами. Затем выбираем второй элемент, это можно сделать (n — 1) способами. По правилу произведения упорядоченный выбор двух элементов можно осуществить n´(n — 1) способами. Затем выбираем третий элемент, для его выбора останется n — 2 возможности, последний элемент можно выбрать единственным способом. Мы вновь приходим к формуле: n(n — 1)( n — r) . 1.

Источник

Комбинаторика

Комбинаторика онлайн калькуляторы

Элементы комбинаторики перестановки, размещения, сочетания	Число перестановок находит все варианты перестановки
Обратная перестановка онлайн калькулятор	Количество инверсий в перестановке это количество пар элементов
Циклическая перестановка перевод цикла в стандарт	Число сочетаний вычисление числа сочетаний из n по k элементов
Порядок перестановки стандартной и циклической	Число сочетаний с повторениями онлайн калькулятор для нахождения сочетаний
Число размещений нахождение количества размещений	Разложение Бинома Ньютона калькулятор разложения степени
Комбинаторные уравнения решение комбинаторных уравнений

Смотрите также

Сколько существует трёхзначных чисел, которые делятся на 5?

Подскажите что использовать, перестановки с повторениями? Есть восемь элементов у каждого элемента может быть два состояния. Сколько может быть комбинаций?

составьте всевозможные перестановки из элементов множества А, если а=,иллюстрируйте решение, используя понятие регулярного дерева

У Васи есть кубики трех цветов. Он строит из них башню, ставя каждый следующий кубик на предыдущий. Запрещено использовать более 7 кубиков каждого из цветов. Вася заканчивает строить башню, как только в ней окажется по 7 кубиков каких-то двух цветов. Сколько различных башен может построить Вася?

Сколько существует четырехзначных чисел, в запись которых входит ровно одна цифра 3?

Рассмотрим четыре случая:
1) Когда число начинается на 3.
Каждый разряд (сотен, десятков и единиц) можно выбрать девятью способами.
9 × 9 × 9 = 729 чисел.

2) Когда цифра 3 в разряде сотен.
Первую цифру можем выбрать восемью способами, а третью и четвертую – девятью способами, получаем.
8 × 9 × 9 = 648 чисел.

3) Когда цифра 3 в разряде десяток.
8 × 9 × 9 = 648 чисел.

4) Когда цифра 3 в разряде единиц.
8 × 9 × 9 = 648 чисел.

Общее количество: 729 + 648 + 648 + 648 = 2673 чисел.

Источник

КОМБИНАТОРИКА

Комбинаторика – раздел математики, который изучает задачи выбора и расположения элементов из некоторого основного множества в соответствии с заданными правилами. Формулы и принципы комбинаторики используются в теории вероятностей для подсчета вероятности случайных событий и, соответственно, получения законов распределения случайных величин. Это, в свою очередь, позволяет исследовать закономерности массовых случайных явлений, что является весьма важным для правильного понимания статистических закономерностей, проявляющихся в природе и технике.

Правила сложения и умножения в комбинаторике

Правило суммы. Если два действия А и В взаимно исключают друг друга, причем действие А можно выполнить m способами, а В – n способами, то выполнить одно любое из этих действий (либо А, либо В) можно n + m способами.

Пример 1.

В классе учится 16 мальчиков и 10 девочек. Сколькими способами можно назначить одного дежурного?

Дежурным можно назначить либо мальчика, либо девочку, т.е. дежурным может быть любой из 16 мальчиков, либо любая из 10 девочек.

По правилу суммы получаем, что одного дежурного можно назначить 16+10=26 способами.

Правило произведения. Пусть требуется выполнить последовательно k действий. Если первое действие можно выполнить n₁ способами, второе действие n₂ способами, третье – n₃ способами и так до k-го действия, которое можно выполнить n_k способами, то все k действий вместе могут быть выполнены:

Пример 2.

В классе учится 16 мальчиков и 10 девочек. Сколькими способами можно назначить двух дежурных?

Первым дежурным можно назначить либо мальчика, либо девочку. Т.к. в классе учится 16 мальчиков и 10 девочек, то назначить первого дежурного можно 16+10=26 способами.

После того, как мы выбрали первого дежурного, второго мы можем выбрать из оставшихся 25 человек, т.е. 25-ю способами.

По теореме умножения двое дежурных могут быть выбраны 26*25=650 способами.

Сочетания без повторений. Сочетания с повторениями

Классической задачей комбинаторики является задача о числе сочетаний без повторений, содержание которой можно выразить вопросом: сколькими способами можно выбрать m из n различных предметов ?

Пример 3.

Необходимо выбрать в подарок 4 из 10 имеющихся различных книг. Сколькими способами можно это сделать?

Нам из 10 книг нужно выбрать 4, причем порядок выбора не имеет значения. Таким образом, нужно найти число сочетаний из 10 элементов по 4:

.

Рассмотрим задачу о числе сочетаний с повторениями: имеется по r одинаковых предметов каждого из n различных типов; сколькими способами можно выбрать m () из этих (n*r) предметов?

.

Пример 4.

В кондитерском магазине продавались 4 сорта пирожных: наполеоны, эклеры, песочные и слоеные. Сколькими способами можно купить 7 пирожных?

Т.к. среди 7 пирожных могут быть пирожные одного сорта, то число способов, которыми можно купить 7 пирожных, определяется числом сочетаний с повторениями из 7 по 4.

.

Размещения без повторений. Размещения с повторениями

Классической задачей комбинаторики является задача о числе размещений без повторений, содержание которой можно выразить вопросом: сколькими способами можно выбрать и разместить по m различным местам m из n различных предметов?

Пример 5.

В некоторой газете 12 страниц. Необходимо на страницах этой газеты поместить четыре фотографии. Сколькими способами можно это сделать, если ни одна страница газеты не должна содержать более одной фотографии?

В данной задаче мы не просто выбираем фотографии, а размещаем их на определенных страницах газеты, причем каждая страница газеты должна содержать не более одной фотографии. Таким образом, задача сводится к классической задаче об определении числа размещений без повторений из 12 элементов по 4 элемента:

Таким образом, 4 фотографии на 12 страницах можно расположить 11880 способами.

Также классической задачей комбинаторики является задача о числе размещений с повторениями, содержание которой можно выразить вопросом: сколькими способами можно выбрать и разместить по m различным местам m из n предметов, среди которых есть одинаковые?

Пример 6.

У мальчика остались от набора для настольной игры штампы с цифрами 1, 3 и 7. Он решил с помощью этих штампов нанести на все книги пятизначные номера– составить каталог. Сколько различных пятизначных номеров может составить мальчик?

Можно считать, что опыт состоит в 5-кратном выборе с возращением одной из 3 цифр (1, 3, 7). Таким образом, число пятизначных номеров определяется числом размещений с повторениями из 3 элементов по 5:

.

Перестановки без повторений. Перестановки с повторениями

Классической задачей комбинаторики является задача о числе перестановок без повторения, содержание которой можно выразить вопросом: сколькими способами можно разместить n различных предметов на n различных местах?

Пример 7.

Сколько можно составить четырехбуквенных «слов» из букв слова«брак»?

Генеральной совокупностью являются 4 буквы слова «брак» (б, р, а, к). Число «слов» определяется перестановками этих 4 букв, т. е.

Для случая, когда среди выбираемых n элементов есть одинаковые (выборка с возвращением), задачу о числе перестановок с повторениями можно выразить вопросом: сколькими способами можно переставить n предметов, расположенных на n различных местах, если среди n предметов имеются k различных типов (k

Пример 8.

Сколько разных буквосочетаний можно сделать из букв слова «Миссисипи»?

Здесь 1 буква «м», 4 буквы «и», 3 буквы «c» и 1 буква «п», всего 9 букв. Следовательно, число перестановок с повторениями равно

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ПО РАЗДЕЛУ «КОМБИНАТОРИКА»

Источник

Тема: расчет количества возможных вариантов (комбинаторика)

A12к (базовый уровень, время – 2 мин)

Тема: расчет количества возможных вариантов (комбинаторика)[1]

Что нужно знать:

· если на каждом шаге известно количество возможных вариантов выбора, то для вычисления общего количества вариантов нужно все эти числа перемножить;
например, в двузначном числе мы можем выбрать первую цифру 9 способами (она не может быть нулем), а вторую – 10 способами, поэтому всего есть 9·10=90 двузначных чисел

· если мы разбили все нужные нам комбинации на несколько групп (не имеющих общих элементов!) и подсчитали количество вариантов в каждой группе, то для вычисления общего количества вариантов нужно все эти числа сложить;
например, есть 9·10=90 трехзначных чисел, оканчивающихся на 5, и 9·10=90 трехзначных чисел, оканчивающихся на 2, поэтому 90+90=180 трехзначных чисел оканчиваются на 2 или на 5

· если в предыдущем случае группы имеют общие элементы, их количество нужно вычесть из полученной суммы;
например, есть 9·10=90 трехзначных чисел, оканчивающихся на 5, и 10·10=100 трехзначных чисел, начинающихся на 5; в обе группы входят числа, которые начинаются и заканчиваются на 5, их всего 10 штук, поэтому количество чисел, которые начинаются или заканчиваются на 5, равно 90+100-10=180.

Что не мешает знать:

· если есть n различных элементов, число их различных перестановок равно факториалу числа n, то есть произведению всех натуральных чисел от 1 до n:

например, три объекта (А, Б и В) можно переставить 6 способами (3!=1·2·3=6):

(А, Б, В), (А, В, Б), (Б, А, В), (Б, В, А), (В, А, Б) и (В, Б, А)

· если нужно выбрать m элементов из n (где n³m) и две комбинации, состоящие из одних и тех же элементов, расположенных в разном порядке, считаются различными, число таких комбинаций (они называются размещениями) равно

например, в соревновании пяти спортсменов призовые места (первые три) могут распределиться 60 способами, поскольку

· если нужно выбрать m элементов из n (где n³m) и порядок их расположения не играет роли, число таких комбинаций (они называются сочетаниями) равно

например, выбрать двух дежурных из пяти человек можно 10 способами, поскольку

.

Пример задания:

Сколько существует различных четырехзначных чисел, в записи которых используются только четные цифры?

1) первой цифрой может быть любая четная цифра, кроме нуля (иначе число не будет четырехзначным) – это 2, 4, 6 или 8, всего 4 варианта

2) предположим, что первая цифра выбрана; независимо от нее на втором месте может стоять любая из четных цифр – 0, 2, 4, 6 или 8, всего 5 вариантов:

3) аналогично находим, что последние две цифры также могут быть выбраны 5-ю способами каждая, независимо друг от друга и от других цифр (первой и второй):

4) общее количество комбинаций равно произведению

5) таким образом, правильный ответ – 3.

Возможные ловушки и проблемы:

· легко забыть, что первая цифра не может быть нулем, при этом мы получим неверный ответ 625 (ответ 4)

Еще пример задания:

Сколько существует четырехзначных чисел, в записи которых все цифры различны?

1) первой цифрой может быть любая цифра, кроме нуля (иначе число не будет четырехзначным), всего 9 вариантов

2) предположим, что первая цифра x выбрана; на втором месте может стоять любая цифра y, кроме x, всего 9 вариантов (ноль тоже может быть!):

3) третья цифра z может быть любой, кроме тех двух, которые уже стоят на первых двух местах, всего 8 вариантов:

Источник