Комбинаторика. Принципы комбинаторики. (Лекция 10)

Содержание

Слайд 2

Комбинаторика Комбинаторика – раздел математики, посвященный подсчету количеств разных комбинаций элементов

Комбинаторика

Комбинаторика – раздел математики, посвященный подсчету количеств разных комбинаций элементов некоторого,

обычно конечного, множества

Го́тфрид Ви́льгельм Ле́йбниц
( 21июня1646-14 ноября 1716) — немецкий философ, математик, логик, физик, юрист, языковед, историк, дипломат

 Блез Паска́ль
(19 июня 1623 — 19 августа 1662) — французский математик, механик, физик, литератор и философ

Слайд 3

Задачи 1) Сколькими способами 6 разных папок с документами можно расставить

Задачи

1) Сколькими способами 6 разных папок с документами можно расставить на

полке?
2) При расследовании хищения установлено, что у преступника шестизначный номер телефона, в котором все цифры различны и нет нулей. Следователь, полагая, что перебор этих номеров достаточно будет одного - двух часов, доложил о раскрытии преступления. Прав ли он?
3) На иномарке, скрывшейся с места ДТП, был трехзначный номер, в котором первая цифра 2. Сколько номеров необходимо проверить по картотеке ГИБДД, чтобы найти нарушителя?
Слайд 4

Принципы комбинаторики Принцип сложения Основные принципы комбинаторики: Принцип сложения. Принцип умножения.

Принципы комбинаторики Принцип сложения

Основные принципы комбинаторики:
Принцип сложения.
Принцип умножения.
Принцип сложения
Задача 1: В группе

7 девушек и 8 юношей. Сколькими способами можно выбрать 1 человека для работы у доски?
Решение: 7+8=15
Задача 2: В группе 7 человек имеют «5» по математике, 9 человек – «5» по философии. В сессии 2 экзамена. Известно, что 4 человека сдали сессию отлично. Сколько человек имеют хотя бы одну пятерку в сессии?
Решение: 7+9-4=12
Слайд 5

Принцип сложения Принцип сложения: Если объект a можно получить n способами,

Принцип сложения

Принцип сложения: Если объект a можно получить n способами, объект

b можно получить m способами, то объект «a или b» можно получить n+m-k способами, где k – это количество повторяющихся способов.
Теоретико-множественная формулировка
Слайд 6

Принцип умножения Задача: На вершину горы ведут 5 дорог. Сколькими способами

Принцип умножения

Задача: На вершину горы ведут 5 дорог. Сколькими способами можно

подняться на гору и спуститься с нее?
Решение: 5∙5=25.
Принцип умножения: если объект a можно получить n способами, объект b можно получить m способами, то объект «a и b» можно получить m∙n способами.
Теоретико-множественная формулировка
Слайд 7

Задачи Из 3 экземпляров учебника алгебры, 5 экземпляров учебника геометрии и

Задачи

Из 3 экземпляров учебника алгебры, 5 экземпляров учебника геометрии и

7 экземпляров учебника истории нужно выбрать по одному экземпляру каждого учебника. Сколькими способами это можно сделать?
Решение. По принципу умножения
Слайд 8

Задачи От дома до школы существует 6 маршрутов. Сколькими способами можно

Задачи

От дома до школы существует 6 маршрутов. Сколькими способами можно

дойти до школы и вернуться, если дорога «туда» и «обратно» идет по разных маршрутам?
Решение. По принципу умножения
Слайд 9

Задачи В корзине лежат 7 различных яблок и 5 апельсинов. Яша

Задачи

В корзине лежат 7 различных яблок и 5 апельсинов. Яша выбирает

из нее яблоко или апельсин, после чего Полина берет яблоко и апельсин. В каком случае Полина имеет большую свободу выбора: если Яша взял яблоко или если он взял апельсин?
Решение. Если Яша взял яблоко, то по принципу умножения Полина может осуществить свой выбор
способами. Если Яша взял апельсин,
то - способами.
В первом случае у Полины свобода выбора большая.
Слайд 10

Задачи В классе 24 человека. Из них 15 человек изучают английский

Задачи

В классе 24 человека. Из них 15 человек изучают английский

язык, 12 – немецкий язык, 7 – оба языка. сколько человек не изучают ни одного языка?
Решение. По принципу сложения 2 получим количество людей, изучающих английский или немецкий 15+12-7=20. Из общего числа учеников класса вычтем полученное количество людей.
24-20=4. 4 человека не изучает ни одного языка.
Слайд 11

Замечание Например, Считают, что 0!=1 читается «n факториал» и вычисляется по формуле

Замечание
Например,
Считают, что 0!=1

читается «n факториал» и вычисляется по формуле

Слайд 12

Определение 1 Перестановкой n элементного множества называется упорядоченный набор неповторяющихся элементов

Определение 1
Перестановкой n элементного множества называется упорядоченный набор неповторяющихся элементов этого

множества длины n.
Пример:
перестановки:
Число размещений n – элементного множества обозначают Pn и вычисляется по формуле:
Задача: В команде 6 человек. Сколькими способами можно осуществить построение?

Перестановки без повторений

Слайд 13

Перестановки с повторениями Определение 2 Число перестановок n – элементов, в

Перестановки с повторениями

Определение 2
Число перестановок n – элементов, в котором элементов

i –того типа ( ) вычисляется по формуле

Задача: Сколько слов можно составить, переставив буквы в слове «экзамен», а в слове «математика»?
Решение:

Слайд 14

Размещение без повторений Определение 3 k -размещением без повторений n–элементного множества

Размещение без повторений

Определение 3
k -размещением без повторений n–элементного множества называется

упорядоченный набор длины k попарно различных элементов данного множества.
Пример: - 2 размещения:
Число k- размещений n элементного множества обозначается
и вычисляется по формуле:
Задача: В соревновании участвуют 12 команд, сколькими способами они могут занять призовые места?
Слайд 15

Размещения с повторениями Определение 4 k – размещением с повторениями n–элементного

Размещения с повторениями

Определение 4
k – размещением с повторениями n–элементного множества называется

упорядоченный набор длины k элементов данного множества.
Пример
2- размещения с повторениями:
Число k – размещений с повторениями вычисляется по формуле:
Задача: Сколько существует номеров машин?
Слайд 16

Решение задач

Решение задач

Слайд 17

Задачи 1)Сколькими способами можно составить список из 8 студентов, если нет полного совпадения ФИО? Решение

Задачи

1)Сколькими способами можно составить список из 8 студентов, если нет полного

совпадения ФИО?
Решение
Слайд 18

Задачи 2)Сколькими способами можно составить список 8 студентов, так, чтобы два

Задачи

2)Сколькими способами можно составить список 8 студентов, так, чтобы два указанных

студента располагались рядом?
Решение
Можно считать двоих указанных студентов за один объект и считать число перестановок уже 7 объектов, т.е.
Так как этих двоих можно переставлять местами друг с другом, необходимо умножить результат на 2!
Слайд 19

Задачи 3) Сколькими способами можно разделить 11 спортсменов на 3 группы

Задачи

3) Сколькими способами можно разделить 11 спортсменов на 3 группы по

4, 5 и 2 человека соответственно?
Решение. Сделаем карточки: четыре карточки с номером 1, пять карточек с номером 2 и две карточки с номером 3. Будем раздавать эти карточки с номерами групп спортсменам, и каждый способ раздачи будет соответствовать разбиению спортсменов на группы. Таким образом нам необходимо посчитать число перестановок 11 карточек, среди которых четыре карточки с одинаковым номером 1, пять карточек с номером 2 и две карточки с номером 3.
Слайд 20

Задачи 4) Сколькими способами можно вызвать по очереди к доске 4

Задачи

4) Сколькими способами можно вызвать по очереди к доске 4 учеников

из 7?
Решение. Задача сводится к подсчету числа размещений из 7 элементов по 4
Слайд 21

Задачи 5)Сколько существует четырехзначных чисел, у которых все цифры различны? Решение.

Задачи

5)Сколько существует четырехзначных чисел, у которых все цифры различны?
Решение. В разряде

единиц тысяч не может быть нуля, т.е возможны 9 вариантов цифры.
В остальных трех разрядах не может быть цифры, стоящей в разряде единиц тысяч (так как все цифры должны быть различны), поэтому число вариантов вычислим по формуле размещений без повторений из 9 по 3
По правилу умножения получим
Слайд 22

Задачи 6)Сколько существует двоичных чисел, длина которых не превосходит 10? Решение.

Задачи

6)Сколько существует двоичных чисел, длина которых не превосходит 10?
Решение. Задача сводится

к подсчету числа размещений с повторениями из двух элементов по 10
Слайд 23

Задачи 7)В лифт 9 этажного дома зашли 7 человек. Сколькими способами

Задачи

7)В лифт 9 этажного дома зашли 7 человек. Сколькими способами они

могут распределиться по этажам дома?
Решение. Очевидно, что на первом этаже никому не надо выходить. Каждый из 7 человек может выбрать любой из 8 этажей, поэтому по правилу умножения получим
Можно так же применить формулу для числа размещений с повторениями из 8 (этажей) по 7(на каждого человека по одному этажу)