Сборник задач по Комбинаторике
Серия «Вероятность и Статистика»
Николай Петрович Морозов

© Николай Петрович Морозов, 2025

ISBN 978-5-0065-6620-0

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Посмотрев и оценив статистику продаж моих учебно-методических материалов на сайте Инфоурок за последние три месяца (смотрите График и легенду «популярности» моих методических разработок (МР) по Теории вероятностей на портале «Инфоурок»), я пришел к выводу, что имею полное право начинать создавать серию (ленту) электронных книг «Вероятность и Статистика».

График и легенда «популярности» МР по Теории вероятностей на портале «Инфоурок»

1.1. Основные понятия Комбинаторики

Комбинаторика – это раздел математике, изучающий способы формирования и выбора конечных множеств объектов. Основные понятия включают:

– Множества: Совокупности объектов, которые могут быть определены и изучены. Объекты, являющиеся элементами множества, называются «элементами».

– Перестановки: Различные упорядоченные последовательности элементов множества. Перестановки можно рассматривать как требования к расположению объектов в определенном порядке.

– Сочетания: Подмножества, формируемые из заданного множества без учета порядка. Например, выбор двух элементов из четырех без учета их расположения.

– Разбиения: Способы разделения множества на непересекающиеся подмножества.

Размещениями называются выборки из n элементов по m элементов, комбинации, содержащие m элементов из данных n, отличающиеся составом или порядком элементов.

Перестановками n элементов называются комбинации, состоящие из всех n элементов, отличающиеся порядком элементов.

Сочетаниями по m элементов из данных n элементов называются комбинации, содержащие m элементов и отличающиеся их составом. A_ {mn} = C_ {mn} *P_m; C_ {mn} = n (n-1) (n-m+1) /m!.

1.2. Перестановки

Перестановки могут быть классифицированы по:

– числу перестановок: Для множества из n элементов количество перестановок равно n = n! (n факториал). Например, для 3 элементов: 3! = 6.

– различным перестановкам с пробелами: Когда в перестановке учитываются некоторые элементы (например, пробелы), используются формулы с делением на факториалы для учета повторяющихся элементов. Например, для множества из n объектов, содержащего k одинаковых элементов, число перестановок рассчитывается как n!/k!.

Задачи на подсчет числа перестановок

1. Найти количество способов расставить n книг на полке.

2. Определить, сколькими различными способами можно задать участие в соревновании.

Задачи на количество различных перестановок с пробелами

1. Рассчитать число способов размещения n объектов с k пробелами между ними.

2. Узнать количество различных упорядоченных последовательностей, в которых некоторые элементы повторяются.

1.3. Сочетания

Сочетания можно делить на:

– Сочетания без повторений: Определяется как количество способов выбрать k элементов из n без учета порядка. Формула: C (n, k) = n!/k! (n-k)!.

– Сочетания с повторениями: Число способов выбрать $k$ элементов из $n$ с учетом повторений. Формула: C (n+k-1, k).

Задачи на выбор подмножеств

1. Выбрать k студентов из группы с n студентами.

2. Определить, сколько различных наборов фруктов можно выбрать, если некоторые фрукты могут повторяться.

1.4. Принципы счёта

Комбинаторика использует несколько принципов подсчета:

– Принцип умножения: Если существует m способов выполнить одно действие и n способов выполнить другое, то общее число способов выполнить оба действия равно m x n.

– Принцип сложения: Если одно из двух действий можно выполнить двумя различными способами, то общее число способов выполнения одного из этих действий равно сумме количества способов выполнения каждого из них.

– Принцип включения-исключения: Используется для подсчета количества элементов в объединении нескольких множеств, позволяя избежать двойного счета.

Задачи на применение принципов

1. Определить общее количество способов составить меню из нескольких блюд.

2. Найти общее число маршрутов из одного города в другой с учетом различных транспортных средств.

1.5. Разбиения

Разбиение множества заключается в разделении его на подмножества так, чтобы каждое подмножество не пересекалось и охватывало все элементы оригинального множества.

Задачи на разбиение множества на подмножества

1. Разделить группу людей на команды.

2. Определить способы разбиения множества задач на подгруппы для выполнения.

1.6. Рекуррентные соотношения

Рекуррентные соотношения используются для решения комбинаторных задач, где результат зависит от предыдущих значений.

Решение задач с использованием рекуррентных соотношений

1. Подсчет количества способов разложить n элементов с использованием предыдущих значений.

2. Решение задач c последовательностью Фибоначи, где каждый элемент зависит от двух предыдущих.

Комбинаторика – это мощный инструментарий в математике, который позволяет решать множество практических задач через различные подходы к подсчету.

1.Решение задач традиционными методами

Задача 1

Сколько можно составить телефонных номеров из 6 цифр каждый так, чтобы все цифры были различны?

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.