Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Wyznaczając liczbę zdarzeń elementarnych, nie zawsze możemy skorzystać z metod graficznych. Sięgamy wtedy po metody kombinatoryczne. W pierwszym przykładzie będziemy ustawiać elementy danego zbioru w pewnej kolejności. Skorzystamy więc ze wzoru na permutację.

Permutacja
Definicja: Permutacja

Permutacją Pn (bez powtórzeń) zbioru złożonego z n różnych elementów nazywamy każdy n wyrazowy ciąg utworzony ze wszystkich elementów danego zbioru.

Liczba permutacji zbioru n – elementowego wyraża się wzorem

Pn=n!.
Przykład 1

Określimy, na ile sposobów można ustawić w jednym rzędzie dwie panie i trzech panów.

Dowolne ustawienie dwóch pań i trzech panów (czyli pięciu osób) w jednym rzędzie, możemy potraktować jako pięcioelementową permutację (bez powtórzeń).

Jest więc

P5=1·2·3·4·5=120

sposobów ustawienia tych osób.

Zatem w doświadczeniu polegającym na ustawianiu w rzędzie pięciu osób, jest 120 zdarzeń elementarnych.

Możemy zapisać: Ω=120.

Przykład 2

Doświadczenie polega na tworzeniu pięcioliterowych wyrazów (mających sens lub nie) z liter wyrazu KARTA. Obliczymy, ile jest wszystkich zdarzeń elementarnych w tym doświadczeniu.

Wyraz KARTA składa się z pięciu liter. Gdyby litery były różne, to można by je przestawiać na 5! sposobów. Zauważmy, że w wyrazie KARTA powtarzają się litery A. Ustalając liczbę możliwych do utworzenia wyrazów, korzystamy ze wzoru na permutację z powtórzeniami.

5!2!=1·2·3·4·51·2=60

W rozpatrywanym doświadczeniu jest 60 zdarzeń elementarnych.

W następnym przykładzie pokażemy, jak można wykorzystać wariacje bez powtórzeń nie tylko do wyznaczenia liczby zdarzeń elementarnych danego doświadczenia losowego, ale też do wyznaczania liczby zdarzeń sprzyjających danemu zdarzeniu losowemu.

W każdym z prezentowanych doświadczeń, ze zbioru n elementowego będziemy wybierać k elementów w ten sposób, aby elementy się nie powtarzały. Ważna będzie przy tym kolejność tych elementów. Skorzystamy więc ze wzoru na liczbę wariacji bez powtórzeńliczba wariacji bez powtórzeńliczbę wariacji bez powtórzeń.

liczba wariacji bez powtórzeń
Twierdzenie: liczba wariacji bez powtórzeń

Liczba wszystkich k – wyrazowych wariacji bez powtórzeń zbioru n elementowego jest równa

Vnk=n!n-k!,

gdzie n+, kkn.

Przykład 3

Zapoznaj się z filmem, w którym zawarty jest sposób wyznaczenia liczby zdarzeń elementarnych w doświadczeniu polegającym na tworzeniu różnych szyfrów składających się z trzech różnych liter alfabetu angielskiego oraz trzech różnych cyfr.

W filmie pokazano też, jak wyznaczyć liczbę zdarzeń sprzyjających danemu zdarzeniu w doświadczeniu polegającym na rozmieszczeniu pięciu osób w  dziesięciu przedziałach pustego wagonu.

R15zBAe45Rnaj
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczącej wariancji bez powtórzeń.

W kolejnym przykładzie w doświadczeniu losowym ze zbioru n elementowego wybieramy k elementów w ten sposób, że wybrane elementy mogą się powtarzać, kolejność elementów będzie istotna.

Skorzystamy ze wzoru na wariację z powtórzeniami.

liczba wariacji z powtórzeniami
Twierdzenie: liczba wariacji z powtórzeniami

Liczba wszystkich k – wyrazowych wariacji z powtórzeniami zbioru n – elementowego jest równa

Wnk=nk,

gdzie n+, k+.

Przykład 4

Doświadczenie polega na układaniu z  cyfr 0, 1, 2, 3, , 8, 9 sześciocyfrowego kodu, który zaczyna się od cyfry 3. Obliczymy, ile takich kodów można ułożyć.

Kod ma zaczynać się od cyfry 3, zatem wybór pozostałych pięciu cyfr możemy traktować jako pięcioelementowe wariacje z powtórzeniami zbioru dziesięcioelementowego.

W105=105

Można utworzyć 100000 kodów o podanych własnościach.

W kolejnym przykładzie ze zbioru n elementowego wybieramy k elementów w ten sposób, że wybrane elementy nie mogą się powtarzać, ale kolejność nie jest istotna. Skorzystamy więc z kombinacji.

liczba kombinacji
Twierdzenie: liczba kombinacji

Liczba Cnk wszystkich kombinacji k – elementowych zbioru n – elementowego jest równa

Cnk=nk=n!k!n-k!,

gdzie n+, k+kn.

Przykład 5

Eksperyment polega na wylosowaniu czterech spośród siedmiu pytań konkursowych. Wyznaczymy liczbę zdarzeń elementarnych tego doświadczenia.

Zadanie sprowadza się do wyznaczenia liczby czteroelementowych podzbiorów zbioru siedmioelementowego.

Ω=C74=74=7!3!·4!=5·6·76=35

Liczba zdarzeń losowych w danym eksperymencie jest równa 35.

Przykład 6

W torebce znajduje się pięć koralików złotych i sześć srebrnych. Losujemy bez zwracania cztery koraliki.

Obliczymy ile jest możliwych wyników takiego losowania i na ile sposobów można wylosować jeden koralik złoty i trzy srebrne.

W torebce znajduje się jedenaście koralików. Losujemy bez zwracania cztery koraliki, zatem tworzymy czteroelementowe kombinacje spośród zbioru jedenastoelementowego.

C11 4=114=11!4!·7!=8·9·10·111·2·3·4=792024=330

Aby obliczyć ile jest sposobów wylosowania jednego koralika złotego i trzech srebrnych, korzystamy z reguły mnożenia.

C51·C 63=51·63=5·63=5·6!3!·3!=100

Jest 330 możliwości wylosowania czterech koralików i 100 możliwości wylosowania jednego koralika złotego i trzech srebrnych.

Słownik

liczba wariacji bez powtórzeń
liczba wariacji bez powtórzeń

liczba wszystkich k – wyrazowych wariacji bez powtórzeń zbioru n elementowego jest równa Vnk=n!n-k!, gdzie n+, kkn