Разделы презентаций


Комбинаторика и ее применение к подсчету вероятностей

Содержание

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Комбинаторика и ее применение к подсчету вероятностей
Дисциплины: ЕН.01 Математика,
ЕН.01 Элементы

высшей математики,
2 курс
Разработчик: Латышева Н.Л.
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Воронежской

области «Воронежский государственный промышленно-гуманитарный колледж»
Комбинаторика и ее применение к подсчету вероятностейДисциплины: ЕН.01 Математика,ЕН.01 Элементы высшей математики,2 курсРазработчик: Латышева Н.Л.Государственное бюджетное профессиональное

Слайд 2Содержание

Содержание

Слайд 3Историческая справка Некоторые элементы комбинаторики были известны в Индии еще во

2 веке до н.э. Индийцы умели вычислять сочетания. В 12

веке Бхаскара (1114-1185) вычислял некоторые виды сочетаний и перестановок. Предполагают, что индийские ученые изучали сочетания в связи с применением их в поэтике – науке о структуре стиха. 2200 лет назад Архимед написал трактат «Стомахион», содержание и смысл названия которого в течение столетий были покрыты мраком. И лишь недавно историки математики обнаружили, что он содержит решение довольно сложной комбинаторной задачи. Проблема, изложенная в трактате, оказалась столь непростой, что на ее решение современными средствами потребовалось 6 недель. Комбинаторика как наука стала развиваться в 17 веке параллельно с возникновением теории вероятностей. Пищу для комбинаторных размышлений математиков давали также азартные игры и потребности секретных служб государств в развитии криптографии.
Историческая справка Некоторые элементы комбинаторики были известны в Индии еще во 2 веке до н.э. Индийцы умели

Слайд 4Историческая справка Первые научные исследования по комбинаторике принадлежат итальянским ученым Дж.

Кардано, Н. Тарталье, Г. Галилею и французским ученым Б. Паскалю

и П. Ферма. В 17 в. П. Эригон и Н. Тарталья независимо друг от друга получают формулу числа сочетаний. В 1656 г. в книге «Теория и практика арифметики» А. Такке посвящает сочетаниям и перестановкам целую главу. Термин «комбинаторика» стал употребляться после опубликования Лейбницем в 1665 г. работы «Рассуждение о комбинаторном искусстве», в которой впервые дано научное обоснование теории сочетаний и перестановок. Лейбниц вводит специальные символы и термины, выводит свойства и строит таблицы сочетаний, рассуждает о приложениях комбинаторики, предрекает ей блестящее будущее и широкое применение. В 1713 г. Я. Бернулли изучает размещения. Современная символика была предложена разными авторами в 19 в. Значительный вклад в развитие комбинаторики внес Л. Эйлер.
Историческая справка Первые научные исследования по комбинаторике принадлежат итальянским ученым Дж. Кардано, Н. Тарталье, Г. Галилею и

Слайд 5Комбинаторикой называется область математики, в которой изучаются вопросы о том, сколько

различных комбинаций, подчиненных тем или иным условиям, можно составить из

элементов заданного множества.  Два основных правила комбинаторики: Правило умножения (правило «и»). Согласно ему, если элемент A можно выбрать n способами, и при любом выборе A элемент B можно выбрать m способами, то пару A и B можно выбрать n·m способами.  Это правило обобщается на произвольную длину последовательности. Правило сложения (правило «или»). Оно утверждает, что, если элемент A можно выбрать n способами, а элемент B можно выбрать m способами, то выбрать A или B можно n + m способами. Виды комбинаций Перестановкой из n элементов называется каждое расположение этих элементов в определенном порядке. Размещениями из n элементов по m называются такие выборки, которые, имея по m элементов, выбранных из числа данных n элементов, отличаются одна от другой либо составом элементов, либо порядком их расположения. Неупорядоченные выборки называются сочетаниями из n элементов по m. 
Комбинаторикой называется область математики, в которой изучаются вопросы о том, сколько различных комбинаций, подчиненных тем или иным условиям,

Слайд 6Формула числа перестановок
Пусть имеется n различных объектов.  Будем переставлять их всеми возможными способами

(число объектов остается неизменными, меняется только их порядок). Получившиеся комбинации

называются перестановками, а их число равно

Символ n! называется факториалом и обозначает произведение всех целых чисел от 1до n. 

По определению, считают, что 

Пример всех перестановок из n=3 объектов (различных фигур) - на картинке справа. Согласно формуле, их должно быть ровно 6.




Формула числа перестановокПусть имеется n различных объектов.  Будем переставлять их всеми возможными способами (число объектов остается неизменными, меняется только

Слайд 7Формула числа размещений
Пусть имеется n различных объектов.  Будем выбирать из них m объектов и переставлять

всеми возможными способами между собой (то есть меняется и состав

выбранных объектов, и их порядок). Получившиеся комбинации называются размещениями из n объектов по m, а их число равно


Пример всех размещений из n=3n=3 объектов (различных фигур) по m=2m=2 - на картинке справа. Согласно формуле, их должно быть ровно 6.
Число размещений с повторениями из n элементов по m определяется по формуле 

Формула числа размещенийПусть имеется n различных объектов.  Будем выбирать из них m объектов и переставлять всеми возможными способами между собой (то

Слайд 8Формула числа сочетаний
Пусть имеется n различных объектов. Чтобы найти число сочетаний из n объектов по m, будем

выбирать комбинации из m объектов все возможными способами, при этом будем обращать

внимание на разный состав комбинаций, но не порядок.
На картинке наглядно проиллюстрировано получение всех возможных сочетаний из 4 различных объектов по 2 (их будет 6).
Общая формула, которая позволяет найти число сочетаний из n объектов по m имеет вид:


Число сочетаний с повторениями из n элементов по m определяется по формуле 


Взаимосвязь между формулами:

Формула числа сочетанийПусть имеется n различных объектов. Чтобы найти число сочетаний из n объектов по m, будем выбирать комбинации из m объектов все возможными способами, при

Слайд 9Алгоритм выбора способа решения комбинаторной задачи

Алгоритм выбора способа решения  комбинаторной задачи

Слайд 10Практикум Задача 1. На книжной полке помещается 30 томов. Сколькими способами их

можно расставить, чтобы при этом 1-й и 2-й тома не

стояли рядом? Задача 2. Сколькими способами можно расставить 15 томов на книжной полке, если выбирать их из имеющихся в наличии 30-ти книг? Задача 3. Сколькими способами можно расставить 15 томов на книжной полке, если выбирать их из имеющихся в наличии внешне неразличимых 30-ти книг? Задача 4. В конкурсе по 5 номинациям участвуют 10 кинофильмов. Сколько существует вариантов распределения призов, если по каждой номинации установлены различные премии? Задача 5. В конкурсе по 5 номинациям участвуют 10 кинофильмов. Сколько существует вариантов распределения призов, если по каждой номинации установлены одинаковые призы?

решение

решение

решение

решение

решение

Практикум Задача 1. На книжной полке помещается 30 томов. Сколькими способами их можно расставить, чтобы при этом

Слайд 11Применение комбинаторики в теории вероятностей. Задача 6. На книжной полке стояло 30

томов. Ребенок уронил книги с полки, а затем расставил их

в случайном порядке. Какова вероятность того, что он не поставил 1-й и 2-й тома рядом? Задача 7. На книжной полке находится собрание сочинений одного автора в 6 томах. Книги одинакового формата расположены в произвольном порядке. Читатель, не глядя, берет 3 книги. Какова вероятность того, что он взял первые три тома? Задача 8. На книжной полке находится собрание сочинений одного автора в 6 томах. Книги одинаково оформлены и расположены в произвольном порядке. Читатель берет наугад 3 книги. Какова вероятность того, что он взял первые три тома? Задача 9. Из аквариума, в котором 6 сазанов и 4 карпа, сачком выловили 5 рыб. Какова вероятность того, что среди них окажется 2 сазана и 3 карпа?

решение

решение

решение

решение

Применение комбинаторики в теории вероятностей. Задача 6. На книжной полке стояло 30 томов. Ребенок уронил книги с

Слайд 12Решение задачи 1
Определим общее число перестановок из 30 элементов по

формуле P30=30! Чтобы вычислить число "лишних" перестановок, сначала определим, сколько вариантов, в

которых 2-й том находится рядом с 1-ым справа от него. В таких перестановках 1-ый том может занимать места с первого по 29-е, а 2-й со второго по 30-е - всего 29 мест для этой пары книг. И при каждом таком положении первых двух томов остальные 28 книг могут занимать остальные 28 мест в произвольном порядке. Вариантов перестановки 28 книг P28=28! Всего "лишних" вариантов при расположении 2-го тома справа от 1-го получится 29·28! = 29!.  Аналогично рассмотрим случай, когда 2-й том расположен рядом с 1-ым, но слева от него. Получается такое же число вариантов 29·28! = 29!. Значит всего "лишних" перестановок 2·29!, а нужных способов расстановки 30!−2·29! Вычислим это значение. 30! = 29!·30; 30!−2·29! = 29!·(30−2) = 29!·28.  Итак, нам нужно перемножить все натуральные числа от 1 до 29 и еще раз умножить на 28.  Ответ: 2,4757335·1032.

В практикум

Решение задачи 1Определим общее число перестановок из 30 элементов по формуле P30=30! Чтобы вычислить число

Слайд 13Решение задачи 2
Определим общее число размещений из 30 элементов по

15 по формуле  A3015 = 30·29·28·...·(30−15+1) = 30·29·28·...·16 = 202843204931727360000. Ответ: 202843204931727360000.
В практикум

Решение задачи 2Определим общее число размещений из 30 элементов по 15 по формуле  A3015 = 30·29·28·...·(30−15+1) = 30·29·28·...·16

Слайд 14Решение задачи 3
Мы решаем эту задачу в контексте работы дизайнера

интерьеров, поэтому порядок следования на полке 15-ти выбранных внешне одинаковых

книг не имеет значения. Нужно определить общее число сочетаний из 30 элементов по 15 по формуле  С3015 = 30!/(30 − 15)!/15! = 155117520. Ответ: 155117520.

В практикум

Решение задачи 3Мы решаем эту задачу в контексте работы дизайнера интерьеров, поэтому порядок следования на полке 15-ти

Слайд 15Решение задачи 4
Каждый из вариантов распределения призов представляет собой комбинацию

5 фильмов из 10, отличающуюся от других комбинаций как составом,

так и порядком. Поскольку каждый фильм может получить призы как по одной, так и по нескольким номинациям, одни и те же фильмы могут повторяться. Поэтому число таких комбинаций равно числу размещений с повторениями из 10 элементов по 5: 105 = 100 000 Ответ: 100 000.

В практикум

Решение задачи 4Каждый из вариантов распределения призов представляет собой комбинацию 5 фильмов из 10, отличающуюся от других

Слайд 16Решение задачи 5
Если по каждой номинации установлены одинаковые призы, то

порядок фильмов в комбинации 5 призов значения не имеет, и

число вариантов представляет собой число сочетаний с повторениями из 10 элементов по 5:


Ответ: 2002.

В практикум

Решение задачи 5Если по каждой номинации установлены одинаковые призы, то порядок фильмов в комбинации 5 призов значения

Слайд 17Решение задачи 6
Сначала определим вероятность события А, состоящего в том,

что ребенок поставил 1-й и 2-й тома рядом.  Элементарное событие -

некая расстановка книг на полке. Понятно, что общее число всех элементарных событий будет равно общему числу всех возможных перестановок P30=30!.  Число элементарных событий, благоприятствующих событию А, равно числу перестановок, в которых 1-й и 2-й тома стоят рядом. Мы рассматривали такие перестановки, решая предыдущую задачу, и получили 2·29! перестановок. Вероятность определяем делением числа благоприятствующих элементарных событий на число всех возможных элементарных событий:  P(A) = 2·29!/30! = 2·29!/(29!·30) = 2/30 = 1/15.  Событие В - ребенок не поставил 1-й и 2-й тома рядом - противоположно событию A, значит его вероятность P(B) = 1 − P(A) = 1−1/15 = 14/15 = 0,9333 Ответ: 0,9333.

В практикум

Решение задачи 6Сначала определим вероятность события А, состоящего в том, что ребенок поставил 1-й и 2-й тома

Слайд 18Решение задачи 7
Событие A - у читателя первые три тома.

С учетом порядка выбора он мог взять их 6-ю способами.

(Это перестановки из 3-ёх элементов P3 = 3! = 1·2·3 = 6, которые легко перечислить 123, 132, 213, 231, 312, 321.)  Таким образом, число благоприятствующих элементарных событий равняется 6.  Общее число возможных элементарных событий равно числу размещений из 6-ти по 3, т.е. A63 = 6·...·(6−3+1) = 6·5·4 = 120. P(A) = 6/120 = 1/20 = 0,05.  Ответ: 0,05.

В практикум

Решение задачи 7Событие A - у читателя первые три тома. С учетом порядка выбора он мог взять

Слайд 19Решение задачи 8
Событие A - у читателя первые три тома.

Это 1-й, 2-й и 3-й тома. Без учета порядка, в

котором он выбирал книги, а только по конечному результату, он мог взять их одним способом. Число благоприятствующих элементарных событий - 1. Общее число возможных элементарных событий равно числу групп из 6-ти по 3, образованных без учета порядка следования элементов в группе, т.е. равно числу сочетаний С63 = 6!/3!/(6 - 3)! = 4·5·6/(1·2·3) = 4·5 = 20. P(A) = 1/20 = 0,05.  Ответ: 0,05.

В практикум

Решение задачи 8Событие A - у читателя первые три тома. Это 1-й, 2-й и 3-й тома. Без

Слайд 20Решение задачи 9
Элементарное событие - "в сачке группа из 5

рыб". Событие A - "среди 5 пойманных рыб оказалось 3

карпа 
и 2 сазана".  Пусть n - общее число всех возможных элементарных событий, оно равно числу способов сгруппировать по 5 рыб. Всего рыб в аквариуме 6 + 4 = 10. В процессе ловли сачком рыбы внешне неразличимы. Таким образом, "выловить 5 рыб из 10" означает сделать выборку типа сочетания из 10 по 5.  n = С105 = 10!/5!/(10 - 5)!  Вытащив сачок и заглянув в него, мы можем определить благоприятствующий это исход или нет, т.е. состоит ли улов из двух групп - 2 сазана и 3 карпа? Группа сазанов могла сформироваться выбором из 6 сазанов по 2. Причем всё равно, кто из них первым забрался в сачок, а кто вторым, т.о. это выборка типа сочетания из 6 по 2. Обозначим общее число таких выборок m1 . m1 = С62 = 6!/2!/(6 - 2)!  Аналогично общее число возможных групп по 3 карпа определяется числом сочетаний из 4 по 3. Обозначим его m2. m2 = С43 = 4!/3!/(4 - 3)!  Группы карпов и сазанов формируются в сачке независимо друг от друга, поэтому для подсчёта числа элементарных событий, благоприятствующих событию A, используем правило умножения ("и"-правило) комбинаторики. Итак, общее число благоприятствующих элементарных событий  m = m1·m2 = С62·С43  Вероятность события А определяем по формуле P(A) = m/n = С62·С43/С105 P(A) = 6!·4!·5!·(10 - 5)!/2!/(6 - 2)!/3!/(4 - 3)!/ 10! = 5/21 ≈ 0,238 Ответ: 0,238.
Решение задачи 9Элементарное событие -

Слайд 21Проверь себя
Вопрос 1.
В каком веке комбинаторика стала развиваться как наука?
Ответ:

в 17 веке
Вопрос 2.
Какой вид комбинаций применяется в задачах, где

не важен процесс формирования выборки, а важен только результат?
Ответ: сочетания
Вопрос 3.
Какое правило комбинаторики нужно применять, если необходимо найти вероятность совместного наступления двух событий?
Ответ: правило умножения (и-правило)
Вопрос 4.
Что больше и во сколько раз: (n+1)!·n или n!·(n+1)?
Ответ: первое число в n раз
Вопрос 5.
Приведите примеры областей знаний, в которых находит применение комбинаторика.
Ответ: теория вероятностей, теория игр, криптография, поэтика и др.
Проверь себяВопрос 1.В каком веке комбинаторика стала развиваться как наука?Ответ: в 17 векеВопрос 2.Какой вид комбинаций применяется

Слайд 22Домашнее задание
Задача 1.
Сколькими способами можно выбрать четырехзначное число, все цифры

которого различны?
Задача 2.
Сколькими способами можно выбрать четырехзначное число, в десятичной

записи которого нет нуля?
Задача 3.
Сколько четырехзначных чисел можно записать, используя без повторений все 10 цифр?
Задача 4.
Сколькими способами из 10 спортсменов можно отобрать команду из 6 человек?
Задача 5.
В бригаде 4 женщины и 3 мужчин. Среди них разыгрываются 4 билета в театр. Какова вероятность того, что среди обладателей билетов окажется 2 женщины и 2 мужчины?
Домашнее заданиеЗадача 1.Сколькими способами можно выбрать четырехзначное число, все цифры которого различны?Задача 2.Сколькими способами можно выбрать четырехзначное

Слайд 23Информационные источники: Андрухаев Х.Ь. Сборник задач по теории вероятностей: Учеб. Пособие

/ Х.М. Андрухаев; Под ред. А.С. Солодовникова. – 2-е изд.,

испр. И доп. – М.: Высш. Шк., 2005. – 174 с. Кессельман В.С. Удивительная история математики / В.С. Кессельман. – М. : ЭНАС-КНИГА, 2013. – 232 с. : ил. – (О чем умолчали учебники). Фадеева Л.Н., Жуков Ю.В., Лебедев А.В. Математика для экономистов: Теория вероятностей и математическая статистика. Задачи и упражнения. – Ь.: Эксмо, 2006. – 336 с. http://www.matburo.ru/tv_komb.php#form http://mathematichka.ru/school/combinatorics/combination.html
Информационные источники:  Андрухаев Х.Ь. Сборник задач по теории вероятностей: Учеб. Пособие / Х.М. Андрухаев; Под ред.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика