Слайд 1Перестановки и размещения
Цель лекции: перестановки и размещения упорядоченного множества; перестановки
с повторениями; взаимно-однозначное соответствие и эквивалентность; сочетания с повторениями.
Слайд 2Упорядоченные множества. Перестановки и размещения
Множество называется упорядоченным. Если каждому элементу
множества противопоставлено некоторое число от 1 до n. Каждый элемент
множества имеет свой номер.
Упорядоченные множества, отличающиеся только номерами своих элементов, называются перестановками.
ПРИМЕР. Составить все перестановки множества А={a,b,с}?
Слайд 3Варианты перестановок множества
Пусть задано множество А из n – элементов,
а Pn – число перестановок.
ТЕОРЕМА:
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО: Будем последовательно выбирать элементы
множества
А и размещать их в определенном порядке на n местах.
На первом месте может оказаться любой из n. На втором любой из
(n-1) и т.д. По правилу умножения:
Слайд 4Примеры
Задача 1. Сколькими способами можно поставить 4 книги на полке.
Задача
2. Сколькими способами можно упорядочить множество {1,2,3…2n} так, чтобы каждому
четному элементу множества соответствовал четный номер.
Слайд 5Перестановки данного множества
Задача 3. Сколько можно составить перестановок из n
элементов, в которых данные два элемента не стоят рядом.
ПРИМЕР. Составить
все перестановки множества А={a,b,с,d}, где а и d не стоят рядом?
Найти……..написать на доске
Слайд 6РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 3
Шаг 1.Определим число перестановок, в которых a и
b стоят рядом.
Шаг 2. Возможны варианты: a стоит на первом
месте, a стоит на втором месте, a стоит на (n-1) месте; b стоит правее a – таких случаев (n-1).
Шаг 3. Кроме этого, a и b можно поменять местами и следовательно существует 2(n-1) способов размещения a и b рядом.
Шаг 4. Каждому из этих способов соответствует (n-2)! перестановок других элементов.
Слайд 7РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 3
Шаг 5. Таким образом число перестановок в которых
a и b стоят рядом равно: 2*(n-1)*(n-2)! = 2(n-1)!
Общее число перестановок n!
Число перестановок, где a и b не стоят рядом равно:
n!-2(n-1)!=(n-1)!*(n-2)
Слайд 8Задача
Задача 4. Сколькими способами можно расположить 8 ладей на шахматной
доске так , чтобы они не могли бить друг друга.
Ответ:
n! = 8! = 40320
Слайд 9Задача 4
Ответ: n! = 8! = 40320
Слайд 10Упорядоченные подмножества данного множества
Задано множество А.
ВОПРОС: Сколько можно получить упорядоченных
подмножеств данного множества?
1. Число всех упорядоченных k- элементных подмножеств множества
А равно:
2. Каждое такое подмножество можно упорядочить k! способами.
ОТВЕТ:
*k!
Слайд 11Упорядоченные подмножества данного множества
ТЕОРЕМА: Число упорядоченных k- элементных подмножеств множества
из n элементов равно:
Это называется размещением из n по k
Слайд 12Задача 5
Сколько способов размещения 4 студентов на 25 местах.
Слайд 14Задача 6
Студенту необходимо сдать 4 экзамена в течении 8 дней.
Сколько существует вариантов?
А если известно, что последний экзамен будет сдаваться
на восьмой день?
Слайд 16Перестановки с повторениями
ВОПРОС: Сколько способов разложения множества А, состоящего из
n элементов, на сумму множеств m
Где к1, k2,…km - числа
больше или равные 0….n
Для этого надо найти все сочетания В
Слайд 17Перестановки с повторениями
Согласно правила умножения количество возможных перестановок равно:
ИЗ этого
получается следующая теорема
Слайд 18ТЕОРЕМА
А именно, сколько можно составить слов из заданного алфавита?
Слайд 19Полиномиальные коэффициенты
ЗАДАЧА 7. Число слов, которые можно получить из перестановки
букв слова МАТЕМАТИКА.
Слайд 20Ответ задачи 7
ОТВЕТ 10!/(2!*3!*2!)=151200
Слайд 21Задача 8. Число слов, которые можно составить из 12 букв
(4 буквы а; 4 буквы б; 2 буквы в; 2
буквы г).
Полиномиальные коэффициенты
Слайд 22Ответ на задачу 8
12! / (4!*4!*2!*2!) = 207900
Слайд 23Взаимно-однозначное соответствие
Пусть заданы два множества А и B.
Будем считать, что
между двумя множествами установлено соответствие, если каждому элементу а множества
А, соответствует элемент b в множестве B.
Это взаимно-однозначное соответствие, если каждому элементу множества А, соответствует элемент множества B и наоборот.
Слайд 24Взаимно-однозначное соответствие?
ПРИМЕР 1. А – множество студентов
B –
множество парт.
Каждому студенту, соответствует стол, за которым он сидит.
ОТВЕТ: 1 - это утверждение верно?.
2 – это утверждение не верно?.
Слайд 25Взаимно-однозначное соответствие?
ПРИМЕР 2: А – множество жителей
г. Владимира. В – множество домов в городе. Каждому жителю
города соответствует дом, в котором он живет.
ОТВЕТ: 1 - это утверждение верно.
2 – это утверждение не верно.
Слайд 26ПРИМЕР 3. Каждому элементу упорядоченного множества А из n элементов,
соответствует свой номер.
Взаимно-однозначное соответствие?
Слайд 27Эквивалентность множеств
ОПРЕДЕЛЕНИЕ.
Множества, для которых существует взаимно-однозначное соответствие называются
эквивалентными.
ТЕОРЕМА.
Для того, чтобы два множества были эквивалентными, необходимо
и достаточно, чтобы они имели одинаковое число элементов.
Слайд 29Эквивалентность множеств
Использование следствия эквивалентности для вычисления числа
Элементов множества.
Слайд 30Сочетания с повторениями
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Сочетаниями из m элементов по n элементам
с повторениями называют группы, содержащие n элементов, причем каждый элемент
принадлежит к одному из m типов.
Дано множество А={а,b,c}, напишите согласно определения все сочетания с повторениями из 3 по 2.
Слайд 31Теорема вычисления сочетаний с повторениями
Ответ: aa,ac,bc,ab,bb,сс – итого 6.
ТЕОРЕМА. Число
различных сочетаний из m элементов по n с повторениями равно:
Слайд 32Задача 7
Кости домино можно рассматривать как сочетание с повторениями по
два элемента из семи цифр 0,1,2,3,4,5,6.
Определите количество игровых костей по
двум ранее указанным формулам.
Слайд 33Задача 8
В кондитерском магазине продавались 4 сорта пирожных: наполеоны, эклеры,
песочные и картошка. Сколькими способами можно купить 7 пирожных?
Тоже самое
только положить пирожные в коробку, в которой четыре ячейки?
Слайд 34Бином Ньютона
Равенство 1 называют биномом Ньютона
Биноминальный коэффициент
Слайд 35Бином Ньютона
Формулу бинома Ньютона можно свернуть до вида:
Слайд 36Треугольник Паскаля
Бесконечная таблица
Биномиальных
коэффициентов
Слайд 37Закономерности треугольника Паскаля
Числа треугольника симметричны (равны) относительно вертикальной оси.
В строке
с номером n:
первое и последнее числа равны 1.
второе и предпоследнее числа
равны n.
третье число равно треугольному числу , что также равно сумме номеров предшествующих строк.
четвёртое число является тетраэдрическим.
m-е число (при нумерации с 0) равно биномиальному коэффициенту .
Слайд 39Полиномиальная теорема и бином Ньютона
Это и есть бином Ньютона
Слайд 40Биномиальные тождества
A=b=1
A=1 b=-1
Задание: получите самостоятельно два последних тождества
Из формулы бинома
Ньютона