uvod_kombinatorika

Download Report

Transcript uvod_kombinatorika

Pravděpodobnost a matematická statistika I.

Obsah kurzu: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Kombinatorika Náhodný jev, operace s náhodnými jevy, klasická, geometrická, axiomatická definice pravděpodobnosti Podmíněná pravděpodobnost, nezávislost jevů, úplná pravděpodobnost, Bayesova věta Náhodná veličina, rozdělení náhodné veličiny, charakteristiky náhodné veličiny Příklady diskrétních a spojitých rozdělení Náhodný výběr, princip statistického testování  2 testy,

t -

testy Literatura.

Calda E., Dupač V.,

Matematika pro gymnázia. Kombinatorika, pravděpodobnost, Statistika

, Prometheus, 2005 Brousek, J., Ryjáček Z.,

Sbírka řešených příkladů z počtu pravděpodobnosti

, ZČU Plzeň, 1992 Anděl J.,

Statistické metody

, Matfyzpress, Praha 1998 Mrkvička T., Petrášková V.,

Úvod do teorie pravděpodobnosti,

Budějovice, 2008.

PF JU, České http://mathonline.fme.vutbr.cz/ http://homen.vsb.cz/~oti73/cdpast1/

Organizace kurzu

.

Účast na přednáškách není povinná, účast na cvičeních je povinná. Pro udělení zápočtu je nutno splnit sou časně: účast na cvičeních alespoň 50% včetně omluvených absencí a dostatečnou úspěšnost v průběžných testech.

Každý test na cvičeních je hodnocen procentem úspěšnosti 0% – 100%. Pro získání zápočtu musí být průměr úspěšností všech krátkých testů na cvičeních alespoň 50%. Pokud student nezíská zápočet, nemůže skládat zkoušku  je hodnocen známkou “4“ (neprospěl)

Klasifikace u zkoušky řádný termín:

  body pro klasifikaci jsou tvořeny  70% za zkouškový test  30% za procento úspěšnosti na cvičeních klasifikace: ( x je dosažené procento úspěšnosti)       x < 55, 55  65 70 80 x     známka 4 x < 65, x < 70, x < 80, x < 90, 90, známka 3 známka 2 známka 2 známka 1 známka 1

Klasifikace u zkoušky opravné termíny:

 body pro klasifikaci jsou tvořeny  100% za opravný test  klasifikace: x je dosažené procento úspěšnosti:  x < 55, známka 4  55  x < 65, známka 3   65  70  x < 70, známka 2   80  x  x < 80, x < 90, 90, známka 2 známka 1 známka 1

Kombinatorika.

Pravidla pro práci se skupinou: • výběr prvků • organizace podskupin Základní pojmy.

základní množina M skupina skupina k -té třídy uspořádaná skupina skupina bez opakování skupina s opakováním

konečná množina M o

n

prvcích je tvořena prvky z M . Nezáleží na pořadí prvků.

skupina s

k

prvky skupina, v níž záleží na pořadí prvků každý prvek z M je zastoupen nejvýše jednou každý prvek z M může být zastoupen vícekrát Faktoriály a kombinační čísla.

n

!

n

(

n

 1 )(

n

 2 )...

3 .

2 .

1

n

!

n

(

n

 1 )(

n

 2 )(

n

k

)!

0 !

 1  

n k

  

n

!

k

!

(

n

k

)!

, 0 ≤

k

n, k

 N,

n

 N {1, 2 ,3, 4, 5} {1, 2} = {2, 1} {lichá čísla z M} je skupina 3. třídy {1, 2} se nerovná {2, 1} {lichá čísla z M} je skupina 3. třídy {1, 1, 2, 3, 5, 5}

  Pravidla pro po čítání s kombinačními čísly.

n k

    

n n

k

   

n

0     

n n

   1  

n k

    

n k

 1     

n k

  1 1   ,

k

n

Příklad.

  10 3    10 !

3 !

7 !

 10 .

9 .

8 3 .

2 .

1  10 .

3 .

4  120 Které přirozené číslo

k

vyhovuje rovnici

k k

+ 1   2 2,

k

 1

k

 2 (

k

2 (

k

 1 )!

 1 )!

 2 (

k k

!

 2 )!

 4  2

k

(

k

2  1 ) 

k

(

k

 1 ) 2  4

k

= 2, protože

k

 N 1     

k

2    4   5 5   ?

Variace.

Variace k té třídy z n prvků bez opakování

podmnožina základní množiny M s

n

prvky. Počet variací

k

třídy z

n

prvků bez opakování: je každá

uspořádaná

k

prvková

V k

(

n

)  (

n n

!

k

)!

Příklad.

, 0 ≤

k

n

,

k

 N,

n

 N.

M = {1,2,3} , určete počet dvojic bez opakování,které lze z této množiny vytvořit, pokud záleží na pořadí prvků.

V 2 (3): (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 3), (3, 1), (3, 2), tedy můžeme vytvořit 6 variací 2. Třídy z 6 prvků.

V

2 ( 3 )  3 !

 6 1 !

Příklad.

Jsou dány číslice 1, 2, 3, 4, 5, 6. Kolik 3-ciferných čísel z nich lze sestavit, jestliže se číslice neopakují a záleží na pořadí cifer.

V

3 ( 6 )  6 !

3 !

 6 .

5 .

4 .

 120

Variace k té třídy z n prvků s opakováním

podmnožina základní množiny M s

n

je každá

uspořádaná

k

prvková prvky, v níž se každý prvek může opakovat

k

krát. Počet variací

k

té třídy z

n

prvků s opakováním:

V k

/ (

n

) 

n k

,

k

 N,

n

 N.

Příklad.

Jsou dány číslice 1, 2, 3, 4, 5, 6. Kolik 3-ciferných čísel z nich lze sestavit, jestliže se číslice mohou opakovat a záleží na pořadí cifer.

V

3 / ( 6 )  6 3  216 Kombinace.

Kombinace k té třídy z n prvků bez opakování

je každá

k

prvková podmnožina základní množiny M s

n

prvky, v níž nezáleží na pořadí prvků. Počet kombinací

k

třídy z

n

prvků bez opakování:

C k

(

n

)   

n k

  , 0 ≤

k

n, k

 N,

n

 N

Příklad.

Kolik 4 tónových akordů lze zahrát z 7 tónů?

C

4 ( 7 )    7 4    7 !

4 !

3 !

 7 .

6 .

5  35 3 .

2

Kombinace k té třídy z n prvků s opakováním

je každá

k

prvková podmnožina základní množiny M s

n

Může opakovat

k

krát. prvky, v níž nezáleží na pořadí prvků a kde se každý prvek Počet kombinací

k

třídy z

n

prvků s opakováním:

C k

/ (

n

)   

n k

k

 1   ,

k

 N,

n

 N Příklad.

V obchodě mají 3 barvy příze v klubíčcích po 50 g. Potřebuji 500 g příze. Kolika způsoby mohu koupit 500g?

C

/ 10 ( 3 )    12 10    12 !

10 !

2 !

 66

Permutace.

Permutace bez opakování z n prvků

množiny.

je každé uspořádání

n

prvkové základní

P

(

n

) 

n

!

Příklad.

Kolik přesmyček lze vytvořit z písmen m, a, t, e, m, a, t, i, k, a?

P

(10) = 10! = 3628800 Binomická věta.

(

a

b

)

n

  

n

0  

a n b

0   

n

1  

a n

 1

b

1  ...

  

n n

  1 

a

1

b n

 1   

n n

 

a

0

b n

,

a

 R,

b

 R,

n

 N

k

tý člen řady:

A k

  

n k

 1  

a n

 (

k

 1 )

b k

 1

Pascalův trojúhelník.

(

a

b

) 1   1 0  

a

   1  1 

b

(

a

b

) 2   2 0  

a

2

b

0    2 1  

a

1

b

1    2 2  

a

2

b

2 (

a

b

) 3   3 0  

a

3

b

0    3 1  

a

2

b

1    3 2  

a

1

b

2    3 3  

a

0

b

3 (

a

b

) 4   4 0  

a

4

b

0    4 1  

a

3

b

1    4 2  

a

2

b

2    4 3  

a

1

b

3    4 4  

a

0

b

4 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 (

a

b

) 5   5 0  

a

5

b

0    5 1  

a

4

b

1    5 2  

a

3

b

2    5 3  

a

2

b

3    5 4  

a

1

b

4    5 5  

a

0

b

5 1 5 10 10 5 1

Příklad.

Který člen rozvoje následujícího výrazu neobsahuje

x

?

( 2

x

2

A k

    6

k

3

x

) 6 ,

x

 0  1   ( 2

x

2 ) 6  (

k

 1 ) ( 

x

3 )

k

 1    6

k

 1   2 7 

k x

2 ( 7 

k

) (  3 )

k

 1

x

1 

k A k

   6

k

  1  2 7 

k

(  3 )

k

 1

x

15  3

k

Pokud výraz neobsahuje

x

, pak

x

15-3

k

= 1, neboli 15 – 3

k

= 0.

Odtud

k

= 5.

Příklad.

 

n

0    

n

1    

n

2   ...

 

n

1    

n

 

n

je libovolné přirozené číslo nebo 0. Jedná se o binomickou větu, kde

a

=

b

 

n

0    

n

1    

n

2   ...

 

n n

1    

n

 

n

.

Důsledek.

 

n k

  udává počet všech

k

prvkových podmnožin

n

prvkové množiny (

k

= 0 je prázdná množina. Výše odvozený součet udává počet všech podmnožin

n

prvkové množiny.

n

prvková množina má tedy 2

n

podmnožin.

Cvičení.

1.

Jistý muž má 5 kabátů, 4 vesty a 6 kalhot. Kolika různými způsoby se může obléct?

2.

Kolik různých hodů lze provést třemi kostkami?

3.

Kolik různých šesticiferných čísel můžeme napsat z číslic 1,2,3,4,5,6 má-li se každá vyskytnout v čísle jen jednou?

4.

Které přirozené číslo vyhovuje rovnici : 

x

2 1     

x

0    1 2  

x

2   5.

Kterým kombinačním číslem je možno vyjádřit součet  

n

4     

n

5   6.

Zjednodušte: (

n

 1 )!

n

!

(

n n

!

 1 )!

7.

Zvětší-li se počet prvků o 2, zvětší se počet permutací bez opakování dvanáctkrát. Jaký byl původní počet prvků?

8.

Kolik různých „slov“ lze vytvořit použitím všech písmen slova automatizace?