Kombinatoryka – sprawdzian

Przeczytaj treść zadania, spróbuj rozwiązać je samodzielnie, a następnie rozwiń rozwiązanie. Każdy przykład jest wyjaśniony krok po kroku.

Zadanie 1Ustawienia w kolejności

Pięciu znajomych pojechało na obóz. Każdego dnia pobytu pokonywali trasę idąc gęsiego, ale za każdym razem w innym szyku. Ile dni trwał obóz?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Co jest ważne?

Pięciu znajomych idzie jeden za drugim. Zmiana miejsc choćby dwóch osób daje nowy szyk. Liczymy więc ustawienia pięciu różnych osób w kolejności.

2

Pierwsze miejsce

Na początku może stanąć dowolna z 5 osób.

3

Pozostałe miejsca

Na drugie miejsce zostają 4 osoby, na trzecie 3, na czwarte 2, na ostatnie 1. Wybory następują kolejno, więc mnożymy ich liczby.

5 · 4 · 3 · 2 · 1 = 5! = 120

Odpowiedź: 120 możliwych szyków, czyli maksymalnie 120 dni bez powtórzenia ustawienia.

Ważne: Uwaga do treści: samo stwierdzenie, że szyk był każdego dnia inny, oznacza jedynie, że obóz trwał nie więcej niż 120 dni. Aby odpowiedzieć „dokładnie 120 dni”, należałoby dopisać, że wykorzystano wszystkie możliwe ustawienia. W szkolnym zamyśle przyjmuje się właśnie 120.
Zadanie 2Permutacje

Ile różnych słów można ułożyć, przestawiając litery wyrazu ZDANIE?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Sprawdzamy litery

Wyraz ZDANIE ma 6 liter: Z, D, A, N, I, E. Wszystkie są różne i każdej używamy dokładnie raz.

2

Wybieramy kolejne litery

Na pierwszym miejscu możemy postawić 6 liter, na drugim 5, na trzecim 4, potem 3, 2 i 1.

3

Mnożymy możliwości

Kolejność ma znaczenie: na przykład ZDANIE i DZANIE są dwoma różnymi układami liter. „Słowo” w tym zadaniu oznacza dowolny układ liter, niekoniecznie istniejący wyraz.

6 · 5 · 4 · 3 · 2 · 1 = 6! = 720

Odpowiedź: 720 różnych układów liter.

Ważne: Nie stosujemy 6⁶, ponieważ oznaczałoby to możliwość wielokrotnego używania tej samej litery, np. ZZZZZZ, co jest niedozwolone.
Zadanie 3Wybory z powtórzeniami

Rzucamy czterema kostkami do gry. Ile jest możliwych wyników tego doświadczenia?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Wynik jednej kostki

Na każdej zwykłej kostce może wypaść jedna z 6 liczb: 1, 2, 3, 4, 5 lub 6.

2

Cztery kostki

Pierwsza kostka ma 6 wyników, druga także 6, trzecia 6 i czwarta 6. Wyniki mogą się powtarzać, np. (2, 2, 2, 2).

3

Stosujemy zasadę mnożenia

Każdy wynik pierwszej kostki można połączyć z każdym wynikiem pozostałych trzech kostek. Rozróżniamy, na której kostce wypadła dana liczba.

6 · 6 · 6 · 6 = 64 = 1296

Odpowiedź: 1296 możliwych wyników.

Zadanie 4Bez powtórzeń i bez zera na początku

Ile jest wszystkich liczb 6-cyfrowych o różnych cyfrach?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Pierwsza cyfra

Liczba ma być sześciocyfrowa, zatem nie może zaczynać się od 0. Do wyboru są cyfry od 1 do 9, czyli 9 możliwości.

2

Druga cyfra

Teraz możemy użyć cyfry 0, ale nie możemy powtórzyć pierwszej cyfry. Spośród 10 cyfr jedna jest już zajęta, więc zostaje 9 możliwości.

3

Dalsze cztery cyfry

Za każdym razem odrzucamy cyfry już użyte. Na kolejnych miejscach jest odpowiednio 8, 7, 6 i 5 możliwości.

4

Wynik

Mnożymy możliwości dla wszystkich sześciu miejsc, ponieważ każdy wybór tworzy dalsze warianty.

9 · 9 · 8 · 7 · 6 · 5 = 136 080

Odpowiedź: 136 080 liczb sześciocyfrowych o różnych cyfrach.

Ważne: Błąd ze zdjęcia polega na dopuszczeniu 10 możliwości na drugim miejscu mimo zakazu powtarzania cyfr. Po wyborze pierwszej cyfry pozostaje już tylko 9 dostępnych cyfr.
Zadanie 5Wybór kolorów bez powtórzeń

Ile można wykonać chorągiewek złożonych z trzech poziomych pasów, z których każdy jest innego koloru, jeśli dysponujemy materiałami o 7 różnych barwach?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Górny pas

Na pierwszy pas można wybrać dowolny z 7 kolorów.

2

Środkowy pas

Ma mieć inny kolor niż górny, więc pozostaje 6 kolorów.

3

Dolny pas

Musi się różnić od dwóch wcześniejszych, więc pozostaje 5 kolorów.

4

Dlaczego mnożymy?

Dla każdego wyboru koloru górnego pasa mamy 6 wyborów środkowego, a do każdego z nich 5 wyborów dolnego. Kolejność pasów zmienia chorągiewkę.

7 · 6 · 5 = 210

Odpowiedź: 210 różnych chorągiewek.

Zadanie 6Wybory z powtórzeniami

Na peronie czeka na pociąg 5 osób. Nadjeżdża skład złożony z 4 wagonów. Ile jest możliwych sposobów rozmieszczenia tych osób w pociągu, jeśli każda z osób może wsiąść do dowolnego wagonu?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Pierwsza osoba

Może wybrać jeden z 4 wagonów.

2

Każda kolejna osoba

Także może wybrać dowolny z 4 wagonów. To, że do wagonu weszła już inna osoba, nie blokuje tego wagonu.

3

Wszystkie osoby

Mamy 5 odrębnych osób, a dla każdej z nich niezależnie 4 możliwości. Zatem mnożymy piątkę czynników równych 4.

4 · 4 · 4 · 4 · 4 = 45 = 1024

Odpowiedź: 1024 sposoby rozmieszczenia osób w wagonach.

Ważne: Dlaczego 4⁵, a nie 5⁴? Liczba 4 to możliwości dla jednej osoby, a liczba 5 to liczba osób podejmujących wybór.
Zadanie 7Podział na przypadki

W urnie jest 8 kul białych, 2 czarne i 1 zielona. Ile jest możliwych sposobów wyboru dwóch kul z tej urny, tak by kule były różnych kolorów?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Jakie kolory mogą się pojawić?

Dwie kule mają mieć różne kolory. Możliwe są dokładnie trzy pary kolorów: biały–czarny, biały–zielony i czarny–zielony.

2

Biała i czarna

Białą kulę można wybrać na 8 sposobów, a czarną na 2 sposoby. Razem 8 · 2 = 16 par.

3

Biała i zielona

Można wybrać jedną z 8 białych kul oraz jedyną zieloną. Razem 8 · 1 = 8 par.

4

Czarna i zielona

Można wybrać jedną z 2 czarnych kul oraz jedyną zieloną. Razem 2 · 1 = 2 par.

5

Dodajemy przypadki

Przypadki nie nakładają się na siebie, a kolejność wyjmowania kul nie ma znaczenia. Dodajemy zatem ich liczby.

8 · 2 + 8 · 1 + 2 · 1 = 16 + 8 + 2 = 26

Odpowiedź: 26 sposobów wyboru dwóch kul różnych kolorów.

Ważne: Liczymy wybory konkretnych kul, nawet jeśli mają ten sam kolor. Gdyby pytano wyłącznie o pary kolorów, byłyby tylko 3. Tutaj standardowo chodzi o wybór dwóch spośród 11 kul.
Zadanie 8Dwie grupy ustawień

Na ile sposobów można ustawić w kolejce 3 kobiety i 6 mężczyzn, jeśli mężczyźni stoją na początku kolejki?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Kto stoi z przodu?

Pierwszych 6 miejsc muszą zajmować mężczyźni, a ostatnie 3 miejsca kobiety. Nie wolno mieszać obu grup.

2

Ustawienie mężczyzn

Sześciu różnych mężczyzn można przestawić na 6! = 720 sposobów.

3

Ustawienie kobiet

Trzy różne kobiety można przestawić na 3! = 6 sposobów.

4

Łączymy ustawienia

Do każdego ustawienia sześciu mężczyzn można dobrać dowolne ustawienie trzech kobiet, dlatego mnożymy.

6! · 3! = 720 · 6 = 4320

Odpowiedź: 4320 ustawień w kolejce.

Zadanie 9Pary drużyn i mecze rewanżowe

W rozgrywkach piłkarskiej ekstraklasy występuje 14 zespołów. W jednym sezonie każda drużyna rozgrywa z każdą mecz i rewanż. Do ilu pojedynków dochodzi w ciągu sezonu w tych rozgrywkach?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Wybieramy pierwszą drużynę

Możemy wybrać dowolny z 14 zespołów.

2

Wybieramy rywala

Dla pierwszego zespołu dostępnych jest 13 pozostałych zespołów. Otrzymujemy 14 · 13 = 182 uporządkowane wskazania drużyn.

3

Nie liczymy tej samej pary dwa razy

Pary A–B i B–A oznaczają tę samą parę rywali, dlatego dla liczby par dzielimy przez 2: 182 : 2 = 91.

4

Mecz i rewanż

Każda z 91 par rozgrywa 2 mecze. Mnożymy 91 · 2.

(14 · 13 : 2) · 2 = 91 · 2 = 182

Odpowiedź: 182 mecze w sezonie.

Ważne: Druga metoda: każda drużyna gra 13 · 2 = 26 meczów. Wszystkie drużyny mają łącznie 14 · 26 = 364 występy w meczach. Każdy mecz liczy się w ten sposób dwa razy (dla obu drużyn), więc 364 : 2 = 182.
Zadanie 10Jedna ustalona cyfra

Ile jest liczb czterocyfrowych, w których cyfrą dziesiątek jest 7?

Rozwiń rozwiązanie krok po kroku
1

Cyfra tysięcy

Nie może być zerem, bo liczba ma być czterocyfrowa. Mamy 9 możliwości: 1–9.

2

Cyfra setek

Może być dowolna od 0 do 9, więc mamy 10 możliwości.

3

Cyfra dziesiątek

Z treści wiemy, że musi być równa 7. Jest więc tylko 1 możliwość.

4

Cyfra jedności

Może być dowolna od 0 do 9, co daje 10 możliwości.

5

Mnożymy

Nie ma zakazu powtarzania cyfr, więc 7 może pojawić się także w innych miejscach.

9 · 10 · 1 · 10 = 900

Odpowiedź: 900 liczb czterocyfrowych.

Chcesz przerobić ten temat na spokojnie?

Umów bezpłatną lekcję próbną — wytłumaczę Ci wszystko krok po kroku.

Umów lekcję próbną