Пример №3 В морозилке лежат пять порций мороженого от различных фирм. Сколькими способами можно выбрать порядок их съедения?
Решение Пусть первому мороженому соответствует цифра 1, второму – цифра 2 и так далее. Мы получим множество U={1,2,3,4,5}, которое будет представлять содержимое морозилки. Порядок съедения может быть таким: (2,1,3,5,4) или таким: (5,4,3,1,2). Каждый подобный набор есть (5,5)-выборка. Она будет упорядоченной и без повторений. Иными словами, каждая такая выборка есть перестановка из 5 элементов исходного множества. Согласно формуле (3) общее количество этих перестановок таково:
P5=5!=120.
Следовательно, существует 120 порядков выбора очередности съедения.
Ответ: 120.
Перестановки с повторениями Перестановка с повторениями – упорядоченная (n,k)-выборка с повторениями, в которой элемент a1 повторяется k1 раз, a2 повторяется k2 раза так далее, до последнего элемента ar, который повторяется kr раз. При этом k1+k2+…+kr=k.
Общее количество перестановок с повторениями определяется формулой:
Pk(k1,k2,…,kr)=k!k1!⋅k2!⋅…⋅kr!(4)
Пример №4 Слова составляются на основе алфавита U={a,b,d}. Сколько различных слов из семи символов может быть составлено, если в этих словах буква "a" должна повторяться 2 раза; буква "b" – 1 раз, а буква "d" – 4 раза?
Решение Вот примеры искомых слов: "aabdddd", "daddabd" и так далее. Буквы каждого слова образуют (3,7)-выборку с повторениями: (a,a,b,d,d,d,d), (d,a,d,d,a,b,d) и т.д. Каждая такая выборка состоит из двух элементов "a", одного элемента "b" и четырёх элементов "d". Иными словами, k1=2, k2=1, k3=4. Общее количество повторений всех символов, естественно, равно объёму выборки, т.е. k=k1+k2+k3=7. Подставляя эти данные в формулу (4), будем иметь:
P7(2,1,4)=7!2!⋅1!⋅4!=105.
Следовательно, общее количество искомых слов равно 105.
Ответ: 105.
Сочетания без повторений из n элементов по k
Сочетание без повторений из n элементов по k – неупорядоченная (n,k)-выборка без повторений.
Общее количество сочетаний без повторений из n элементов по k определяется формулой:
Ckn=n!(n−k)!⋅k!(5)