К справочнику

Сочетания с повторениями

Как считать неупорядоченные наборы, если каждый вид можно брать несколько раз.

Перед чтением

Что вы разберёте в этой статье

Как считать неупорядоченные наборы, если каждый вид можно брать несколько раз.

Простыми словами

Комбинаторика считает варианты без полного перечисления. Главные вопросы: важен ли порядок, разрешены ли повторения и сколько объектов выбирают.

Основные понятия
  • сочетания
  • повторения
  • шары и перегородки
Как читать формулы

Под каждой формулой дана расшифровка величин и условий. Сначала определите, что известно, затем проверьте ограничения и только после этого подставляйте числа.

Как закрепить

После теории решите три задачи: простую, среднюю и сложную. Подсказка, шаги решения и ответ открываются отдельно.

Раздел: Подсчёт вариантов · университетский уровень

Идея и определение

Сочетание с повторениями — набор заданного размера, в котором важны количества предметов каждого вида, но не порядок выбора. Два яблока и одна груша — тот же набор, что груша и два яблока. Предполагается, что каждый вид можно брать сколько угодно раз в пределах размера набора. Если в магазине осталась одна груша, стандартная формула уже не описывает задачу.

Для nn видов и kk предметов обозначим количества через x1,,xnx_1,\ldots,x_n. Нужно посчитать решения x1++xn=kx_1+\cdots+x_n=k в неотрицательных целых числах. Кодируем предметы kk звёздочками, а границы видов — n1n-1 перегородками. Соседние перегородки означают нулевое количество соответствующего вида. Всего n+k1n+k-1 позиций, из них выбираем kk под звёздочки.

Границы модели

Формула (n+k1k)\binom{n+k-1}{k} требует n1n\ge1. При k=0k=0 есть один пустой набор. Если каждого вида нужно хотя бы по одному, сначала выдаём по одному предмету, а затем распределяем оставшиеся knk-n; решение возможно лишь при knk\ge n. Это дополнительный комбинаторный материал, а не обязательная тема всех школьных классов.

Три примера

  1. Покупаем 4 пирожных трёх видов с неограниченным запасом. Наборы задаются тройками количеств; их (64)=15\binom{6}{4}=15, а не 343^4: последовательности покупок здесь не различаются.
  2. Распределяем 5 одинаковых жетонов между тремя подписанными коробками, пустые разрешены. Получаем (72)=21\binom{7}{2}=21 распределение. Коробки различимы, жетоны — нет.
  3. В каждую из трёх коробок кладём хотя бы один из 7 одинаковых жетонов. После обязательных трёх остаются четыре: (62)=15\binom{6}{2}=15 вариантов.

Типичные ошибки

Нельзя применять эту формулу к различимым жетонам: там нужно учитывать, какой именно жетон попал в коробку. Нельзя также считать все найденные наборы равновероятными без отдельной модели случайного выбора: подсчёт числа наборов сам по себе не задаёт вероятности.

Формула, смысл и ограничения

Главные формулы с расшифровкой

Cnk=(n+k1k)\overline C_n^k=\binom{n+k-1}{k}

Формула словами: Наборы из k предметов n видов: порядок не важен, запасы не ограничены; n ≥ 1, k ≥ 0.

Как применять: Ответьте на три вопроса об порядке, повторениях и размере выбора, после чего выберите перестановки, размещения, сочетания или правило умножения.

От формулы к наблюдению

Попробуйте самостоятельно

Измените параметры и сопоставьте расчёт с результатами случайного эксперимента.

От простого к сложному

Проверьте себя

Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.

Простой

Сколько наборов из 3 конфет двух видов можно составить при неограниченном запасе?

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Средний

Сколько способов распределить 6 одинаковых фишек по 4 подписанным коробкам, разрешая пустые?

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Сложный

Сколькими способами распределить 8 одинаковых жетонов по 3 подписанным коробкам, чтобы ни одна не была пустой?

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Закрепите прочитанное коротким тестом

Три уровня сложности, без подсказок и ответов до завершения.

Пройти тест по статье

Источники и соглашения

Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.