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.
Комбинаторика считает варианты без полного перечисления. Главные вопросы: важен ли порядок, разрешены ли повторения и сколько объектов выбирают.
- сочетания
- повторения
- шары и перегородки
Под каждой формулой дана расшифровка величин и условий. Сначала определите, что известно, затем проверьте ограничения и только после этого подставляйте числа.
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 видов и предметов обозначим количества через . Нужно посчитать решения в неотрицательных целых числах. Кодируем предметы звёздочками, а границы видов — перегородками. Соседние перегородки означают нулевое количество соответствующего вида. Всего позиций, из них выбираем под звёздочки.
Границы модели
Формула требует . При есть один пустой набор. Если каждого вида нужно хотя бы по одному, сначала выдаём по одному предмету, а затем распределяем оставшиеся ; решение возможно лишь при . Это дополнительный комбинаторный материал, а не обязательная тема всех школьных классов.
Три примера
- Покупаем 4 пирожных трёх видов с неограниченным запасом. Наборы задаются тройками количеств; их , а не : последовательности покупок здесь не различаются.
- Распределяем 5 одинаковых жетонов между тремя подписанными коробками, пустые разрешены. Получаем распределение. Коробки различимы, жетоны — нет.
- В каждую из трёх коробок кладём хотя бы один из 7 одинаковых жетонов. После обязательных трёх остаются четыре: 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
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.
Сколько наборов из 3 конфет двух видов можно составить при неограниченном запасе?
Сколько способов распределить 6 одинаковых фишек по 4 подписанным коробкам, разрешая пустые?
Сколькими способами распределить 8 одинаковых жетонов по 3 подписанным коробкам, чтобы ни одна не была пустой?
Источники и соглашения
Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.