- •Орієнтовні теоретичні питання до іспиту з курсу “Комп’ютерна дискретна математика”
- •1 Семестр 2012-2013 навчального року викл. Кублій л.І.
- •Типи задач, які подано в екзаменаційних білетах (аналогічні задачі розв’язуються на практичних заняттях і подано в домашніх завданнях)
- •Властивості операцій над множинами
- •Основна література.
- •Розміщення з повтореннями
- •Перестановки
- •Сполуки (комбінації)
- •Сполуки (комбінації) з повтореннями
- •Кількість способів розбиття множини́ на підмножи́ни
- •Формула включень і виключень
- •Метод математичної індукції
- •Домашнє завдання до теми “Основи комбінаторики.
- •Декартів добуток множин
- •Потужність множини. Рівнопотужні множини
- •Спеціальні бінарні відношення на множині
- •Замикання відношення
- •Перетворення формул в днф і кнф. Поліноми Жегалкіна
- •4. Метод перетворення вектора значень функції до вектора коефіцієнтів полінома Жегалкіна.
- •Функціональна повнота
- •1 Дослідження повноти системи шляхом зведення до повної системи.
- •3 Лінійність функції
- •4 Критерій Поста
- •5 Виділення базису повної системи: метод Петрика
- •Побудова тупикових, мінімальних, найкоротших днф
- •Ейлерові цикли
- •Префіксна й постфіксна форми запису виразів
Сполуки (комбінації) з повтореннями
Нехай множина містить різні елементи і з її елементів утворюють набори з однаковою кількістю елементів, повторюючи ці елементи будь-яку кількість разів, але при цьому порядок елементів не враховується.
● Правило обчислення кількості сполук з повтореннями. Якщо із n різних елементів множини утворювати m-елементні набори, в кожен з яких кожен вибраний елемент може входити будь-яку кількість разів (тобто від 0 до m разів) і порядок елементів у яких не враховується, то кількість таких наборів буде:
,
при цьому можливо, що . ●
Якщо із n різних
елементів множини утворювати m-елементні
набори (причому
),
в кожен з яких кожен вибраний елемент
може входити хоч би один раз (тобто
не менше одного разу) і порядок елементів
у яких не враховується, то кількість
таких наборів буде:
.
► Задача 1. Серед чотирьох учасників конкурсу визначають переможця в кожній з двох номінацій і нагороджують його медаллю загального зразка. Скільки є можливих варіантів розподілу медалей між фіналістами?
Розв’язання.
I спосіб (користуючись формулою
обчислення кількості сполук з
повтореннями). Відповідно до умови
задачі кожен із фіналістів може одержати
дві медалі, одну медаль або жодної (тобто
від 0 до 2 медалей). У даній задачі
,
.
Отже, для знаходження кількості всіх
можливих варіантів можна скористатися
формулою обчислення кількості сполук
з повтореннями:
.
II спосіб (користуючись звичайним перебором варіантів). Переможцями в кожній з двох номінацій можуть бути різні учасники або той самий. Позначимо учасників конкурсу A, B, C, D. Тоді можливими комбінаціями розподілу медалей (без врахування порядку) будуть такі:
AA, BB, CC, DD, AB, AC, AD, BC, BD, CD.
Їх є 10. ◄
► Задача 2. Троє співробітників мають виконати сім однакових завдань. Скільки існує способів розподілу цих завдань, якщо кожен співробітник має виконати хоч би одне завдання?
Розв’язання.
I спосіб (користуючись спеціальною
формулою). Відповідно до умови задачі
є
співробітники і
завдань. то для обчислення кількості
всіх можливих варіантів можна скористатися
формулою:
.
II спосіб
(користуючись формулою обчислення
кількості сполук з повтореннями).
Оскільки кожен співробітник має виконати
хоч би одне завдання, то обов’язково
кожен співробітник виконає по одному
завданню, а решту
завдання можна розподілити між ними
способами.
III спосіб (користуючись звичайним перебором варіантів). Позначимо співробітників: A, B, C. Тоді можливими комбінаціями розподілу виконання завдань (без врахування порядку) будуть такі:
AВСAААА, AВСAААВ, AВСAААС, AВСAАВВ, AВСAАВС,
AВСAАСС, AВСAВВВ, AВСAВВС, AВСAВСС, AВСAССС,
AВСВВBB, AВСВВBС, AВСВВСС, AВСВССС, AВСССCC.
Їх є 15. ◄
Кількість способів розбиття множини́ на підмножи́ни
Нехай множина містить різні елементи і ця множина розбивається на кілька непорожніх підмножин.
► Задача 1.
У групі є 13 студентів. Для проведення
лабораторних робіт треба утворити 3
підгрупи, відповідно по 4, 4 і 5 чоловік.
Скількома способами можна це зробити?
(
).,
а потім ці підгрупи розподілити між 3
викладачами (
)?
Розв’язання.
При утворенні першої підгрупи треба із
13 студентів вибрати 4. Це можна зробити
способами. Для утворення другої підгрупи
треба із 9 студентів (оскільки в першу
підгрупу вже відібрано 4 студентів)
вибрати 4. Це можна зробити
способами. Для утворення третьої підгрупи
треба із 5 студентів (оскільки в першу
і другу підгрупи вже відібрано 4+4=8
студентів) вибрати 5. Це можна зробити
способом.
Оскільки виконується послідовно складне завдання, то для знаходження загальної кількості способів утворення підгруп скористаємося правилом добутку:
.
◄
● Правило обчислення кількості способів розбиття множини на підмножини. Кількість способів, якими можна розбити n-елементну множину на k підмножин відповідно з , , …, елементами (де ), становить
.
●
Зауваження 2.
Розбиття, в яких підмножини повторюються,
але розміщені в різному порядку,
наприклад,
і
— різні. Це можливо лише в тому випадку,
коли утворювані підмножини містять
однакову кількість елементів, тобто
мають однакові обсяги.
Зауваження 3. Послідовність утворення підмножин на загальну кількість розбиттів не впливає.
● Правило
обчислення кількості способів одночасного
утворення різних підмножин (без врахування
їхнього порядку). Нехай із n-елементної
множини одночасно утворюється k
підмножин (без врахування їхнього
порядку) відповідно з
,
,
…,
елементами (де
),
серед яких деякі підмножини мають
однакову кількість елементів, причому
з певною однією кількістю елементів є
підмножин, з іншою —
,
…, ще з іншою —
,
тоді кількість способів утворення таких
підмножин становить:
. ●
Задача 15. Для
чергування в бібліотеці із 15 співробітників
кафедри протягом п’яти робочих днів
вибирають по три. Скільки існує різних
варіантів чергування, якщо кожен
співробітник чергує лише один раз?
=168168000.
Скільки таких груп можна утворити
=1401400?
