Сколько различных слов можно составить переставляя буквы слова комбинаторика

Лекции по дискретной математике / Лекция 4.Комбинаторика (прод)

Иногда требуется переставлять предметы, некоторые из которых неотличимы друг от друга. Рассмотрим такой вариант перестановок, который называется перестановками с повторениями.

Пусть имеется n₁ предметов 1-го типа, n₂ предмета 2-го, n_k пред­метов k-го типа и при этом n₁ + n₂ + … + n_k = n. Количество разных перестановок предметов:

(5)

Для обоснования сначала будем переставлять n предметов в предположении, что они все различны. Число таких перестановок равно n!

Затем заметим, что в любой выбранной перестановке пере­становка n₁ одинаковых предметов не меняет комбинации, аналогично перестановка n₂ одинаковых предметов также не меняет комбинации и т. д. Поэтому получаем выражение (5).

Задача. Сколькими способами можно расставить белые фигуры на первой линии шахматной доски?

Решение. На первой линии могут находиться король, ферзь, 2 ладьи, 2 коня и 2 слона. Без учета общепринятых шахматных правил образуются кортежи длины 8, имеющие указанный состав (1, 1, 2, 2, 2). Тогда число перестановок с размещениями найдем по формуле (5):

Задача. Сколько разных слов можно составить из всех букв слова МАТЕМАТИКА?

Решение. Имеем следующее количество разных букв: М – 2, А – 3, Т – 2, Е – 1, И – 1, К – 1. Всего 10 букв.

Т.о., образуются кортежи длины 10, имеющие указанный состав (2, 3, 2, 1, 1, 1). Число перестановок с размещениями найдем по формуле (5):

Задача. В магазине продается 4 сорта пирожных: бизе, эклеры, песочные, наполеоны. Сколькими способами можно выбрать 7 пирожных?

Решение. Каждая покупка – это выборка из 4 элементов по 7, причем с повторениями, так как 4 < 7. Порядок следования сорта пирожных внутри выборки не важен. Следовательно, число таких покупок равно числу всех сочетаний с повторениями:

Задача. У врача 3 таблетки одного лекарства, 2 таблетки – другого и 4 таблетки – третьего. Сколькими способами он может распределить прием имеющихся таблеток по одной в день?

Решение. Порядок приёма таблеток важен. Есть повторяющиеся таблетки. Общее число таблеток 3 + 2 + 4 = 9 равно числу дней приема лекарств. Решение задачи сводится к нахождению числа всех перестановок с повторениями из 9 элементов:

Задача. Сколько различных слов можно получить перестановкой букв слова огород так, чтобы три буквы «о» не стояли бы рядом?

Решение. Общее количество различных слов, полученных перестановкой букв слова огород, равно

Если в каком-то слове все три буквы «о» стоят рядом, то тройную «о» можно считать единым символом, и количество слов, в которых три буквы «о» стоят рядом, равно Р(4) = 4! =24.

В итоге получаем: 120 — 24 = 96.

Задача. Найти разложение (a+b) 6 , используя треугольник Паскаля.

Задача. Написать разложение бинома (x–2y) 5 .

Задача. Найти наибольший член разложения бинома .

Задача. Из данной пропорции найти x и y.

Записав отдельно отношение первого члена пропорции ко второму и второго к третьему, после сокращения получим:

В силу условия задачи мы приходим к системе:

13. Перестановки с повторениями

При перестановке букв в слове «толпа» получается P5 = 5! = 120 «слов». Если же переставлять буквы в слове «топот», то получится меньше различных «слов», потому что ни перестановка двух букв «т», ни перестановка двух букв «о» не изменяют «слова»; всего перестановок в данном случае будет . Мы имеем здесь дело с перестановками с повторениями.

Общую задачу сформулируем следующим образом.

Имеется n элементов k различных типов: n1 элементов первого типа, n2 элементов второго типа, …, nk элементов k-го типа, . Сколько можно составить различных перестановок из этих элементов?

Число перестановок c повторениями обозначают . Сколько же их? Если бы все элементы были различны, то число перестановок равнялось бы n!. Но из-за того, что некоторые элементы совпадают, получится меньшее число перестановок. В первой группе элементы (первого типа) можно переставлять друг с другом n1! способами. Но так как все эти элементы одинаковы, то перестановки ничего не меняют. Точно также ничего не меняют n2! перестановок элементов во второй группе и т. д. Перестановки элементов в разных группах можно делать независимо друг от друга. Поэтому (из принципы умножения) элементы можно переставлять друг с другом способами так, что она остаётся неизменной.

Число различных перестановок с повторениями, которые можно составить из данных элементов, равно

, (11.1) где .

Замечание. Отметим, что формула числа сочетаний из n элементов по k элементов совпадает с формулой для числа перестановок с повторениями из k элементов одного типа и n–k элементов другого типа:

.

Пример 11.1. Сколькими способами можно нанизать на нить 4 зеленых, 5 синих и 6 красных бус?

Решение. Речь идет об отыскании числа перестановок с повторениями, которые можно сделать из k1=4 элементов первого типа (зеленых бус), k2=5 элементов второго типа (синих бус) и k3=6 элементов третьего типа (красных бус). По формуле (6) получаем

.

Пример 11.2. У мамы было 2 одинаковых яблока, 3 одинаковых груши и 4 одинаковых апельсина. Каждый день она давала ребенку по одному фрукту. Сколькими способами она могла это сделать?

Решение. Данная задача есть задача на отыскание числа перестановок с повторениями:

.

Пример 11.3. Сколько различных браслетов можно сделать из пять одинаковых изумрудов, шести одинаковых рубинов и семи одинаковых сапфиров (в браслет входят все 18 камней)?

Решение. Камни можно переставлять P(5, 6, 7) способами. При циклических перестановках и при зеркальном отражении браслет остается неизменным. В результате получаем

.

Пример 11.4. Сколько способами можно переставлять буквы слова «огород» так, чтобы: а) три буквы «о» не стояли рядом? б) если запрещается, чтобы две буквы «о» стояли рядом?

Решение. а) Буквы данного слова можно переставлять P(3,1,1,1) способами. Если три буквы «о» стоят рядом, то их можно считать за одну букву. Тогда буквы можно переставлять 4! Способами. Вычитая этот результат из предыдущего, получим

.

Б) Сначала расставляем согласные (3! способов). Для трёх букв «о» остаётся 4 места, и их можно расставить способами. Всего получаем способа.

11.1. Сколькими способами можно расположить в ряд две зелёные и четыре красные лампочки?

Ответ: .

11.2. Десять человек надо разбить на три группы соответственно по 2, 3, 5 человек в группе. Сколькими способами можно это сделать?

Ответ: .

11.3. Сколькими способами можно упаковать девять различных книг в трёх бандеролях соответственно по два три, четыре книги в каждой бандероли?

Ответ: .

11.4. Группу командировочных из восьми человек требуется расселить в три комнаты, из которых две трёхместные и одна двухместная. Сколько вариантов расселения возможно?

Ответ: .

11.5. Сколько различных слов можно получить, переставляя буквы в следующих исходных словах: а) академия, б) электротехника, в) молокопродукт?

Ответ: .

11.6. Сколькими способами можно разделить 12 предметов между тремя студентами, чтобы каждому досталось ровно по четыре предмета?

Ответ: .

11.7. Для премий на математической олимпиаде выделено 3 экземпляра одной книги, 4 экземпляра другой и 8 экземпляров третьей. Сколькими способами могут быть распределены эти премии между 30 участниками олимпиады, если каждому вручается не более одной книги?

Ответ: .

11.8. Сколькими способами можно переставить буквы слова «обороноспособность» так, чтобы две буквы «о» не шли подряд?

Ответ: .

11.9. Сколькими способами можно переставить буквы слова «каракули» так, чтобы никакие две гласные не стояли рядом?

Ответ: Гласные можно переставлять P(2,1,1)=12 способами, Аналогично, P(2,1,1)=12 способами можно расставить согласные буквы. Если согласные уже расставлены, то для гласных останется 5 мест. Поэтому места для них можно выбрать способами. Всего способов.

комбинаторика — Сколько различных слов можно составить, переставляя буквы слова "математика"?

Используя формулу числа разбиений получаем $%\frac<10!><2!3!2!1!1!1!>=151200$% слов. Почему используем формулу числа разбиений? Что получается не так, когда считаем число размещений?

задан 30 Июн ’14 2:02

2 ответа

В слове есть одинаковые буквы. Если бы они были все разные, то ответом было бы $%10!$%. А когда есть одинаковые буквы, то надо делить на факториалы, потому что перестановки одинаковых букв ни на что не влияют. Скажем, буква M встречается дважды, и если представить себе вместо неё буквы $%M_1$% и $%M_2$%, то их можно переставлять $%2!$% способами, что уменьшает их количество в 2 раза. Для букв $%A_1$%, $%A_2$%, $%A_3$% происходит уменьшение в $%3!$% раз, и так далее.

отвечен 30 Июн ’14 3:09

Из слова МОСКВА можно составить: оса,коса,воск, сок, квас, сова, сак,мак,мова, сом, Омск, кома.

отвечен 12 Окт ’18 20:45

@lubanka55: это совсем о другом. В математической задаче речь идёт обо всех буквосочетаниях, в том числе бессмысленных с точки зрения русского языка. Типа АВКМОС. Причём буквы используются все. А языковая игра — это отдельная вещь. Список, кстати, в этом смысле можно пополнить.

Здравствуйте

Математика — это совместно редактируемый форум вопросов и ответов для начинающих и опытных математиков, с особенным акцентом на компьютерные науки.

Сколько различных слов можно составить переставляя буквы слова комбинаторика

Слово – любая конечная последовательность букв русского алфавита. Выясните, сколько различных слов можно составить из слов
а) ВЕКТОР;
б) ЛИНИЯ;
в) ПАРАБОЛА;
г) БИССЕКТРИСА;
д) МАТЕМАТИКА.

Решение

а) Так как все буквы слова различны, то всего можно получить 6! слов (см. задачу 60371).

б) Первый способ. В этом слове две буквы И, а все остальные буквы разные. Временно будем считать разными и буквы И, обозначив их через И₁ и И₂. При этом предположении получится 5! = 120 разных слов. Однако те слова, которые получаются друг из друга перестановкой букв И₁ и И₂, на самом деле одинаковы. Таким образом, полученные 120 слов разбиваются на пары одинаковых. Поэтому разных слов всего 120 : 2 = 60.

Второй способ. Два места для буквы И можно выбрать = 10 способами. Остальные 3 буквы можно переставлять по 3 оставшимся местам 3! способами. Итого 6·10 = 60 слов.

в) Аналогично б) получим слов.

г) Первый способ. В этом слове три буквы С и две буквы И. Считая все буквы различными, получаем 11! слов. Отождествляя слова, отличающиеся лишь перестановкой букв И, но не С, получаем слов. Отождествляя теперь слова, отличающиеся перестановкой букв С, получаем окончательный результат .

Второй способ. Три места для буквы С можно выбрать способами, 2 места из 8 оставшихся для буквы И способами. Осталось 6 букв на 6 мест. Всего получаем слов.

д) Аналогично г) получаем слов.

Ответ

а) 6! = 720; б) 60; в) 6720; г) 11! : 12 = 3326400; д) 10! : 24 = 1511200 слов.