Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 23. 12. 2009 21:34

Kein
Příspěvky: 42
Reputace:   
 

Počet sčítanců a pemutace

Zdravím vás,

Měl bych jednu prosbičku ohledně dvou příkladu - zadání zní:

1. Kolika různými způsoby lze číslo n napsat jako součet r celých kladných sčítanců, příčemž $n \ge r$ a záleží i na pořadí sčítanců v zápise.

2. Máme dvě zelené, dvě červené a dvě modré kostky stejné velikosti. Kolik různých (barevně odlišných) komínů z nich můžeme postavit? Na stavbu
    komínů je třeba vždy použít všechny kostky a kostky stejné barvy navíc nesmí sousedit.

U 1. příkladu jsem na to šel přes nuly a jedničky - podobné přihrádkám...čili vyšla mi pro jeden výběr jedna permutace s opakováním $P^'(r-1,n)={{(n+r-1)!} \over {n!(r-1)!}}$, která se rovná kombinaci s opakováním vzhledem k té pemutaci, tedy ${n+r-1} \choose {r-1}$.

Ovšem problém je v tom, že jsem přehlédl to, že se jedná a celé kladné sčítance, kam nepatří nula...no a s tím mám trochu problém.


U 2. příkladu jsem postupoval tak, že jsem použil permutaci s opakováním, tedy ${{n!} \over {k_1!k_2!..k_m!}}$. Vyšlo mi číslo 90, tu je ale problém, že nevím jak odečíst od tohoto číslo počet dvojic stejné barvy, které spolu nesmí sousedit.

Poradil by mi někdo jak bych měl postupovat?

Offline

 

#2 23. 12. 2009 22:56

zdenek1
Administrátor
Místo: Poděbrady
Příspěvky: 12436
Reputace:   897 
Web
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ Kein:
U 1. Budeš do přihrádek umisťovat $n-r$ "věcí". Myšlemka je, že když v každé přihrádce musí něco být, tak dáš nejprve do každé přihrádky 1 "věc" a teprve ten zbytek budeš rozdělovat tím tvým způsobem.


Pořádek je pro blbce, inteligent zvládá chaos!

Offline

 

#3 23. 12. 2009 23:10

check_drummer
Příspěvky: 5509
Reputace:   106 
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

1) Představím si číslo n jako n kuliček a vkládám (nebo nevkládám) mezi sousední dvě kuličky přihrádku. Kuličky mezi dvěma umístěnými přihrádkami tvoří jeden sčítanec. Možných pozic pro přihrádky je n-1 a všech možných rozmístění přihrádek (přihrádky oddělují jednotlivé sčítance)) je tedy počet všech r-1 prvkových kombinací, tedy ${n-1}\choose {r-1}$

Př: n=4, r=3, jedno z možných rozdělení na sčítance (0 = kulička, 1=přihrádka):
010010, tedy sčítance jsou 1 + 2 + 1

2) Na obecné řešení jsem bohužel nepřišel, tedy iterativně:
a) zkoumejme nejprve úlohu pro dvě barvy z, c a pro každou máme dvě kostky. Ty můžeme rozmístit takto (bez ohledu na pravidlo, že dvě kostičky stejné barvy spolu nesmí sousedit - toto pravidlo označím P):
  I) zzcc
  II) zccz
  III) zczc
(a symetricky pro c na prvním místě)
b) Přidejme k bodu a) dvě kostičky barvy m a necht první m kostička je na prvním místě. Analzujme potom konfiguraci, kdy na prvním místě je m, za nimi následují kostičky konfigurace aI) až aIII) mezi které je vložena druhá m kostička a zkoumejme počet možností:
  aI) (mzzcc) druhou modrou kostičku nelze nikam umístit aniž by bylo porušeno pravidlo P
  aII) (mzccz) druhou modrou kostičku je nutno umístit mezi dvě c kostičky
  aIII) (mzczc) zde je možno modrou kostičku umístit libovolně (4 možnosti)

Tedy celkově máme 5 možností. V bodě a) lze zaměnit kostičky z a c, tj. dostáváme 2x více možností, v bodě b) lze na první místo vložit každou ze tří barev - tj. dostáváme 3x víc možností, celkově tedy 6x více možností a tedy celkový počet komínů je 30.

Je zajímavé, že je to přesně 3x méně než 90, které vyšlo kolegu Keinovi (kdy se ignoruje pravidlo P). Otázka zní, zda je toto obecné pravidlo (3x méně komínů než v případě platnosti pravidla P) pokud zvyšujeme počet barev (a vždy máme od každé dvě kostičky) - pro dvě barvy to - viz bod a) - je splněno také. Pokud tomu tak je, byla by možná cesta ukázat to tak, že rozdělíme všechny možné komíny do skupin po 3, ve které právě jeden komín splnuje podmínku P.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#4 25. 12. 2009 13:02

check_drummer
Příspěvky: 5509
Reputace:   106 
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ check_drummer:

Pro výpočet počtu komínů lze sestavit rekurentní rovnici pro počet komínů T(k,2n) kde 2n je počet kostiček v komínu a k je počet kostiček stejné barvy, které spolu sousedí. Rešením je potom hodnota T(0,2n).

Jednoduše lze vidět:
$T(0,2)=0, T(1,2)=1$
$T(k,2n+2) = (T(k-1,2n) + T(k+1, 2n) + (2n-k)T(k,2n))(n+1), 0<=k<=n+1$
Pro nedefinované hodnoty T(k,2n) položme T(k,2n)=0.

Vyčíslením funkce T dostaneme výsledný počet komínů (pro 2, 4, 6, ... kostiček):
0, 2, 30, 840, 37560, 2458080, 221679360, ...


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#5 25. 12. 2009 16:21

Kein
Příspěvky: 42
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

Add bod 2: Pokud je tedy pocet 30 kominu spravny, slo by pro jednodussi pochopeni to udelat tak, ze - vezmu-li prvni kostku libovolne barvy ze 6 moznych, mam 6 moznosti jak ji umistit. Vezmu-li druhou od stejne barvy, pak mam uz jen 4 moznosti jak ji umistit. 6x4=24. Pro dalsi barvu mam uz jen 4 moznosti a pro druhou kostku stejne barvy jen jednu moznost. 4x1=4. Pro posledni dve kostky stejne barvy mam pro prvni 2 moznosti jak ji umistit a pro druhou uz jen jednu moznost. Tedy 2x1=2. Dohromady 24+4+2=30. Je tato ma uvaha spravna?

Offline

 

#6 25. 12. 2009 17:13

check_drummer
Příspěvky: 5509
Reputace:   106 
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

Kein napsal(a):

Add bod 2: ... Vezmu-li druhou od stejne barvy, pak mam uz jen 4 moznosti jak ji umistit....

Opravdu vždy? Co když první kostku neumístím na "okraj" komínu, ale doprostřed (tj. ne na okraj), pak můžu druhou kostku stejné barvy umístit jen na 3 místa. (Další část textu jsem zatím neanalyzoval, počkám, až vyřešíme tento zádrhel.)


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#7 25. 12. 2009 18:48

Kein
Příspěvky: 42
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ check_drummer:  tak s tim jsem nejak nepocital...

Tak vim ze maximalne muzu postavit 90 ruznebarevnych kominu.

Ale manualnim vypoctem mi vyslo, ze muze nastat 36 moznych variant, kdy minimalne 2 barvy stejneho druhu sousedi...
Stejnym spusobem mi vyslo, ze moznych variant kominu muze byt 84 aniz by dve barvy sousedily...

Jsem uz z toho jelen...

Offline

 

#8 25. 12. 2009 19:57

check_drummer
Příspěvky: 5509
Reputace:   106 
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ Kein::

Jakým způsobem jsi postupoval, když jsi obdržel počty 36 a 84? Při iterativní konstrukci (barvu po barvě) komínu je nutné si uvědomit, že pokud umístíš 4 kostičky, pak tyto ještě nemusí splňovat podmínku úlohy a teprve po umístění poslední dvojice kostiček se situace "spraví" tím, že umístíš kostičku "mezi" dvě kostičky se stejnou barvou. Zkus nejprve provést úvahu pro 4 kostičky.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#9 31. 12. 2009 00:48

Kein
Příspěvky: 42
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ check_drummer: Ještě jsem na to juknul a napadlo mě toto:

Pokud umístim dvě dvojice stejné barvy tak, aby stejné nesousedily, např. - ZČZČ, , potom další dvojici MM můžu u prvního prvku umístit nazačátek, nakonec a nebo mezi, teda 5 způsoby a druhej prvek už jen 4 způsoby.

5*4=20

Offline

 

#10 31. 12. 2009 01:18

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5710
Reputace:   215 
Web
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

já bych použil princip inklze a exkluze

Offline

 

#11 01. 01. 2010 15:07

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5710
Reputace:   215 
Web
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ Crystall: proč?

Offline

 

#12 01. 01. 2010 15:09

Crystall
Příspěvky: 30
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

mam taku dilemu a neviem ako sa dostat k vysledku. Kolko 8 clennych skupin sa da vytvorit z 20 clenov

Offline

 

#13 01. 01. 2010 15:13

Crystall
Příspěvky: 30
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

Konketne neviem ktore veci z kobinatoriky sa tohoto konkretne tykaju.definicie variacii su o niecom trochu inom aj permutacie su o niecom inom a som uz z toho jelen tak nevies nieco co mi mi mohlo pomoct?fakt ti budem vdacny

Offline

 

#14 01. 01. 2010 15:14 — Editoval Stýv (01. 01. 2010 15:16)

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5710
Reputace:   215 
Web
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ Crystall: $\begin{pmatrix}20\nl8\end{pmatrix}$
je to ta třetí možnost - kombinace;)

pro příště, když se chceš na něco zeptat, tak si prostě založ téma (ve vhodný sekci) a někdo ti odpoví

Offline

 

#15 01. 01. 2010 15:23

Crystall
Příspěvky: 30
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

pre overenie kym je tu niekto onlinne mozes mi zistit vysledok?please

Offline

 

#16 01. 01. 2010 15:26

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5710
Reputace:   215 
Web
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

↑ Crystall:
$\begin{pmatrix}20\nl8\end{pmatrix}$ (čti "dvacet nad osmi") není $\frac{20}8$ viz

Offline

 

#17 01. 01. 2010 15:34

Crystall
Příspěvky: 30
Reputace:   
 

Re: Počet sčítanců a pemutace

diki

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson