کار در کلاس ۱ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
۱. به چند طریق میتوان با ارقام $\mathbf{1}$ تا $\mathbf{9}$، عددی $\mathbf{5}$ رقمی ساخت؟ (تکرار مجاز نیست.)
$$\overline{\dots} \quad \overline{8} \quad \overline{\dots} \quad \overline{\dots} \quad \overline{5} \quad \to \text{روش اول: تعداد انتخابها}$$
$$\to \dots \times 8 \times \dots \times \dots \times 5$$
$$\text{روش دوم: } \text{P}(9, \dots) = \frac{9!}{(9 - \dots)!} = \dots$$
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس ۱ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
این تمرین مربوط به مفهوم **جایگشت $\mathbf{r}$ تایی از $\mathbf{n}$ شیء** است. ما باید $\mathbf{5}$ رقم ($\mathbf{r=5}$) را از بین $\mathbf{9}$ رقم متمایز ($\\mathbf{n=9}$) انتخاب کنیم و چون ترتیب قرارگیری ارقام یک عدد اهمیت دارد، از جایگشت استفاده میکنیم.
### ۱. روش اول: اصل ضرب
ما باید $\mathbf{5}$ جایگاه را به صورت متوالی پر کنیم. از آنجایی که ارقام از $\mathbf{1}$ تا $\mathbf{9}$ هستند، هیچ محدودیتی بابت $\mathbf{0}$ وجود ندارد.
* **جایگاه ۱:** $\mathbf{9}$ انتخاب
* **جایگاه ۲:** $\mathbf{8}$ انتخاب
* **جایگاه ۳:** $\mathbf{7}$ انتخاب
* **جایگاه ۴:** $\mathbf{6}$ انتخاب
* **جایگاه ۵:** $\mathbf{5}$ انتخاب
$$\text{تعداد انتخابها} = \mathbf{9} \times 8 \times \mathbf{7} \times \mathbf{6} \times 5 = \mathbf{15,120}$$
### ۲. روش دوم: نماد جایگشت
تعداد جایگشتهای $\mathbf{5}$ تایی از $\mathbf{9}$ شیء ($\\mathbf{\text{P}(9, 5)}$) برابر است با:
$$\text{P}(9, \mathbf{5}) = \frac{9!}{(9 - \mathbf{5})!} = \frac{9!}{4!} = \frac{362,880}{24} = \mathbf{15,120}$$
کار در کلاس ۲ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
۲. به چند طریق میتوان از بین $\mathbf{9}$ نفر یک تیم والیبال $\mathbf{6}$ نفره تشکیل داد؟
در ساختن تیم با جابهجایی افراد انتخاب شده، تیم جدیدی تولید نمیشود، بنابراین از **ترکیب** استفاده میکنیم:
$$\text{تعداد تیمهای } 6 \text{ نفره} = \binom{9}{6} = \frac{9!}{6! \times \dots} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \dots}{6! \times \dots} = \mathbf{84}$$
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس ۲ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
در این مسئله، هدف **تشکیل تیم** است و **ترتیب انتخاب** افراد در تیم اهمیت ندارد. اگر «علی» و «رضا» در تیم باشند، تفاوتی نمیکند که اول علی انتخاب شده باشد یا رضا. بنابراین، از **ترکیب (Combination)** استفاده میکنیم.
* **تعداد کل افراد ($athbf{n}$):** $\mathbf{9}$
* **تعداد افراد انتخابی ($athbf{r}$):** $\mathbf{6}$
فرمول ترکیب: $\mathbf{\binom{\text{n}}{\text{r}} = \frac{\text{n}!}{\text{r}! (\text{n}-\text{r})!}}$
$$\binom{9}{6} = \frac{9!}{6! (9 - 6)!} = \frac{9!}{6! \times \mathbf{3!}}$$
**محاسبه:**
$$\binom{9}{6} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \cancel{6!}}{\cancel{6!} \times 3!} = \frac{9 \times 8 \times 7}{3 \times 2 \times 1} = \frac{504}{6} = \mathbf{84}$$
**تکمیل جای خالی:**
$$\text{تعداد تیمهای } 6 \text{ نفره} = \binom{9}{6} = \frac{9!}{6! \times \mathbf{3!}} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \mathbf{\cancel{6 \times \dots \times 1}}}{6! \times \mathbf{3 \times 2 \times 1}} = \mathbf{84}$$
کار در کلاس ۳ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
۳. مجموعهٔ $\mathbf{8}$ عضوی $\mathbf{A = \left\{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 \right\}}$ چند زیرمجموعه $\mathbf{3}$ عضوی دارد؟
هر $\mathbf{3}$ عضو از این $\mathbf{8}$ عضو که انتخاب شود، فقط یک زیرمجموعه $\mathbf{3}$ عضوی میسازد (در مجموعهها جابهجایی اعضا اهمیت ندارد)؛ بنابراین، داریم:
$$\text{تعداد زیرمجموعههای } 3 \text{ عضوی} = \binom{8}{3} = \frac{8!}{3! \times \dots} = \frac{8 \times 7 \times 6 \times \dots}{\dots \times \dots \times \dots} = \mathbf{56}$$
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس ۳ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
این مسئله نمونهٔ کلاسیک از مفهوم **ترکیب** است. زیرمجموعهها، مجموعههای کوچکتری هستند که از اعضای مجموعه اصلی تشکیل میشوند و چون **ترتیب اعضا** در یک مجموعه مهم نیست، باید از ترکیب استفاده کنیم.
* **تعداد کل اعضا ($athbf{n}$):** $\mathbf{8}$
* **تعداد اعضای انتخابی ($athbf{r}$):** $\mathbf{3}$
فرمول ترکیب: $\mathbf{\binom{\text{n}}{\text{r}} = \frac{\text{n}!}{\text{r}! (\text{n}-\text{r})!}}$
$$\binom{8}{3} = \frac{8!}{3! (8 - 3)!} = \frac{8!}{3! \times \mathbf{5!}}$$
**محاسبه:**
$$\binom{8}{3} = \frac{8 \times 7 \times 6 \times \cancel{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1}}{(3 \times 2 \times 1) \times \cancel{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1}} = \frac{8 \times 7 \times 6}{6} = 8 \times 7 = \mathbf{56}$$
**تکمیل جای خالی:**
$$\text{تعداد زیرمجموعههای } 3 \text{ عضوی} = \binom{8}{3} = \frac{8!}{3! \times \mathbf{5!}} = \frac{8 \times 7 \times 6 \times \mathbf{\cancel{5 \times \dots \times 1}}}{\mathbf{3 \times 2 \times 1} \times \mathbf{\cancel{5 \times \dots \times 1}}} = \mathbf{56}$$
کار در کلاس ۴ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
۴. در جعبهای $\mathbf{4}$ مهره قرمز و $\mathbf{5}$ مهره آبی وجود دارد. به چند طریق میتوانیم سه مهره از این جعبه خارج کنیم؟
در انتخاب مهرههای رنگی نیز ترتیب مهم نیست (اگر $\mathbf{2}$ مهره قرمز و $\mathbf{1}$ مهره آبی خارج شود، اهمیت ندارد که با چه ترتیبی خارج شدهاند). در هر صورت، $\mathbf{2}$ قرمز و $\mathbf{1}$ آبی خارج شده است و بنابراین داریم:
$$\binom{9}{\dots} = \frac{9!}{\mathbf{3!} \times \dots} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \dots}{3! \times \dots} = \mathbf{84}$$
$$\text{تعداد انتخاب } 3 \text{ مهره از بین } 9 \text{ مهره}$$
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس ۴ صفحه ۹ ریاضی و آمار دوازدهم انسانی
این مسئله در مورد **انتخاب** است که در آن ترتیب مهم نیست، پس از **ترکیب** استفاده میکنیم. در اینجا، سؤال خواسته است که به **چند طریق میتوانیم سه مهره از این جعبه خارج کنیم**، بدون اینکه هیچ شرطی برای رنگ آنها قائل شویم.
* **تعداد کل مهرهها ($athbf{n}$):** $\mathbf{4}$ قرمز + $\mathbf{5}$ آبی = $\mathbf{9}$ مهره
* **تعداد مهرههای انتخابی ($athbf{r}$):** $\mathbf{3}$ مهره
تعداد کل روشهای انتخاب $athbf{3}$ مهره از بین $athbf{9}$ مهره برابر با $\mathbf{\binom{9}{3}}$ است.
$$\binom{9}{3} = \frac{9!}{3! (9 - 3)!} = \frac{9!}{3! \times \mathbf{6!}}$$
**محاسبه:**
$$\binom{9}{3} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \cancel{6!}}{3! \times \cancel{6!}} = \frac{9 \times 8 \times 7}{3 \times 2 \times 1} = \frac{504}{6} = \mathbf{84}$$
**تکمیل جای خالی:**
$$\binom{9}{\mathbf{3}} = \frac{9!}{\mathbf{3!} \times \mathbf{6!}} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times \mathbf{\cancel{6!}}}{3! \times \mathbf{\cancel{6!}}} = \mathbf{84}$$
نرگس مسلم زاده
1403/07/22
درس های انسانی سخته ولی به لطف پادرس.... ممنونم