ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت 1
۱) فرض کنید فیشها را a و b و c بنامیم. حالتهای مختلف قرار دادن آنها را در مربعهای زیر بنویسید.
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت 1
سلام به همگی! بیایید با هم یاد بگیریم چطور اشیاء مختلف را کنار هم بچینیم. این مفهوم در ریاضیات به **جایگشت** معروف است.
**گام اول: نوشتن حالات**
ما سه شیء متمایز داریم: $$a$$، $$b$$ و $$c$$. میخواهیم تمام ترکیبهای ممکن برای چیدمان آنها در سه مربع کنار هم را بنویسیم:
1. $$(a, b, c)$$
2. $$(a, c, b)$$
3. $$(b, a, c)$$
4. $$(b, c, a)$$
5. $$(c, a, b)$$
6. $$(c, b, a)$$
همانطور که مشاهده میکنید، در مجموع **۶ حالت** مختلف برای چیدن این سه فیش وجود دارد.
ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت 2 و 3
۲) آیا در سه مربع به هم چسبیده، حرفی میتواند تکرار شود؟
۳) با توجه به اصل ضرب چگونه میتوان تعداد این چینشها را به دست آورد؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت 2 و 3
حالا بیایید به منطق پشت این شمارش دقت کنیم:
**پاسخ سوال ۲:**
خیر، در این فعالیت چون ما فقط سه فیش فیزیکی داریم، وقتی یکی را در جایگاه اول میگذاریم، دیگر نمیتوانیم از همان فیش در جایگاههای بعدی استفاده کنیم. پس **تکرار مجاز نیست**.
**پاسخ سوال ۳ (استفاده از اصل ضرب):**
برای پر کردن سه جایگاه، این مراحل را طی میکنیم:
* **جایگاه اول:** ۳ انتخاب داریم ($$a$$ یا $$b$$ یا $$c$$).
* **جایگاه دوم:** چون یک حرف استفاده شده، ۲ انتخاب باقی میماند.
* **جایگاه سوم:** چون دو حرف استفاده شده، فقط ۱ انتخاب باقی میماند.
طبق **اصل ضرب**:
$$3 \times 2 \times 1 = 6$$
بنابراین بدون نوشتن تمام حالات، فهمیدیم که تعداد کل چیدمانها برابر ۶ است.
ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت جایگشت 4 تایی
به چند حالت مختلف میتوان چهار عدد ۱ و ۲ و ۳ و ۴ را کنار هم قرار داد؟
میخواهیم مسئله قبل را با استفاده از اصل ضرب حل کنیم. فرض کنید ۴ مربع به صورت مقابل وجود دارد که پرکردن هر کدام از مربعها یک مرحله از چینش است. واضح است که هر چهار مرحله باید انجام شود؛ لذا تعداد حالتهای ممکن مربعها باید در هم ضرب شود.
۱- اولین مربع (مثلاً مربع سمت چپ) به چند روش میتواند پر شود؟
- پس از پرشدن اولین مربع چند عدد چیده نشده باقی مانده است؟
- حال دومین مربع را به چند روش میتوان پر کرد؟ سومین و چهارمین مربع را چطور؟
- حال با توجه به اصل ضرب، تعداد حالتهای ممکن برابر است با:
......... × ......... × ......... × ......... =
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 127 - فعالیت جایگشت 4 تایی
بیایید این بار با ۴ عدد کار کنیم. این تمرین به ما کمک میکند تا فرمول **جایگشت** را درک کنیم.
**گامهای حل به روش اصل ضرب:**
1. **مربع اول:** چون ۴ عدد داریم، **۴** روش برای پر کردن آن وجود دارد.
2. **مربع دوم:** بعد از گذاشتن عدد اول، **۳** عدد باقی میماند، پس برای این جایگاه ۳ انتخاب داریم.
3. **مربع سوم:** حالا **۲** عدد باقی مانده است، پس ۲ انتخاب داریم.
4. **مربع چهارم:** در نهایت فقط **۱** عدد باقی میماند.
**محاسبه نهایی:**
تعداد کل حالات برابر است با:
$$4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24$$
**تعریف جایگشت:** هر حالت از چیدن اشیاء متمایز کنار هم را یک **جایگشت** از آن اشیاء میگوییم.
ریاضی دهم صفحه 127 - تمرین 5 و 6
۵) تعداد جایگشتهای ۱۰ شیء متمایز چندتاست؟
۶) اگر n یک عدد طبیعی باشد، تعداد جایگشتهای n شیء متمایز را با یک حاصلضرب نشان دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 127 - تمرین 5 و 6
در این بخش میخواهیم به یک **قانون کلی** برای تمام مسائل چیدمان برسیم.
**پاسخ سوال ۵:**
مشابه مثالهای قبل، برای ۱۰ شیء متمایز، تعداد راههای پر کردن جایگاهها از ۱۰ شروع شده و یکییکی کم میشود:
$$10 \times 9 \times 8 \times 7 \times 6 \times 5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1$$
این حاصلضرب برابر با **۳,۶۲۸,۸۰۰** است که در ریاضی به آن **!۱۰** (۱۰ فاکتوریل) میگوییم.
**پاسخ سوال ۶ (فرمول کلی جایگشت):**
اگر بخواهیم برای $$n$$ شیء متمایز قانون بنویسیم، حاصلضرب به این صورت خواهد بود:
$$n \times (n-1) \times (n-2) \times \dots \times 2 \times 1$$
این فرمول تعداد کل حالتهای ممکن برای قرار دادن $$n$$ شیء در $$n$$ جایگاه را به ما میدهد که آن را با نماد **$$n!$$** نمایش میدهیم.