Συνδυαστική Απαρίθµηση Υπολογισµός (µε συνδυαστικά επιχειρήµατα) του πλήθους των διαφορετικών αποτελεσµάτων ενός «πειράµατος». «Πείραµα»: διαδικασία µ

Σχετικά έγγραφα
Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθµηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυασμοί C(n, k): #επιλογών k από n διακεκριμένα αντικείμενα (διαθέσιμα σε ένα «αντίγραφο»).

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Γεννήτριες Συναρτήσεις

ΠΛΗ 20, 1 η ΟΣΣ (Συνδυαστική)

ΠΛΗ 20, 1 η ΟΣΣ (Συνδυαστική)

Γεννήτριες Συναρτήσεις

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Σ. Ζάχος,. Σούλιου

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

Γνωστό: P (M) = 2 M = τρόποι επιλογής υποσυνόλου του M. Π.χ. M = {A, B, C} π. 1. Π.χ.

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Gutenberg

n ίδια n διαφορετικά n n 0 n n n 1 n n n n 0 4

Πιθανότητες Γεώργιος Γαλάνης Κωνσταντίνα Παναγιωτίδου

Διατάξεις με επανάληψη: Με πόσους τρόπους μπορώ να διατάξω r από n αντικείμενα όταν επιτρέπονται επαναληπτικές εμφανίσεις των αντικειμένων; Στην αρχή

Συνδυαστική Απαρίθμηση Υπολογισμός αριθμού διαφορετικών αποτελεσμάτων πειράματος (με συνδυαστικά επιχειρήματα)

Συνδυαστική. Που το πάµε. Πείραµα Συνδυαστική. Το υλικό των. ΗΥ118 ιακριτά Μαθηµατικά, Άνοιξη Πέµπτη, 21/4/2016

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Αρχή Εγκλεισµού-Αποκλεισµού

P( n, k) P(5,5) 5! 5! 10 q! q!... q! = 3! 2! = 0! 3! 2! = 3! 2!

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

P(n, r) = n r. (n r)! n r. n+r 1

Περιεχόμενα 2ης Διάλεξης 1 Σύνοψη προηγούμενου μαθήματος 2 Αξιωματικός ορισμός και απαρίθμηση 3 Διατάξεις - Συνδυασμοί 4 Παραδείγματα υπολογισμού πιθα

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία Αρχή του Περιστεριώνα

Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία

(1) 98! 25! = 4 100! 23! = 4

κ.λπ. Ισχύει πως x = 100. Οι διαφορετικές λύσεις αυτής της εξίσωσης χωρίς κανένα περιορισμό είναι

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Συνδυαστική. Σύνθετο Πείραµα. Πείραµα. 19 -Συνδυαστική. Το υλικό των. ΗΥ118 ιακριτά Μαθηµατικά, Άνοιξη Τρίτη, 19/04/2016

(1) 98! 25! = 4 100! 23! = 4

Διδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Δ. Φωτάκης, Δ. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

[Rosen, κεϕ. 6] Γιάννης Εµίϱης. Τµήµα Πληϱοϕοϱικής & Τηλεπικοινωνιών, ΕΚΠΑ

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Διακριτά Μαθηματικά Φροντιστήριο Στοιχειώδης Συνδυαστική-Θέματα & Ασκήσεις 03/11/ / 13

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

ιµελής Σχέση ιατεταγµένο ζεύγος (α, β): ύο αντικείµενα (όχι κατ ανάγκη διαφορετικά) σε καθορισµένη σειρά. Γενίκευση: διατεταγµένη τριάδα (α, β, γ), δι

(n + r 1)! (n 1)! (n 1)!

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ, ΜΕΤΑΘΕΣΕΙΣ, ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΙ

Εκπαιδευτικός Οµιλος ΒΙΤΑΛΗ

Πεπερασμένα Αυτόματα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Γεννήτριες Συναρτήσεις

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση. Βασικές τεχνικές απαρίθμησης Αρχή Περιστεριώνα

ΣΥΛΛΟΓΗ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 1 50

8. Τεχνικές απαϱίϑµησης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-217: Πιθανότητες - Χειµερινό Εξάµηνο 2015 ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ I Παντελής Δημήτριος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Σύνολα. Ορισμός Συνόλου. Υποσύνολα και Κενό Σύνολο. Στοιχεία ενός συνόλου:

Μαθηματική Επαγωγή. Τεχνικές Απόδειξης. Αποδείξεις Ύπαρξης. Μαθηματική Επαγωγή

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ (Συνέχεια)

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Κεφάλαιο 2: ιατάξεις και Συνδυασµοί.

P(n, r) = n r. (n r)! n r. n+r 1

Συνδυαστική. Σύνθετο Πείραμα. Πείραμα Συνδυαστική. Το υλικό των. ΗΥ118 Διακριτά Μαθηματικά, Άνοιξη Τρίτη, 17/04/2018

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ (Δείγμα θεμάτων)

Κανονικές Γλώσσες. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΕΞΕΤΑΣΗ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ (28/1/2011)

Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 3: Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία Αρχή του Περιστεριώνα

Σχέση Μερικής ιάταξης Σχέση Μερικής ιάταξης (ή µερική διάταξη): ανακλαστική, αντισυµµετρική, και µεταβατική. Αριθµοί: α β (αλλά όχι α < β), α β, Σύνολ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΣΗΣ

Μάθηµα 1 ο. Πιθανότητα-Έννοιες και Ορισµοί. Στο µάθηµα αυτό θα αναφερθούµε σε βασικές έννοιες και συµβολισµούς της θεωρίας πιθανοτήτων.

Γιατί πιθανότητες; Γιατί πιθανότητες; Θεωρία πιθανοτήτων. Θεωρία Πιθανοτήτων. ΗΥ118, Διακριτά Μαθηματικά Άνοιξη 2017.

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

ιακριτές Μέθοδοι για την Επιστήμη των Υπολογιστών

Περίληψη ϐασικών εννοιών στην ϑεωρία πιθανοτήτων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 5: Μεταθέσεις & Συνδυασμοί

ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ» - 6/2/2014 Διάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες και 50 λεπτά Ομάδα Α

m + s + q r + n + q p + s + n, P Q R P Q P R Q R F G

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Πιθανότητες Γεώργιος Γαλάνης Κωνσταντίνα Παναγιωτίδου

Διακριτά Μαθηματικά Συνδυαστική

Γλώσσες Χωρίς Συμφραζόμενα

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

υναμικός Προγραμματισμός

ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Οι μελέτες φυσικών φαινομένων ή πραγματικών προβλημάτων καταλήγουν είτε σεπροσδιοριστικά

Σχέσεις. ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Κανονικές Γλώσσες. Κανονικές Γλώσσες. Κανονικές Γλώσσες και Αυτόματα. Κανονικές Γλώσσες και Αυτόματα

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

υναμικός Προγραμματισμός

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Αριθμήσιμα σύνολα. Μαθηματικά Πληροφορικής 5ο Μάθημα. Παραδείγματα αριθμήσιμων συνόλων. Οι ρητοί αριθμοί

Transcript:

Συνδυαστική Απαρίθµηση ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιµέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Συνδυαστική Απαρίθµηση Υπολογισµός (µε συνδυαστικά επιχειρήµατα) του πλήθους των διαφορετικών αποτελεσµάτων ενός «πειράµατος». «Πείραµα»: διαδικασία µε συγκεκριµένο (πεπερασµένο) σύνολο παρατηρήσιµων αποτελεσµάτων. Π.χ. ρίψη ζαριών, µοίρασµα τράπουλας, ανάθεση γραφείων, επιλογή password, 6άδες Lotto, Πληθάριθµος δυναµοσυνόλου: αν Α = n, τότε P(A) = 2 n Βασικές αρχές και έννοιες: Κανόνες γινοµένου και αθροίσµατος, αρχή εγκλεισµού αποκλεισµού. ιατάξεις και µεταθέσεις (µε ή χωρίς) επανάληψη. Συνδυασµοί (µε ή χωρίς) επανάληψη. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 2

Κανόνας Γινοµένου Πείραµα Α µε n αποτελέσµατα. Πείραµα Β µε m αποτελέσµατα. Αν αποτελέσµατα Α και Β είναι ανεξάρτητα, τότε συνδυασµός των πειραµάτων Α και Β έχει n m αποτελέσµατα. Ανεξάρτητα: το αποτέλεσµα του Α δεν επηρεάζει (ως προς τον αριθµό των αποτελεσµάτων) το αποτέλεσµα του Β, και αντίστροφα. Π.χ. Α Β = Α Β Επιλογή ενός ψηφίου 0-9 και ενός κεφαλαίου Ελληνικού γράµµατος: 0 24 = 240 διαφορετικά αποτελέσµατα. #συµβ/ρών (µε κεφαλαία Ελληνικά) µήκους 0: #παλινδροµικών συµβ/ρών µήκους 0: #συναρτήσεων από Α στο Β ( A = n, B = m): #συναρτήσεων - από Α στο Β (m n): ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 3

Κανόνας Αθροίσµατος Πείραµα Α µε n αποτελέσµατα. Πείραµα Β µε m αποτελέσµατα. Αν αποτελέσµατα Α και Β είναι αµοιβαία αποκλειόµενα, τότε συνδυασµός των πειραµάτων Α ή Β έχει n+m αποτελέσµατα. Αµοιβαία αποκλειόµενα: η παρατήρηση αποτελέσµατος του Α αποκλείει την παρατήρηση αποτελέσµατος του Β, και αντίστροφα. Α Β = Α + Β, αν Α Β = Αρχή εγκλεισµού αποκλεισµού: Α Β = Α + Β - Α Β 5 Ελληνικά, 7 Αγγλικά, και 0 Γερµανικά βιβλία. Τρόποι να διαλέξουµε 2 βιβλία σε διαφορετική γλώσσα: Ελλ. Αγγλ.: 5 7 = 35 Ελλ. Γερµ.: 5 0 = 50 Αγγλ. Γερµ.: 7 0 = 70 Αµοιβαία αποκλειόµενα. Σύνολο: 55 διαφορετικές επιλογές. Τρόποι να διαλέξουµε 2 βιβλία: ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 4

Παραδείγµατα #passwords µε 6 8 χαρακτήρες αποτελούµενα από κεφαλαία (Αγγλικά) γράµµατα και (τουλάχιστον ένα) δεκαδικό ψηφίο. #passwords µήκους k = 36 k 26 k #passwords = (36 6 +36 7 +36 8 ) - (26 6 +26 7 +26 8 ) #passwords µήκους 2 από Α, Β, C, D και 0,, 2 µε τουλάχιστον ένα ψηφίο. Σωστό το 7 2 4 2 = 33. Λάθος το (γιατί;) 2 3 7 = 42! #δυαδικών συµβ/ρών µήκους 8 που είτε αρχίζουν από είτε τελειώνουν σε 00: Όχι αµοιβαία αποκλειόµενα: 2 7 + 2 6 2 5 = 60. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 5

ιατάξεις Μεταθέσεις ιατάξεις P(n, k): k από n διακεκριµένα αντικείµενα σε k διακεκριµένες θέσεις ( αντικείµενο σε κάθε θέση). P(n, k) = #τρόπων να πληρωθούν k διακεκριµένες θέσεις από n διακεκριµένα αντικείµενα (διαθέσιµα σε ένα «αντίγραφο»). #τρόπων να πληρώσουµε 4 (διαφορετικές) θέσεις εργασίας αν έχουµε 30 υποψήφιους: #συµβ/ρών µήκους 0 µε όλα τα σύµβολα διαφορετικά από κεφαλαίους Ελληνικούς χαρακτήρες: Μεταθέσεις n αντικειµένων: P(n, n) = n! #αναθέσεων 0 (διαφορετικών) γραφείων σε 0 καθηγητές: #συµβ/ρών µήκους 24 µε όλα τα σύµβολα διαφορετικά από κεφαλαίους Ελληνικούς χαρακτήρες: ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 6

Παραδείγµατα #συµβ/ρών από 4 διαφορετικούς χαρακτήρες ακολουθούµενους από 3 διαφορετικά ψηφία: Ρ(24, 4) Ρ(0, 3) #τετραψήφιων δεκαδικών αριθµών που δεν αρχίζουν από 0 και δεν έχουν επαναλάµβανόµενα ψηφία: 9 9 8 7 = 4536. #µεταθέσεων (κεφαλαίων Ελληνικών) όπου Α εµφανίζεται πριν από τα Β και Γ: Ρ(24, 2) 2! #µεταθέσεων όπου Α εµφανίζεται πριν το Β, και µετά από τα Γ και : Ρ(24, 20) 2! ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 7

Μεταθέσεις µε Οµάδες #συµβ/ρών (µήκους 8) µε γράµµατα λέξης ΕΦΗΒΙΚΟΣ: 8! #συµβ/ρών (µήκους 8) µε γράµµατα λέξης ΠΑΡΑΠΟΝΑ: Μεταθέσεις µε οµάδες ίδιων αντικειµένων: 8!/(2!3!!!!) Μεταθέσεις n αντικειµένων σε k οµάδες ίδιων αντικειµένων µε πληθάριθµο n, n 2,, n k αντίστοιχα: #συµβ/ρών µήκους 24 από 7 Α, 8 Β, 5 Γ, και 4 : Αν πρώτο και τελευταίο Α: Αν δεν πρέπει να εµφανίζεται : ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 8

ιατάξεις µε Επανάληψη #πενταψήφιων δεκαδικών αριθµών: 0 5 ιατάξεις µε επανάληψη: n διακεκριµένα αντικείµενα (διαθέσιµα σε απεριόριστα «αντίγραφα») σε k διακεκριµένες θέσεις: ιανοµή k διακεκριµένων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές (χωρίς περιορισµό στη χωρητικότητα), όταν η σειρά στις υποδοχές δεν έχει σηµασία. #πενταψήφιων δεκαδικών αριθµών µε τουλ. ένα 8: Πληθικός αριθµός δυναµοσυνόλου Α: 2 A A στοιχεία σε 2 υποδοχές (ανήκει δεν ανήκει στο υποσύνολο). #δυαδικών συµβ/ρών µήκους n µε άρτιο πλήθος από : συµβ/ρά µήκους n, µοναδική συµ/ρά µε άρτιο πλήθος. Ιδέα του parity bit. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 9

ιατάξεις µε Επανάληψη #πενταδικών συµβ/ρών µήκους n µε άρτιο πλήθος από : #πενταδικών συµβ/ρών χωρίς 0 και (άρτιο πλήθος ): 3 n Από τις υπόλοιπες 5 n 3 n, οι µισές περιέχουν άρτιο πλήθος. Καθεµία περιέχει µια υπακολουθία µε 0 και. Από προηγούµενο, οι µισές υπακολουθίες έχουν άρτιο πλήθος. Τελικά: 3 n + (5 n 3 n )/2 = (5 n + 3 n )/2 #εβδοµαδιαίων προγραµµάτων µελέτης για µαθήµατα Μ, Φ, Χ, Ο ώστε κάθε µάθηµα τουλάχιστον ηµέρα. Αρχή εγκλεισµού αποκλεισµού: #προγραµµάτων χωρίς (τουλ.) µάθηµα: 3 7 (4 περιπτώσεις). #προγραµµάτων χωρίς (τουλ.) 2 µαθήµατα: 2 7 (6 περιπτώσεις). #προγραµµάτων χωρίς (τουλ.) 3 µαθήµατα: 7 = (4 περιπτ.) #προγραµµάτων χωρίς (τουλ.) 4 µαθήµατα: 0 Τελικά: 4 7 4 3 7 + 6 2 7 4 = 8400 ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 0

ιατάξεις µε Επανάληψη ιανοµή k διακεκριµένων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές (χωρίς περιορισµό χωρητικότητας) µε σειρά στις υποδοχές να έχει σηµασία. Ιστιοφόρο έχει n κατάρτια στα οποία µπορεί να αναρτηθούν k διαφορετικές σηµαίες. Πόσα διαφορετικά σήµατα; Κυκλικές µεταθέσεις n ατόµων: #τρόπων που n άνθρωποι κάθονται σε κυκλικό τραπέζι (διακρίνουµε µεταξύ δεξιά και αριστερά). ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση

Συνδυασµοί Συνδυασµοί C(n, k): #επιλογών k από n διακεκριµένα αντικείµενα (διαθέσιµα σε ένα «αντίγραφο»). ιαφορετικές 6άδες Lotto (από -49): #υποσυνόλων µε k στοιχεία από σύνολο n στοιχείων: #τρόπων στελέχωσης 5µελούς κοινοβουλευτικής επιτροπής, όπου µέλη ισότιµα: #δυαδικών συµβ/ρών µήκους 32 µε (ακριβώς) επτά : #επιλογών 3 αριθµών -300 ώστε άθροισµα να διαιρείται από 3. Αριθµοί -300 σε 3 οµάδες 00 αριθµών µε βάση mod 3. Είτε 3 από ίδια οµάδα είτε έναν από κάθε οµάδα. Τελικά 3C(00, 3) + 00 3 =.485.00 ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 2

Συνδυασµοί µε Επανάληψη ιαφορετικά αποτελέσµατα από ρίψη 2 (ίδιων) ζαριών: 2 Συνδυασµοί µε επανάληψη: k από n διακεκριµένα αντικείµενα (διαθέσιµα σε απεριόριστα «αντίγραφα»). ιανοµή k ίδιων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές (χωρίς περιορισµό στη χωρητικότητα). ιανοµές αντιστοιχούν σε µεταθέσεις k και n- 0. # ανάµεσα σε 0 καθορίζει #αντικειµένων σε κάθε υποδοχή. #διανοµών k ίδιων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές ώστε καµία υποδοχή κενή (k n). C(n + (k n), k n) = C(k, k n) = C(k, n ) ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 3

Ανακεφαλαίωση Προβλήµατα ιατάξεων σε k διακεκριµένες θέσεις επιλογή k από τα n αντικείµενα, κάθε επιλογή είναι «διαφορετική» n διακεκριµένα αντικείµενα σε k µη διακεκριµένες θέσεις επιλογή k από τα n αντικείµενα, οι επιλογές είναι «ίδιες» Προβλήµατα Συνδυασµών χωρίς επανάληψη (κάθε αντικείµενο διαθέσιµο σε «αντίγραφο») n! P( n, k) = ( n k)! µε επανάληψη (κάθε αντικείµενο διαθέσιµο σε πολλά «αντίγραφα») Ισοδύναµο µε διανοµή k διακεκριµένων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές δεν παίζει ρόλο η σειρά στις υποδοχές παίζει ρόλο η σειρά στις υποδοχές k n ( n+ k )! ( n )! µε επανάληψη (κάθε αντικείµενο διαθέσιµο σε πολλά «αντίγραφα») χωρίς επανάληψη (κάθε αντικείµενο διαθέσιµο σε «αντίγραφο») Ισοδύναµο µε διανοµή k µη διακεκριµένων αντικειµένων σε n διακεκριµένες υποδοχές n C( n, k) =! ( n k)! k! ( n+ k )! C( n+ k, k) = ( n )! k! Μεταθέσεις (n = k): P( n, n) = n! Μεταθέσεις n αντικειµένων n! όταν έχουµε k οµάδες ίδιων αντικ. µε πληθάριθµο n,, n k : n! n2! Lnk! Συνδυαστική Απαρίθµηση 4

Παραδείγµατα #ακεραίων λύσεων της εξίσωσης x + x 2 + x 3 + x 4 = 20 Αν x i 0: C(20 + 4 -, 20) = C(23, 20) = C(23, 3) Αν x i : C(6 + 4 -, 6) = C(9, 6) = C(9, 3) Αν x 2, x 2 4, x 3, x 4 5: C(8 + 4 -, 8) = C(, 3) 5 διαφορετικά γράµµατα (π.χ. Α, Β, Γ,, Ε) και 20 κενά _. #συµβ/ρών που αρχίζουν και τελειώνουν µε γράµµα και έχουν ανάµεσα σε διαδοχικά γράµµατα τουλάχιστον 3 κενά. Μεταθέσεις 5 γραµµάτων: 5! 2 κενά στις 4 διακεκριµένες «υποδοχές» ανάµεσα σε γράµµατα. Υπόλοιπα 8 κενά στις 4 «υποδοχές» µε C(4 + 8, 8) τρόπους. Τελικά: C(, 8) 5! συµβ/ρές. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 5

Παραδείγµατα n θρανία στη σειρά για k φοιτητές που εξετάζονται (n 2k-). #τοποθετήσεων ώστε τουλάχιστον µια κενή θέση ανάµεσα σε κάθε ζευγάρι φοιτητών. Μεταθέσεις k φοιτητών: k! (καταλαµβάνουν k θρανία). Τοποθετούµε k θρανία ανάµεσά τους. Υπόλοιπα n 2k+ (ίδια) θρανία στις k+ διακεκριµένες «υποδοχές» στην αρχή, στο τέλος, και ανάµεσα σε φοιτητές. C((k+) + (n 2k+), n-2k+) = C(n k+, n-2k+) = C(n k+, k) Τελικά C(n k+, k) k! = (n-k+)!/(n-2k+)! ιαφορετικά µεταθέσεις (µε οµάδες) k διαφορετικών αντικειµένων (φοιτητών) και n-2k+ ίδιων αντικειµένων (ελεύθερων θρανίων). ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 6

Παραδείγµατα #συµβ/ρών µήκους 24 από 7 Α, 8 Β, 5 Γ, και 4 όπου δεν εµφανίζεται το ΓΑ. #συµβ/ρών µήκους 9 από 7 Α, 8 Β, και 4 : 9!/(7!8!4!) ηµιουργούνται 20 διακεκριµένες «υποδοχές» για τα 5 Γ. Εξαιρούνται οι 7 πριν από κάθε Α. ιανοµή 5 Γ σε 3 διακεκριµένες «υποδοχές»: C(7, 5). Τελικά: [9!/(7!8!4!)] [7!/(5!2!)]. #συµβ/ρών µήκους 24 από 7 Α, 8 Β, 5 Γ, και 4 όπου το πρώτο Β εµφανίζεται πριν το πρώτο Α. #επιλογών θέσεων για 4 (από 24): C(24, 4). #επιλογών θέσεων για 5 Γ (από 20): C(20, 5). Ένα Β σε πρώτη διαθέσιµη θέση. #επιλογών θέσεων για υπόλοιπα 7 Β (από 4): C(4, 7). Συνολικά: [24!/(4!5!5!)] [4!/(7!7!)]. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 7

Παραδείγµατα Έστω το «τετράγωνο» που ορίζεται από τα σηµεία (0, 0), (0, 8), (0, 0), και (0, 8). Πόσα διαφορετικά «µονοπάτια» από το (0, 0) στο (0, 8), αν σε κάθε βήµα µετακινούµαστε είτε κατά µια µονάδα προς τα πάνω είτε κατά µια µονάδα προς τα δεξιά. Πρέπει να κάνουµε 8 βήµατα Πάνω και 0 βήµατα εξιά. #µονοπατιών = #µεταθέσεων 8 Π και 0 = 8!/(0! 8!) Ακολουθίες α,..., α n και β,..., β m. #τρόπων καταγραφής στοιχείων των 2 ακολουθιών ώστε να διατηρείται η σειρά µεταξύ των στοιχείων της ίδιας ακολουθίας; Μεταθέσεις n A και m B δείχνουν θέσεις στοιχείων κάθε ακολουθίας. εδοµένη η σειρά των στοιχείων κάθε ακολουθίας. Τελικά: (n+m)!/(n! m!). ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 8

Παραδείγµατα #διανοµών 22 διαφορ. βιβλίων πάχους 5 εκ. σε 3 διακεκριµένα ράφια µήκους µ. το καθένα ώστε κανένα ράφι κενό. k διακεκριµένα αντικείµενα σε n διακεκριµένες υποδοχές ώστε καµία υποδοχή κενή (k n, πάχος βιβλίων δεν συνιστά περιορισµό). Αν αντικείµενα ίδια, #διανοµών: C(k, n ). Αντικείµενα διαφορετικά: C(k, n ) k! ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 9

Παραδείγµατα 2n+ κοινοβουλευτικές έδρες να µοιραστούν σε 3 κόµµατα ώστε αν οποιαδήποτε 2 συµφωνούν να έχουν πλειοψηφία. #διανοµών 2n+ (ίδιες) µπάλες σε 3 διακεκριµένες υποδοχές ώστε κάθε υποδοχή n µπάλες. #διανοµών χωρίς περιορισµούς: #διανοµών όπου κάποια υποδοχή έχει n+ µπάλες: Επιλέγουµε (µε 3 τρόπους) υποδοχή µε «πλειοψηφία». Τοποθετούµε σε αυτή n+ µπάλες. #διανοµών υπόλοιπων n µπαλών στις 3 υποδοχές: Τελικά #διανοµών: ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 20

Παραδείγµατα Πόσα υποσύνολα 4 στοιχείων του Α = {,..., 5} δεν περιέχουν διαδοχικούς αριθµούς; Υποσύνολο ως 4άδα (α, α 2, α 3, α 4 ) όπου α < α 2 < α 3 < α 4 5 - αντιστοιχία µεταξύ τέτοιων 4άδων (α, α 2, α 3, α 4 ) και λύσεων της εξίσωσης β +β 2 +β 3 +β 4 +β 5 =4 στους φυσικούς µε β 2, β 3, β 4 : Για να µην είναι α, α 2, α 3, α 4 διαδοχικοί, πρέπει β 2, β 3, β 4 2. ιανοµή 4 ίδιων µπαλών σε 5 διαφορετικές υποδοχές, ώστε υποδοχές 2, 3, και 4 να έχουν τουλάχιστον 2 µπάλες. Αποτέλεσµα: C(2, 8) = C(2, 4) = 495. Να γενικεύσετε για #υποσυνόλων k στοιχείων του {,, n} που δεν περιέχουν διαδοχικούς αριθµούς. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 2

Υποσύνολα Πολυσυνόλου #διαιρετών του 80; Ανάλυση σε γινόµενο πρώτων παραγόντων: 80 = 2 2 3 2 5. #διαιρετών 80 = #υποσυνόλων {2:2, 3:2, 5:} #διαιρετών του 80 = 3 3 2 = 8. #υποσύνολων πολυσυνόλου µε k στοιχεία όπου κάθε στοιχείο p είναι διαθέσιµο σε n p «αντίγραφα». (+n )(+n 2 ) (+n k ) Για #µη κενών υποσυνόλων: (+n )(+n 2 ) (+n k ) #διαιρετών του 400; Ανάλυση σε γινόµενο πρώτων παραγόντων: 400 = 2 3 5 2 7. #διαιρετών 400 = #υποσυνόλων {2:3, 5:2, 7:} #διαιρετών του 400 = 4 3 2 = 24. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 22

Εφαρµογή: ιακριτή Πιθανότητα ιακριτός δειγµατοχώρος: αριθµήσιµο σύνολο Ω, όπου ω Ω, αντιστοιχούµε p(ω) [0, ] και Γεγονός Ε: υποσύνολο Ω. p(e) = Πιθανότητα για 6άρες στο τάβλι: /36. Πιθανότητα για 6-5 στο τάβλι: 2/36. Πιθανότητα για ίδιο αποτέλεσµα στα 2 ζάρια: 6*/36 = /6. Πιθανότητα αν πάρουµε 6 φύλλα από µία (καλά ανακατεµένη) τράπουλα να έχουµε 4 άσσους; C(48, 2)/C(52, 6). Πιθανότητα τουλάχιστον 2 από k (τυχαία επιλεγµένους) ανθρώπους να έχουν γενέθλια την ίδια ηµέρα; ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 23

υωνυµικοί Συντελεστές υωνυµικό Θεώρηµα: Ως άµεση συνέπεια: Προκύπτει συνδυαστικά ως #υποσυνόλων συνόλου µε n στοιχεία. Με x = και y = : Απόδειξη για τύπο εγκλεισµού αποκλεισµού: Για x = 2 και y = : ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 24

Ταυτότητα του Pascal Ταυτότητα του Pascal: #τρόπων να επιλέξουµε k από n αντικείµενα: είτε επιλέγουµε το τελευταίο και επιλέγουµε τα άλλα k από τα υπόλοιπα n- αντικείµενα, είτε δεν επιλέγουµε το τελευταίο και επιλέγουµε όλα τα k από τα υπόλοιπα n- αντικείµενα. ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 25

Τρίγωνο του Pascal Αναδροµική σχέση για υπολογισµό δυωνυµικών συντελεστών: 0 2 2 3 3 3 Η τεχνική σήµερα είναι γνωστή ως δυναµικός προγραµµατισµός. n 4 5 6 7 8 8 7 4 6 4 5 0 0 5 6 5 20 5 6 2 35 35 2 28 56 70 56 28 7 8 9 9 36 84 26 26 84 36 9 ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 26

Ταυτότητα Vandermonde Ταυτότητα Vandermonde: #τρόπων να επιλέξουµε r από n (αριθµηµένες) πράσινες µπάλες και m (αριθµηµένες) κόκκινες µπάλες: Επιλέγουµε r k από m κόκκινες k από n πράσινες µε C(m, r k) C(n, k) τρόπους. Αµοιβαία αποκλειόµενα ενδεχόµενα για διαφορετικές τιµές του k. Άµεση συνέπεια: ιακριτά Μαθηµατικά (Άνοιξη 203) Συνδυαστική Απαρίθµηση 27