Análise Combinatória Princípio Fundamental das Contagens Prof. Marlon.

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1 Análise Combinatória Princípio Fundamental das Contagens Prof. Marlon

2 ANÁLISE COMBINATÓRIA é uma parte da matemática que estuda os agrupamentos de elementos sem precisar de enumerá-los. A origem desse assunto está ligada ao estudo dos jogos de azar, tais como: lançamento de dados, jogos de cartas, etc.

3 Atualmente, a estimativa de acertos em jogos populares como: loteria esportiva, loto, loteria federal, etc., além de utilizações mais específicas, como confecções de horários, de planos de produção, de números de placas de automóveis etc.

4 FATORIAL É UMA OPERAÇÃO !
Ex.: 2! = 2 x 1 = 2 3! = 3 x 2 x 1 = 6 4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24 5! = 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120 6! = 6 x 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 720 Convenção 0! = ! = 1

5 ANÁLISE COMBINATÓRIA FATORIAL 5! = 5.4.3.2.1 = 120 4! = 4.3.2.1 = 24
3! = = 6 2! = 2.1 = 2 1! = 1 0! = 1 CONVENÇÃO n! = n.(n  1) . (n  2) . (n  3) 10. 9. 8! Exemplo: Calcular o valor de: 90 c) = = 8! a) 4! + 3! b) 7! 24 + 6 30 5040 Observe que: 4!+3!  7!

6 (n + 1)! = (n + 1).n.(n – 1).(n – 2).(n – 3)....
O conjunto solução de: Determine a soma dos valores de m que satisfazem a equação (m – 3)! = 1 d) é: (m – 3)! = 1! ou (m – 3)! = 0! 50. 49! – 49! m – 3 = 1 m – 3 = 0 m = 3 49! m = 4 49! (50 – 1) (n + 1).n.(n – 1)! = 210 49! (n – 1)! Logo a soma dos valores de m é 7 (n + 1).n = 210 49 n2 + n – 210 = 0 n’ = 14 n’’ = - 15 (n tem que ser natural)

7 Observação: n! = n (n – 1)! Ex.: 8! = 8 . 7! 10! = ! Exemplo:Simplificar a expressão:

8 Resolva a equação: Resposta: x = 7, pois não existe fatorial de um número negativo

9 PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DE CONTAGEM – Princípio da Multiplicação
Árvore de possibilidades – princípio geral que pode ser usado para se resolver muitos problemas de contagem. EXEMPLO: Uma criança pode escolher uma entre duas balas, uma rosa e uma preta, e um entre três chicletes, um amarelo, um verde e um branco. Quantos conjuntos diferentes a criança pode ter? P R B V A {R, V} {R, A} {R, B} {P, A} {P, V} {P, B} Escolha da bala Escolha do chiclete

10 Princípio da Multiplicação
Trocando a seqüência de eventos: Escolha da bala Escolha do chiclete B A P R {A, P} {A, R} {V, R} {V, P} {B, R} {B, P} V Número de possibilidades é o mesmo: 2 x 3 = 3 x 2 = 6. Princípio da Multiplicação Se existem n1 resultados possíveis para um primeiro evento e n2 para um segundo, então existem n1 . n2 resultados possíveis para a seqüência de dois eventos.

11 EXEMPLO: A última parte do seu número de telefone contém quatro dígitos. Quantos desses números de quatro dígitos existem? Com relação ao Ex.23, quantos números de quatro dígitos existem se um mesmo dígito não puder ser repetido? a) De quantas maneiras podemos escolher três representantes em um grupo de 25 pessoas? b) De quantas maneiras podemos escolher três representantes, para três comissões, um para cada comissão, em um grupo de 25 pessoas, se um representante pode participar de mais de uma comissão? = números diferentes = 5040 números diferentes = 13800 = 15625

12 Exercícios resolvidos
01. Uma moça possui 5 camisas e 4 saias, de quantas maneiras ela poderá se vestir? A escolha de uma camisa poderá ser feita de cinco maneiras diferentes. Escolhida a primeira camisa poderá escolher uma das quatro saias. Portanto, o número total de escolhas será: 4 x 5 = 20

13 02. Uma moeda é lançada três vezes
02. Uma moeda é lançada três vezes. Qual o número de seqüências possíveis de cara e coroa? Indicaremos por C o resultado cara e K o resultado coroa. Queremos o número de triplas ordenadas(a,b,c) onde a  {C,K},b  {C,K} e c  {C,K}, logo, o resultado procurado é 2.2.2 = 8

14 Pelo o Diagrama da Árvore
C – C – C C – C – K C – K – C C – K – K K – C – C K – C – K K – K – C K – K - K K C

15 03. Quantos números de 3 algarismos podemos formar com os algarismos significativos (1 a 9)?
¯ ¯ ¯ 9 x x = 729 números E se fossem com algarismos distintos? 9 x x = 504 números

16 O número não começar por 0 (zero), logo: 9 . 9 . 8. 7 = 4.536
04. Quantos números de quatro algarismos distintos podemos formar no sistema de numeração decimal? Resolução: Algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 x x x O número não começar por 0 (zero), logo: = 4.536 Resposta: números

17 05. Em uma corrida de 6 carros, quantas são as possibilidades do 1º, 2º e 3º lugares?
1º lugar 2º lugar 3º lugar ¯ ¯ ¯ 6 x x = 120 possib.

18 06. Quantos são os divisores de 72?
Os divisores de 72 são do tipo 2x . 3y (pois 72 = 23.32) onde: x Î {0, 1, 2, 3} e y Î {0, 1, 2}. Logo teremos: 4 possibilidades para a escolha do expoente x e 3 possibilidades para a escolha do expoente y. Total: 4 x 3 = 12

19 07. Quantos resultados podemos obter na loteria esportiva?
Como são 14 jogos, e para cada um dos jogos temos: coluna 1, coluna do meio e coluna 2. Pelo P.F.C., teremos: Jogo Jogo Jogo 14 C1 Cm C C1 Cm C C1 Cm C2 x x ... x = 314

20 EM RESUMO: 1º) Quantas escolhas devem ser feitas. 2º) Quantas opções cada escolha tem. 3º) Multiplicar tudo!  Se o problema não depender da ordem (por exemplo: comissões, escolhas, jogos, equipes, urnas, jogo da sena, aperto de mão, casais, grupos, etc.) dividimos o resultado pelo fatorial das escolhas.

21 08. Existem 3 linhas de ônibus ligando a cidade A à cidade B, e 4 outras ligando B à cidade C. Uma pessoa deseja viajar de A a C, passando por B. De quantos modos diferentes a pessoa poderá fazer essa viagem? Resolução: de A para B = 3 possibilidades de B para C = 4 possibilidades Logo, pelo princípio fundamental de contagem, temos: = 12 Resposta: 12 modos

22 09. A placa de um automóvel é formada por duas letras seguidas por um número de quatro algarismos. Com as letras A e R e os algarismos ímpares, quantas placas diferentes podem ser constituídas, de modo que o número não tenha algarismo repetido? Resolução: Placa: Pelo princípio fundamental da contagem, temos: = Resposta: 480 placas

23 10. Quantos números de três algarismos distintos podemos formar com os algarismos 2, 3, 4, 5, e 7?
5 x x ® 5 x 4 x 3 = 60 Respostas: 60 números

24 11. Com os algarismos de 1 a 9, quantos números de telefone podem formar-se com 6 algarismos, de maneira que cada número tenha prefixo 51 e os restantes sejam números todos diferentes, inclusive dos números que formam o prefixo? 

25 Resolução: Algarismos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 Prefixo ® 7 x 6 x 5 x 4 colocando-se o prefixo 51, restam 7 algarismos, logo: = 840 Resposta: 840 números

26 12. Um tabuleiro especial de xadrez possui 16 casas dispostas em 4 linhas e 4 colunas. Um jogador deseja colocar 4 peças no tabuleiro, de tal forma que, em cada linha e cada coluna, seja colocada apenas uma peça. De quantas maneiras as 4 peças poderão ser colocadas? 

27 Resolução: Para se colocar 01 peça temos 16 maneiras.
Para a 3ª e 4ª peças temos, respectivamente, 4 e 1 maneiras. Logo: = 576 Resposta: 576 maneiras

28 13. Um torneio esportivo entre duas escolas será decidido numa partida de duplas mistas de tênis. A Escola E inscreveu nesta modalidade 6 rapazes e 4 moças. A equipe de tenistas da Escola F conta com 5 rapazes e 3 moças. Calcule de quantas maneiras poderemos escolher os quatro jogadores que farão a partida decisiva, sabendo que uma das jogadoras da equipe E não admite jogar contra seu namorado, que faz parte da equipe F.

29 Resolução: Cálculo da quantidade de maneiras de formação das equipes: Escola E ® 6. 4 = 24 maneiras Escola F ® = 15 maneiras Assim, os quatro jogadores podem ser escolhidos de: = 360 maneiras. Excluindo os casos nos quais os namorados jogam entre si, que são em números de:  (6 . 1) . (1 . 3) = 18, temos: 360 – 18 = 342  Resposta: 342 maneiras

30 14. De quantos modos pode-se pintar as faces laterais de uma pirâmide pentagonal regular, utilizando-se oito cores diferentes, sendo cada face de uma única cor? Resolução: Supondo-se que todas as cinco faces laterais da pirâmide sejam pintadas com cores diferentes duas a duas, e que a pirâmide esteja fixa, o número de modos de pintar suas faces laterais, utilizando 8 cores diferentes, será dado por: = 6.720 Resposta: modos

31 15) (Cesgranrio-2005) A senha de certo cadeado é composta por 4 algarismos ímpares, repetidos ou não. Somando-se os dois primeiros algarismos dessa senha, o resultado é 8; somando-se os dois últimos, o resultado é 10. Uma pessoa que siga tais informações abrirá esse cadeado em no máximo n tentativas, sem repetir nenhuma. O valor de n é igual a: a) 9 b) 15 c) 20 d) 24 e) 30

32 Resolução: Algarismos ímpares: 1, 3, 5, 7 e 9 Soma 8 : 1 e 7; 3 e 5 ; 5 e 3 ; 7 e 1, ou seja, 04 opções; Soma 10 : 1 e 9; 3 e 7; 5 e 5; 7 e 3; 9 e 1, ou seja, 05 opções. Total de tentativas : 04 x 05 = 20 Portanto n = 20 tentativas.

33 16. Observe o diagrama O número de ligações distintas entre X e Z é: a) 39 b) 41 c) 35 d) 45

34 Resolução: Possíveis caminhos XRZ = 3.1 = 3 XRYZ = = 18 XYZ = 1.2 = 2 XSYZ = = 12 XSZ = 3.2 = 6 Total = (Princípio da ADIÇÃO)

35 O Princípio da Adição Princípio da Adição
Suponha que queremos selecionar uma sobremesa entre três tortas e quatro bolos. De quantas maneiras isso pode ser feito? O número de escolhas possíveis é o número total de escolhas que temos, = 7. Princípio da Adição Se A e B são eventos disjuntos com n1 e n2 resultados possíveis, respectivamente, então o número total de possibilidades para o evento “A e B” é n1 + n2. Exemplo: Um consumidor deseja comprar um veículo de uma concessionária. A concessionária tem 23 automóveis e 14 caminhões em estoque. Quantas escolhas possíveis o consumidor tem? = 37 Se fosse o mesmo número de veículos mais 17 veículos vermelhos, não seria Conjuntos não disjuntos!

36 Usando os dois Princípios Juntos
Exemplo: Uma criança pode escolher uma entre duas balas, uma rosa e uma preta, e um entre três chicletes, um amarelo, um verde e um branco. Suponha que, neste caso, queremos encontrar de quantas maneiras diferentes a criança pode escolher o doce, ao invés do número de conjuntos de doces que ela pode ter. Quantos números de quatro dígitos começam com 4 ou 5? Considere novamente o problema do Exemplo anterior. Vamos evitar usar o princípio da adição. 6 + 6 = 12 = 2000 = 2000

37 17. A quantidade de números de três algarismos, maiores que 500, que podem ser formados com os algarismos 3, 5, 6, 7 e 9, com repetição, é igual a: a) 10 b) 20 c) 48 d) 52 e) 100 Resolução: é um problema em que o português é quem manda, a maioria das pessoas cometeriam o erro de fazer o cálculo: 4 x 5 x 5 = 100 (errado!) Porém, quando o problema fala com repetição, os algarismos devem ser repetidos,assim:

38 Nº com algarismos repetido mais nº com algarismos distintos é igual ao total de nº que podem ser formados Usando o P.F.C. teremos: Nº com algarismos repetidos = x Nº com algarismos distintos = = 48 Total de nº formados = = 100 Portanto, x + 48 = x = 52 Resposta : Letra D.

39 18. Duas das cinqüenta cadeiras de uma sala serão ocupadas por dois alunos. O número de maneiras distintas possíveis que esses alunos terão para escolher duas das cinqüenta cadeiras, para ocupá-las, é: a) 1225 b) 2450 c) 250 d) 49! Resolução: 50 x 49 = 2450

40 19. Com relação a palavra BRASIL, quantos anagramas podemos formar:
No total? Resolução: 6! = 720 b) Começados por BR? Resolução: 4! = 24  |BR| c) Começando por vogal e terminando em consoante ? Resolução: = 192

41 d) Com as letras BR juntas nesta ordem?
Resolução: BR juntas significa que formarão uma única letra, logo o anagrama será composto de 5 letras, portanto a resposta é: 5! = 120 e) Com as letras BR juntas em qualquer ordem? Em qualquer ordem, teremos: 5! . 2 = 240

42 f) Quantos anagramas podemos formar com a palavra ARARA?
g) E com a palavra ITATIAIA ? h) E com a palavra APROVADO ?

43 20. Uma urna contém 3 bolas vermelhas e 2 amarelas
20. Uma urna contém 3 bolas vermelhas e 2 amarelas. Elas são extraídas uma a uma sem reposição. Quantas seqüências de cores podemos observar? Resolução: É como se fosse uma seqüência de bolas em fileira, do tipo: VVVAA, em qualquer ordem faremos como se fosse um anagrama com repetição, ou seja,

44 21. Uma cidade é formada por 12 quarteirões segundo a figura abaixo
21. Uma cidade é formada por 12 quarteirões segundo a figura abaixo. Uma pessoa sai do ponto P e dirigi-se para o ponto Q pelo caminho mais curto, isto é movendo–se da esquerda para direita, ou de baixo para cima. Nessas condições, quantos caminhos diferentes ele poderá fazer, se existem 2 ruas “horizontais” e 3 “verticais”? Resolução: Idem solução anterior, é uma anagrama com repetição do tipo: DDDDCCC, ou seja: .Q P.

45 22.O número de anagramas que podem ser formados com as letras da palavra APOSTA e que não apresentam as letras A juntas é: a) 120 b) 240 c) 360 d) 480 e) 600 Resolução: TOTAL – A juntas = A separadas

46 23. O jogo da Sena consiste em acertar 6 dezenas sorteadas entre 60
23.O jogo da Sena consiste em acertar 6 dezenas sorteadas entre 60. O número de possíveis resultados está entre: a) e b) e c) e d) e Resolução:

47 24.Um indivíduo possui 5 discos dos Beatles, 8 discos dos Rolling Stones e 4 discos do U2. Ele foi convidado para ir a uma festa e, ao sair, levou 2 discos dos Beatles, 2 dos Rolling Stones e 3 do U2. O número de modos distintos de se escolherem os discos é: a) 12 b) 42 c) 160 d) 1.120 e) 1.200 Resolução: Beatles x Rol. Stones x U2

48 25.Se existem 11 pessoas em uma sala e cada pessoa cumprimenta todas as outras uma única vez, o número de apertos de mão dados será igual a: a) 55 b) 65 c) 110 d) 121 Resolução: Precisamos de mãos :

49 26.Um fisioterapeuta recomendou a um paciente que fizesse, todos os dias, três tipos diferentes de exercícios e lhe forneceu uma lista contendo sete tipos diferentes de exercícios adequados a esse tratamento. Ao começar o tratamento, o paciente resolve que, a cada dia, sua escolha dos três exercícios será distinta das escolhas feitas anteriormente. O número máximo de dias que o paciente poderá manter esse procedimento é: a) 35 b) 38 c) 40 d) 42 Resolução:

50 27. De quantas maneiras distintas podemos distribuir 10 alunos em 2 salas de aula, com 7 e 3 lugares, respectivamente? a) 120 b) 240 c) d) e) Resolução: Basta escolhermos 3 e os outros irão para a outra sala;

51 28.O número de múltiplos de 10, compreendidos entre 100 e 9999 e com todos os algarismos distintos é: a) 250 b) 321 c) 504 d) 576 Resolução: Para ser múltiplo de 10 o zero tem que estar fixo na casa das unidades, portanto:

52 29. Uma sala tem 6 lâmpadas com interruptores independentes
29.Uma sala tem 6 lâmpadas com interruptores independentes. O número de modos de iluminar essa sala, acendendo pelo menos uma lâmpada é: a) 63 b) 79 c) 127 d) 182 e) 201 Resolução: Sabemos que a condição para iluminar a sala é que pelo menos uma lâmpada esteja acesa.As opções de cada lâmpada são: acesa e apagada, logo: = 64 – 1 (todas apagadas) = 63

53 30. O código Morse usa “palavras” contendo de 1 a 4 “letras”
30. O código Morse usa “palavras” contendo de 1 a 4 “letras”. As “letras” são representadas pelo ponto (.) ou pelo traço (-). Deste modo, a quantidade de “palavras” possíveis através do código Morse é: a) 16 b) 64 c) 30 d) 8 e) 36 Resolução: Pode-se formar palavras de uma, duas , três ou quatro letras e as opções por letra são duas (ponto ou traço), logo:

54 31. O número de maneiras de se distribuir 10 objetos diferentes em duas caixas diferentes, de modo que nenhuma caixa fique vazia, é: a) 45 b) 90 c) 1022 d) 101 Resolução: São =1024 – 2 = 1022 (opções de apenas a caixa A ou apenas a caixa B)

55 32.(BB/2007) Considere que o BB tenha escolhido alguns nomes de pessoas para serem usados em uma propaganda na televisão, em expressões do tipo Banco do Bruno, Banco da Rosa etc. Suponha, também, que a quantidade total de nomes escolhidos para aparecer na propaganda seja 12 e que, em cada inserção da propaganda na TV, sempre apareçam somente dois nomes distintos. Nesse caso, a quantidade de inserções com pares diferentes de nomes distintos que pode ocorrer é inferior a 70.

56 Resolução: É uma questão de análise combinatória onde usaremos o princípio fundamental de contagem: Devemos fazer duas escolhas dentre as 12 pessoas disponíveis, ou seja: pares diferentes, ou , portanto o item está correto.

57 33.(BB/2007)Considere que um decorador deva usar 7 faixas coloridas de dimensões iguais, pendurando-as verticalmente na vitrine de uma loja para produzir diversas formas. Nessa situação, se 3 faixas são verdes e indistinguíveis, 3 faixas são amarelas e indistinguíveis e 1 faixa é branca, esse decorador conseguirá produzir, no máximo, 140 formas diferentes com essas faixas

58 Resolução: É um problema de permutação repetida onde as cores são como letras e o total de faixas(7) como uma palavra de 07 letras, ou seja: formas, portanto o item está correto.

59 34. Há exatamente 495 maneiras diferentes de se distribuírem 12 funcionários de um banco em 3 agências, de modo que cada agência receba 4 funcionários. Resolução: 1ª agência x 2ª agência x 3ª agência

60 35. Se 6 candidatos são aprovados em um concurso público e há 4 setores distintos onde eles podem ser lotados, então há, no máximo, 24 maneiras de se realizarem tais lotações. Resolução: = 46, maneiras, portanto o item está errado

61 36.(UFMG-2006) A partir de um grupo de oito pessoas, quer-se formar uma comissão constituída de quatro integrantes. Nesse grupo,incluem-se Gustavo e Danilo, que, sabe-se, não se relacionam um com o outro. Portanto, para evitar problemas, decidiu-se que esses dois,juntos, não deveriam participar da comissão a ser formada. Nessas condições, de quantas maneiras distintas se pode formar essa comissão? a) 70 b) 35 c) 45 d) 55

62 RESOLUÇÃO: Total de comissões – comissões (Gustavo e Danilo juntos)

63 SOLUÇÕES INTEIRAS NÃO NEGATIVAS DE UMA EQUAÇÃO LINEAR
Ex.: Considere a equação linear x + y = 5, quantas soluções inteiras não negativas podemos obter: (0,5);(1,4);(2,3);(3,2);(4,1);(5,0), portanto teremos 6 soluções inteiras não negativas.

64 Considere agora a equação
x + y + z = 7 resolvendo por tentativa, o trabalho será muito grande , e corremos o risco de esquecer alguma solução. Temos que dividir 7 unidades em 3 partes ordenadas, de modo que fique em cada parte um número maior ou igual a zero.

65 Indicaremos cada unidade por uma bolinha e usaremos a barra para fazer a separação, que corresponde aos sinais de adição:

66 Logo teremos uma permutação com elementos repetidos (como em AARAARAAA), assim:
Portanto existem 36 soluções inteiras positivas para a equação.