Комбинаторная ситуация: в классе 30 человек нужно выбрать комитет из 5 человек с условием, что две конкретные ученицы либо обе в комитете, либо обе вне его. Сравните методы подсчёта (прямой подсчёт, дополнение, биномиальные коэффициенты) и опишите возможные ошибки
Ответ: число допустимых комитетов равно (283)+(285)=101556.
\binom{28}{3}+\binom{28}{5}=101556. (328)+(528)=101556. Пояснения по методам: 1) Прямой подсчёт по случаям (рекомендуемый). Две выделенные ученицы либо обе в комитете, либо обе вне его. - Обе в комитете: фиксируем эти 2 и выбираем ещё 3 из оставшихся 28: (283)\binom{28}{3}(328). - Обе вне комитета: выбираем все 5 из оставшихся 28: (285)\binom{28}{5}(528). Сумма даёт (283)+(285)\binom{28}{3}+\binom{28}{5}(328)+(528). 2) Подсчёт через дополнение. Всего комитетов (305)\binom{30}{5}(530). Нежелательные — те, где ровно одна из двух в комитете: выбираем какую из двух (2 способа) и ещё 4 из 28: 2(284)2\binom{28}{4}2(428). Тогда искомое (305)−2(284).
\binom{30}{5}-2\binom{28}{4}. (530)−2(428).
Это равно предыдущему выражению (проверка чисел: (305)=142506, 2(284)=40950, 142506−40950=101556\binom{30}{5}=142506,\;2\binom{28}{4}=40950,\;142506-40950=101556(530)=142506,2(428)=40950,142506−40950=101556). 3) Биномиальные коэффициенты — общий инструмент: оба способа сводятся к сумме/разности биномиальных коэффициентов и эквивалентны при правильном учёте случаев. Возможные ошибки: - Двойной учёт или пропуск случаев: не разбить на «обе в» и «обе вне» или посчитать их неразрывно. - Неправильное применение блока (например, считать двух как один «блок» и брать (295)\binom{29}{5}(529) — это неверно, блокы применимы при порядке/смежности, тут не годится). - Ошибка в дополнении: вычесть из всего не те случаи (например, вычесть все случаи, где хотя бы одна из двух вне, вместо случаев с ровно одной внутри). - Путаница комбинаций и размещений (использовать перестановки вместо биномиальных коэффициентов). - Арифметические ошибки при вычислении биномиальных коэффициентов. Кратко: надёжный подход — разбиение на два взаимоисключающих случая или дополнение с вычитанием случаев «ровно одна»; оба дают одно и то же число.
(283)+(285)=101556. \binom{28}{3}+\binom{28}{5}=101556.
(328 )+(528 )=101556.
Пояснения по методам:
1) Прямой подсчёт по случаям (рекомендуемый). Две выделенные ученицы либо обе в комитете, либо обе вне его.
- Обе в комитете: фиксируем эти 2 и выбираем ещё 3 из оставшихся 28: (283)\binom{28}{3}(328 ).
- Обе вне комитета: выбираем все 5 из оставшихся 28: (285)\binom{28}{5}(528 ).
Сумма даёт (283)+(285)\binom{28}{3}+\binom{28}{5}(328 )+(528 ).
2) Подсчёт через дополнение. Всего комитетов (305)\binom{30}{5}(530 ). Нежелательные — те, где ровно одна из двух в комитете: выбираем какую из двух (2 способа) и ещё 4 из 28: 2(284)2\binom{28}{4}2(428 ). Тогда искомое
(305)−2(284). \binom{30}{5}-2\binom{28}{4}.
(530 )−2(428 ). Это равно предыдущему выражению (проверка чисел: (305)=142506, 2(284)=40950, 142506−40950=101556\binom{30}{5}=142506,\;2\binom{28}{4}=40950,\;142506-40950=101556(530 )=142506,2(428 )=40950,142506−40950=101556).
3) Биномиальные коэффициенты — общий инструмент: оба способа сводятся к сумме/разности биномиальных коэффициентов и эквивалентны при правильном учёте случаев.
Возможные ошибки:
- Двойной учёт или пропуск случаев: не разбить на «обе в» и «обе вне» или посчитать их неразрывно.
- Неправильное применение блока (например, считать двух как один «блок» и брать (295)\binom{29}{5}(529 ) — это неверно, блокы применимы при порядке/смежности, тут не годится).
- Ошибка в дополнении: вычесть из всего не те случаи (например, вычесть все случаи, где хотя бы одна из двух вне, вместо случаев с ровно одной внутри).
- Путаница комбинаций и размещений (использовать перестановки вместо биномиальных коэффициентов).
- Арифметические ошибки при вычислении биномиальных коэффициентов.
Кратко: надёжный подход — разбиение на два взаимоисключающих случая или дополнение с вычитанием случаев «ровно одна»; оба дают одно и то же число.