RrOCpVV4ZVTid
Na zdjęciu znajduje się wiele różnokolorowych kul w dużym zbliżeniu.

Kombinatoryka

Źródło: dostępny w internecie: Pexels.com, licencja: CC BY 3.0.

1. Reguła dodawania i reguła mnożenia

Być może, czekając na autobus, zdarzyło ci się zastanawiać, na ile sposobów podróżni mogą zajmować miejsca w tym pojeździe. A może otwierając szafę, ustalasz, ile masz możliwości doboru bluzek do spodni? W tym materiale będziemy zajmować się podobnymi problemami. Poznamy przy okazji reguły, które pomogą nam w obliczeniach.

RRdb9XyIVQh6M
Źródło: dostępny w internecie: https://pixabay.com, domena publiczna.

Rozważając podjęcie jakiejś decyzji, najczęściej musimy brać pod uwagę wszystkie możliwe rozwiązania i ich konsekwencje. W obliczeniu, ile jest wszystkich możliwości podjęcia decyzji, pomoże nam reguła mnożenia.

Przykład 1
R1XrU0QYO1ZIb
Źródło: Pixabay.com / Pexels.com / Unsplash.com, licencja: CC BY 3.0.

W cukierni można wybrać jeden z trzech rodzajów lodów: pistacjowe, cytrynowe, waniliowe. Lody mogą być z bitą śmietaną lub z karmelem.
Obliczymy, ile różnych zestawów złożonych z lodów i bitej śmietany lub lodów i karmelu możemy wybrać.
Sporządzamy pomocniczą tabelkę.

Dodatki

Rodzaje lodów

Dodatek/Smak

Pistacjowe

Cytrynowe

Waniliowe

Bita śmietana

Pistacjowe z bitą śmietaną

Cytrynowe z bitą śmietaną

Waniliowe z bitą śmietaną

Karmel

Pistacjowe z karmelem

Cytrynowe z karmelem

Waniliowe z karmelem

Odczytujemy z tabelki, że można wybrać 6 różnych zestawów.
Istotnie, do każdego z 3 rodzajów lodów można dobrać 2 rodzaje dodatków. Mamy więc

3·2=6

możliwości wyboru.

Reguła mnożeniareguła mnożeniaReguła mnożenia
Jeśli w pewnej sytuacji mamy najpierw do wyboru n możliwości, a następnie m możliwości, to wszystkich możliwości wyboru jest n·m.

Regułę mnożeniareguła mnożeniaRegułę mnożenia możemy też stosować w przypadku, gdy mamy do wyboru więcej niż dwie możliwości.

Przykład 2

Obliczymy, ile jest wszystkich liczb trzycyfrowych parzystych.

Cyfrą setek liczby trzycyfrowej może być każda z cyfr: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 – jest 9 możliwości (cyfra zero nie może być pierwszą cyfrą liczby).
Cyfrą dziesiątek może być każda z cyfr: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 – jest 10 możliwości.
Cyfrą jedności może być każda z cyfr: 0, 2, 4, 6, 8 – jest 5 możliwości (liczba ma być parzysta).

RRgZDiyBmlFqJ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Stosując regułę mnożenia, obliczamy ile jest wszystkich możliwości.

9·10·5=450

Jest 450 liczb trzycyfrowych parzystych.

Reguła mnożeniareguła mnożeniaReguła mnożenia sprawdza się też w przypadku, gdy problem wydaje się bardzo skomplikowany. Trzeba wtedy ustalić kolejność dokonywanych wyborów (kolejność podejmowanych decyzji).

Przykład 3

Mariusz zapomniał jakie są ostatnie trzy cyfry 7 – cyfrowego szyfru otwierającego drzwi do jego domu. Pamiętał tylko, że każda cyfra jest inna i nie ma wśród nich
1, 5, 8, 9. Chłopiec postanowił, że będzie tak długo wybierał kolejne 7 – cyfrowe numery, aż otworzy  zamek. Obliczymy, jak długo to może potrwać, jeśli wybieranie jednej cyfry trwa dwie sekundy.

Ponieważ wśród cyfr, które zapomniał Mariusz, nie ma ani 1, 5, 8 ani 9, więc cyfry wybiera spośród pozostałych sześciu cyfr 0, 2, 3, 4, 6, 7.

  • Pierwszą z brakujących cyfr Mariusz może wybrać spośród 6.

  • Cyfry w kodzie nie mogą się powtarzać, więc następną cyfrę wybierze spośród 5 pozostałych.

  • Ostatnią z brakujących cyfr, wybiera spośród 4.

R4iR0sVDeC2NV
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Zatem wszystkich możliwości wyboru brakujących cyfr jest

6·5·4=120

Za każdym razem Mariusz musi wybierać 7 cyfr (bo cały szyfr składa się z siedmiu cyfr). Zatem wpisanie siedmiu cyfr zajmuje 7·2=14 sekund.
Wpisanie wszystkich 120 kodów zajmie
120·14=1680 sekund.
1680 s=28 min
Mariusz otworzy zamek najpóźniej po upływie 28 minut.

Przykład 4

Pan Adam chce kupić ozdobną poduszkę i koc na swoją nową kanapę. W sklepie są 4 różne żółte poduszki i 3 różne czerwone poduszki. Jest też 7 różnych żółtych koców i 5 różnych czerwonych koców. Obliczymy, na ile sposobów może kupić pan Adam poduszkę i koc, tak aby obie rzeczy były w tym samym kolorze.

Pan Adam może wybrać rzeczy w kolorze żółtym lub czerwonym. Dla każdego z tych dwóch wariantów wyznaczymy liczbę możliwych wyborów.

Wariant 1
Jeżeli pan Adam zdecyduje się na rzeczy w kolorze żółtym, to poduszkę wybiera spośród 4 i koc wybiera spośród 7. Zgodnie z regułą mnożenia ma 4·7=28 możliwości skomponowania takiego zestawu.

Wariant 2
Jeżeli pan Adam zdecyduje się na rzeczy w kolorze czerwonym, to poduszkę wybiera spośród 3 i koc wybiera spośród 5. Zgodnie z regułą mnożenia ma 3·5=15 możliwości skomponowania takiego zestawu.
Łącznie ma więc 15+28=43 możliwości.

W powyższym przykładzie do wyznaczania liczby zestawów złożonych z poduszki i koca, wykorzystaliśmy regułę dodawania. Regułę tę stosujemy, gdy rozważane zdarzenia wzajemnie wykluczają się (czyli nie mogą zajść równocześnie).

Reguła dodawaniareguła dodawaniaReguła dodawania
Jeżeli wybór polega na podjęciu jednej z dwóch decyzji, przy czym pierwszą z nich można podjąć na n sposobów, drugą na m sposobów, to takiego wyboru można dokonać na n+m sposobów.

Zauważmy, że regułę mnożenia stosujemy, gdy mamy dokonać pierwszego wyboru i drugiego wyboru. Natomiast, gdy dokonujemy jednego lub drugiego wyboru, stosujemy regułę dodawaniareguła dodawaniaregułę dodawania. W kolejnym przykładzie także pokażemy zastosowanie równocześnie reguły mnożenia i reguły dodawania.

Przykład 5

Obliczymy, ile jest liczb naturalnych czterocyfrowych o różnych cyfrach, które są podzielne przez 25, ale nie są podzielne przez 10.

Jeżeli liczba jest podzielna przez 25, to dwie ostatnie cyfry tej liczby tworzą liczbę 25, 50, 75 lub obie cyfry są zerami.
Liczba jest podzielna przez 10, gdy jej cyfrą jedności jest 0. Zatem bierzemy pod uwagę tylko te liczby o różnych cyfrach, których dwie ostatnie cyfry tworzą liczbę 25 lub 75.
Przypadek 1 – dwie ostatnie cyfry liczby to 25.

Cyfra tysięcy liczby musi być różna od zera i różna od 25 – mamy 7 możliwości.
Cyfra setek musi być różna od cyfry tysięcy i różna od 25 – mamy 7 możliwości.
Cyfra dziesiątek to 2 – mamy 1 możliwość.
Cyfra jedności to 5 – mamy 1 możliwość.

RJRvcWoZZ7mZS
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Wszystkich możliwości jest: 7·7·1·1=49
Przypadek 2 – dwie ostatnie cyfry liczby to 75.

Cyfra tysięcy liczby musi być różna od zera i różna od 75 – mamy 7 możliwości.
Cyfra setek musi być różna od cyfry tysięcy i różna od 75 – mamy 7 możliwości.
Cyfra dziesiątek to 7 – mamy 1 możliwość.
Cyfra jedności to 5 – mamy 1 możliwość.

R1Iilocu4HteJ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Wszystkich możliwości jest: 7·7·1·1=49
Łącznie jest więc 49+49=98 szukanych liczb.

Notatnik

RKB9ds6tVEvPb
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
2

Animacja

Polecenie 1

Zapoznaj się z animacją pokazującą przykłady zastosowania reguły mnożenia. Wykonuj najpierw samodzielnie symulacje prezentowanych tam przykładów (na przykład używając kolorowych guzików lub pionków), a następnie porównaj z rozwiązaniami.

Rwi55VBwwajdr
Animacja pokazująca przykłady zastosowania reguły mnożenia.
Polecenie 2

Korzystając z pierwszego przykładu przedstawionego w animacji, oblicz, na ile sposobów można ustawić w kolejce dwóch chłopców i trzy dziewczynki tak, aby dziewczynki stały przed chłopcami.

RzpK8ASneqs76
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 3

Korzystając z czwartego przykładu przedstawionego w animacji, oblicz, na ile sposobów można posadzić 5 osób na 8 krzesłach.

R1N2vPZVgPXKO
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 4

Oblicz, na ile sposobów AB mogą usiąść na dwóch spośród ośmiu krzeseł.

RQhhrcwojGanj
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
3

Zestaw ćwiczeń interaktywnych

RbF55QSRgrA2i
Ćwiczenie 1
Z Helenowa do Florowa prowadzi 7 dróg. Ile jest możliwości odbycia podróży z Helenowa do Florowa i z powrotem, jeżeli nie wolno wracać tą samą drogą?
Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 14, 2. 13, 3. 49, 4. 42
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ro5LsoDCJpZoP
Ćwiczenie 2
Ile jest różnych liczb czterocyfrowych podzielnych przez 5?
Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 10·10·10·10·2, 2. 9·10·10·1·2, 3. 10·10·9·9·2, 4. 9·10·1·1·2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1eSpx694jr19
Ćwiczenie 3
Dopasuj opis doświadczenia i liczbę wszystkich możliwych wyników. Rzucamy cztery razy monetą. Możliwe odpowiedzi: 1. 48, 2. 24, 3. 36, 4. 16 Rzucamy dwa razy kostką do gry. Możliwe odpowiedzi: 1. 48, 2. 24, 3. 36, 4. 16 Rzucamy 2 monetami i kostką Możliwe odpowiedzi: 1. 48, 2. 24, 3. 36, 4. 16 Rzucamy 3 monetami i kostką. Możliwe odpowiedzi: 1. 48, 2. 24, 3. 36, 4. 16
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RU3TphNjKxp3I
Ćwiczenie 4
Ewelina chce podarować babci kwiaty. W kwiaciarni jest 6 rodzajów kwiatów doniczkowych i 5 rodzajów kwiatów ciętych.
Uzupełnij zdania, wpisując odpowiednie liczby. Kwiaty doniczkowe lub kwiaty cięte Ewelina może wybrać na Tu uzupełnij sposobów.
Kwiaty doniczkowe i kwiaty cięte Ewelina może wybrać na Tu uzupełnij sposobów.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RBu4Gl38xBPc8
Ćwiczenie 5
Łączenie par. Z cyfr 0, 1, 2, 3, 4 tworzymy liczby czterocyfrowe. Zaznacz, które zdanie jest prawdziwe, a które fałszywe.. Można otrzymać 625 różnych liczb, jeżeli cyfry w liczbie mogą się powtarzać.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Można otrzymać 96 różnych liczb, jeżeli cyfry w liczbie nie mogą się powtarzać.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R19P4f3rnjimG
Ćwiczenie 6
Uzupełnij zdania, przeciągając odpowiednie liczby. Justyna ma 5 różnych sukienek, 2 różne swetry i 3 różne apaszki.
Sukienki i swetry Justyna może skompletować na 1. 10, 2. 5, 3. 7, 4. 6, 5. 15 sposobów.
Swetry i apaszki Justyna może skompletować na 1. 10, 2. 5, 3. 7, 4. 6, 5. 15 sposobów.
Sukienki i apaszki Justyna może skompletować na 1. 10, 2. 5, 3. 7, 4. 6, 5. 15 sposobów.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7

Oblicz, ile jest różnych liczb czterocyfrowych, w których w rzędzie jedności i dziesiątek występuje ta sama cyfra.

RFxlZrtFF26fx
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 8

Renata wypełnia test, składający się z 10 pytań. Na każde pytanie może odpowiedzieć: tak lub nie. Oblicz, na ile sposobów może wypełnić test.

R1OzP2BxFVV9h
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
4

Słownik

reguła mnożenia
reguła mnożenia

Jeśli w pewnej sytuacji mamy najpierw do wyboru n możliwości, a następnie m możliwości, to wszystkich możliwości wyboru jest n·m.

reguła dodawania
reguła dodawania

Jeżeli wybór polega na podjęciu jednej z dwóch decyzji, przy czym pierwszą z nich można podjąć na n sposobów, drugą na m sposobów, to takiego wyboru można dokonać na n+m sposobów.

Notatnik

Możesz skorzystać z poniższego pola tekstowego do zapisania swoich notatek, rozwiązań zadań i innych informacji, które uważasz za potrzebne.

R1b8OvSPUG8s3
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.