kombinatorika

miért?
  • gyakran a $\frac{\rm{kedvező}}{\rm{összes}}$ képletet használjuk az esélyek számolására és ezen mennyiségek kombinatorikai eszközökkel számolhatók.




permutáció
  • van $n$ különböző objektum

  • az összes különböző sorrendjük

  • a "sima" permutációnál egy vonal mentén helyezzük el őket

  • =$n! = 1\cdot2\cdot\ldots\cdot(n-1)\cdot n$

  • megállapodás: $0!=1$

példa
  • egymást nem ütő egyforma bástyák:

    • =$8!$

  • egymást nem ütő különböző bástyák:

    • =$8!\cdot 8!$



kód
julia> factorial(8)
40320





ismétléses permutáció
  • van $k$ objektum az $i$-edikből $n_i$ darab

  • az összes különböző sorrendjük

  • =$\frac{n!}{n_1!\cdot\ldots\cdot n_k!}\ \ \ \rm{ahol}\ \ n_1+\ldots+n_k=n$

példa
  • hány 10-jegyű szám képezhető 1 db $1$-es, 2 db $2$-es, 3 db $3$-as és 4 db $0$ felhasználásával? Minden számot használjunk fel és ne vegyük legálisnak a 0-val kezdődőeket!

    • összes-rossz=jó $\to \frac{10!}{1!\cdot 2!\cdot 3!\cdot 4!}-\frac{9!}{1!\cdot 2!\cdot 3!\cdot 3!}=7560$






ciklikus permutáció
  • van $n$ különböző objektum

  • egy körvonal mentén helyezzük el őket és az elforgatással egymásba vihető elhelyezéseket egyformának vesszük

    • számozzuk meg a helyeket, tegyük az $1$-es objektumot az $1$-es helyre

    • =$(n-1)!$

példa
  • hányféleképpen ülhet le 10 ember egy kerek asztal köré, ha az egyes és kettes nem ülhet egymás mellett?

    • összes-rossz=$9!-2\cdot 8!$






variáció
  • van $n$ különböző objektum

  • az összes különböző rendezett $k$-as ($1\le k\le n$) - visszatevés nélküli húzással:

  • =$n\cdot(n-1)\cdot\ldots\cdot (n-(k-1))=\frac{n!}{(n-k)!}$

példa
  • 10 emberből akarunk vezetőséget választani: elnök, alelnök, titkár. Hányféleképpen tehetjük meg?

    • =$10\cdot 9\cdot 8$






ismétléses variáció
  • van $n$ különböző objektum

  • az összes különböző rendezett $k$-as ($1\le k\le n$)

  • vagy $k$-t húzok visszatevéses húzással és érdekel a sorrend

  • =$n^{k}= n\cdot n\cdot\ldots\cdot n$

példa
  • Hányféleképpen tölthető ki egy 13+1 soros totószelvény?

    • =$3^{13+1}$






kombináció
  • van $n$ különböző objektum, $k$-t húzok visszatevés nélkül és nem érdekel a sorrend

  • vagy az összes különböző $k$ elemű részhalmaz száma, $0\le k\le n$

  • vagy $k$-t húzok egyszerre

  • =$\binom{n}{k}=\frac{\rm{variáció}}{k!}=\frac{n!}{k!(n-k)!}$

  • 1=$\binom{n}{0}$

példa
  • Hányféleképpen tölthetünk ki egy lottót?

    • =$\binom{90}{5}$

  • Hány $k$-elemű részhalmaza van egy $n$ elemű halmaznak?

    • =$\binom{n}{k}$



kód
julia> println(binomial(90,5))
43949268

julia> println(sum(binomial.(10,0:10))) # -> 2^10 = 1024
1024
  • Hányféleképpen tölthetünk ki egy lottót?

    • =$\binom{90}{5}$

  • Hány $k$-elemű részhalmaza van egy $n$ elemű halmaznak?

    • =$\binom{n}{k}$






ismétléses kombináció
  • van $n$ különböző objektum, $k$-t húzok visszatevéssel és nem érdekel a sorrend

  • =$\frac{(n-1+k)!}{(n-1)!k!}=\binom{n-1+k}{k}$

  • a háttérben ismétléses permutációt is elképzelhetünk, egy bizonyítás ezen alapszik

példa
  • Hányféleképpen vehetsz 3-féle csokiból 10-et?

    • =$\binom{3-1+10}{10}=66$



kód
julia> ibinom(n,k)=binomial(n-1+k,k)
ibinom (generic function with 1 method)

julia> ibinom(3,10)
66