วิธีการคำนวณชุดค่าผสม & พีชคณิต

เนื้อหา

• Orderings และ Factorials
• การเรียงสับเปลี่ยนกับการทำซ้ำ
• การเรียงสับเปลี่ยนโดยไม่มีการซ้ำซ้อน
• ชุดค่าผสมโดยไม่ต้องทำซ้ำ
• การรวมกับการทำซ้ำ

สมมติว่าคุณมีไอเท็ม n ชนิดและคุณต้องการเลือกคอลเล็กชัน r ของมัน เราอาจต้องการสิ่งของเหล่านี้ตามลำดับเฉพาะ เราเรียกวิธีเรียงสับเปลี่ยนชุดเหล่านี้ หากคำสั่งซื้อไม่สำคัญเราจะเรียกชุดของชุดค่าผสมที่รวบรวม สำหรับทั้งชุดค่าผสมและการเรียงสับเปลี่ยนคุณสามารถพิจารณากรณีที่คุณเลือกชนิด n บางประเภทมากกว่าหนึ่งครั้งซึ่งเรียกว่าด้วยการทำซ้ำหรือกรณีที่คุณเลือกแต่ละประเภทเพียงครั้งเดียวซึ่งเรียกว่าไม่มีการซ้ำซ้อน เป้าหมายคือสามารถนับจำนวนชุดค่าผสมหรือการเปลี่ยนลำดับที่เป็นไปได้ในสถานการณ์ที่กำหนด

Orderings และ Factorials

ฟังก์ชันแฟกทอเรียลมักใช้ในการคำนวณชุดค่าผสมและพีชคณิต N! หมายถึง N × (N – 1) × ... × 2 × 1 ตัวอย่างเช่น 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120 จำนวนวิธีในการสั่งซื้อชุดรายการเป็นปัจจัย ใช้ตัวอักษรสามตัว a, b และ c คุณมีสามตัวเลือกสำหรับตัวอักษรตัวแรกตัวอักษรตัวที่สองสำหรับตัวที่สองและตัวเลือกเดียวสำหรับตัวที่สาม กล่าวอีกอย่างหนึ่งคือการรวม 3 × 2 × 1 = 6 การเรียงลำดับ โดยทั่วไปมี n! วิธีสั่งซื้อสินค้า n รายการ

การเรียงสับเปลี่ยนกับการทำซ้ำ

สมมติว่าคุณมีสามห้องที่คุณกำลังจะทาสีและแต่ละห้องจะทาสีหนึ่งในห้าสี: สีแดง (r), สีเขียว (g), สีฟ้า (b), สีเหลือง (y) หรือสีส้ม (o) คุณสามารถเลือกสีได้หลายครั้งเท่าที่คุณต้องการ คุณมีห้าสีให้เลือกสำหรับห้องแรกห้าสีสำหรับสองและห้าสำหรับสาม สิ่งนี้ให้ความเป็นไปได้ทั้งหมด 5 × 5 × 5 = 125 โดยทั่วไปจำนวนวิธีในการเลือกกลุ่มของรายการ r ในลำดับเฉพาะจาก n ตัวเลือกที่ทำซ้ำได้คือ n ^ r

การเรียงสับเปลี่ยนโดยไม่มีการซ้ำซ้อน

ทีนี้สมมติว่าห้องทุกห้องมีสีต่างกัน คุณสามารถเลือกจากห้าสีสำหรับห้องแรกสี่สำหรับสองและสามสำหรับสาม สิ่งนี้ให้ 5 × 4 × 3 = 60 ซึ่งเพิ่งเกิดขึ้นที่ 5! / 2! โดยทั่วไปจำนวนวิธีอิสระในการเลือกรายการ r ตามลำดับเฉพาะจากตัวเลือกที่ไม่สามารถทำซ้ำได้คือ n! / (n – r)!

ชุดค่าผสมโดยไม่ต้องทำซ้ำ

ถัดไปลืมว่าห้องไหนเป็นสีอะไร เพียงเลือกสามสีที่เป็นอิสระสำหรับโทนสี คำสั่งซื้อไม่สำคัญที่นี่ดังนั้น (แดง, เขียว, น้ำเงิน) เหมือนกับ (แดง, น้ำเงิน, เขียว) สำหรับการเลือกสามสีใด ๆ มี 3! วิธีที่คุณสามารถสั่งซื้อได้ ดังนั้นคุณลดจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนได้ 3 ครั้ง! เพื่อรับ 5! / (2! × 3!) = 10 โดยทั่วไปคุณสามารถเลือกกลุ่มของรายการ r ในลำดับใด ๆ จากการเลือก n ตัวเลือกที่ไม่สามารถทำซ้ำได้ใน n! / วิธี

การรวมกับการทำซ้ำ

สุดท้ายคุณต้องสร้างชุดรูปแบบสีที่คุณสามารถใช้สีได้หลายครั้งตามที่คุณต้องการ รหัสการทำบัญชีที่ฉลาดช่วยงานนับนี้ ใช้สาม Xs เพื่อเป็นตัวแทนของห้อง รายการสีของคุณแสดงโดย rgbyo ผสม Xs เข้ากับรายการสีของคุณและเชื่อมโยง X แต่ละสีเข้ากับสีแรกทางซ้ายของมัน ตัวอย่างเช่น rgXXbyXo หมายความว่าห้องแรกเป็นสีเขียวห้องที่สองคือห้องสีเขียวและห้องที่สามเป็นห้องสีเหลือง X ต้องมีอย่างน้อยหนึ่งสีทางด้านซ้ายดังนั้นจึงมีสล็อตที่ใช้ได้ห้าช่องสำหรับ X แรกเนื่องจากในขณะนี้รายการมี X แล้วจึงมีหกช่องว่างสำหรับ X ที่สองและเจ็ดที่พร้อมใช้งานสำหรับ X ที่สามใน ทั้งหมดมี 5 × 6 × 7 = 7! / 4! วิธีเขียนโค้ด อย่างไรก็ตามลำดับของห้องพักโดยพลการดังนั้นจึงมีเพียง 7! / (4! × 3!) การจัดเรียงที่ไม่ซ้ำกัน โดยทั่วไปคุณสามารถเลือกรายการ r ในลำดับใด ๆ จาก n ตัวเลือกที่ทำซ้ำได้ใน (n + r – 1)! / วิธี