Чтобы определить, сколько существует способов выбрать 7 элементов из множества, содержащего 11 различных элементов, можно воспользоваться биномиальным коэффициентом, который также связан с треугольником Паскаля.
Биномиальный коэффициент обозначается \( C(n, k) \) и равен:
\[
C(n, k) = \frac{n!}{k!(n-k)!}
\]
Где:
- \( n \) — общее количество элементов (в нашем случае 11),
- \( k \) — количество элементов, которые мы хотим выбрать (в нашем случае 7),
- \( n! \) (факториал n) — это произведение всех целых чисел от 1 до n.
Следовательно, мы должны вычислить \( C(11, 7) \).
1. Подставляем значения в формулу:
\[
C(11, 7) = \frac{11!}{7!(11-7)!} = \frac{11!}{7! \cdot 4!}
\]
2. Теперь вычислим факториалы. Напомним, что факторал 0 равен 1:
\[
11! = 11 \times 10 \times 9 \times 8 \times 7!
\]
Теперь подставим это в формулу:
\[
C(11, 7) = \frac{11 \times 10 \times 9 \times 8 \times 7!}{7! \cdot 4!}
\]
3. Сократим \( 7! \) в числителе и знаменателе:
\[
C(11, 7) = \frac{11 \times 10 \times 9 \times 8}{4!}
\]
4. Теперь вычислим \( 4! \):
\[
4! = 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24
\]
5. Теперь подставим значение \( 4! \) обратно в формулу:
\[
C(11, 7) = \frac{11 \times 10 \times 9 \times 8}{24}
\]
6. Вычислим числитель:
\[
11 \times 10 = 110
\]
\[
110 \times 9 = 990
\]
\[
990 \times 8 = 7920
\]
Таким образом, мы имеем:
\[
C(11, 7) = \frac{7920}{24}
\]
7. Теперь выполним деление:
\[
\frac{7920}{24} = 330
\]
Итак, существует 330 способов выбрать 7 элементов из 11 различных элементов.
Биномиальные коэффициенты и факторы являются основами комбинаторики, которая изучает, сколько различных способов можно выбрать элементы из заданного множества.
Определения:
1.
Факториал (n!)
: Факториал натурального числа n — это произведение всех положительных целых чисел от 1 до n. Например:
- \( 5! = 5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 120 \)
- Факториал нуля: \( 0! = 1 \).
2.
Биномиальный коэффициент (C(n, k))
: Это количество способов выбрать k элементов из n различных элементов без учета порядка. Он вычисляется по формуле:
\[
C(n, k) = \frac{n!}{k!(n-k)!}
\]
где:
- \( n \) — общее количество элементов,
- \( k \) — количество выбираемых элементов.
3.
Комбинаторика
— это раздел математики, изучающий способы комбинирования и размещения объектов с учетом или без учета порядка.
Теперь перейдем к задачам для тренировки.
Пример проблем с решением:
Задача 1:
Сколько существует способов выбрать 3 элемента из множества, содержащего 8 различных элементов?
Решение:
1. Используем формулу:
\[
C(8, 3) = \frac{8!}{3!(8-3)!} = \frac{8!}{3! \cdot 5!}
\]
2. Разложим \( 8! \):
\[
8! = 8 \times 7 \times 6 \times 5!
\]
3. Подставим:
\[
C(8, 3) = \frac{8 \times 7 \times 6 \times 5!}{3! \cdot 5!}
\]
4. Сократим \( 5! \):
\[
C(8, 3) = \frac{8 \times 7 \times 6}{3!}
\]
5. Найдем \( 3! \):
\[
3! = 6
\]
6. Подставим это значение:
\[
C(8, 3) = \frac{8 \times 7 \times 6}{6} = 8 \times 7 = 56
\]
Ответ: 56 способов.
Задача 2:
Сколько существует способов выбрать 4 элемента из множества, содержащего 10 различных элементов?
Решение:
1. Используем формулу:
\[
C(10, 4) = \frac{10!}{4!(10-4)!} = \frac{10!}{4! \cdot 6!}
\]
2. Разложим \( 10! \):
\[
10! = 10 \times 9 \times 8 \times 7 \times 6!
\]
3. Подставим:
\[
C(10, 4) = \frac{10 \times 9 \times 8 \times 7 \times 6!}{4! \cdot 6!}
\]
4. Сократим \( 6! \):
\[
C(10, 4) = \frac{10 \times 9 \times 8 \times 7}{4!}
\]
5. Найдем \( 4! \):
\[
4! = 24
\]
6. Подставим это значение:
\[
C(10, 4) = \frac{10 \times 9 \times 8 \times 7}{24}
\]
7. Сначала вычислим числитель:
\[
10 \times 9 = 90
\]
\[
90 \times 8 = 720
\]
\[
720 \times 7 = 5040
\]
8. Теперь подставим:
\[
C(10, 4) = \frac{5040}{24} = 210
\]
Ответ: 210 способов.
Практическая часть
Практическая задача:
Сколько существует способов выбрать 5 элементов из множества, содержащего 12 различных элементов?
Реши задачу самостоятельно, используя приведенные выше шаги и формулы.