A. LÝ THUYẾT :
I. HAI QUI TẮC CƠ BẢN :
1. Qui tắc cộng :
- Một công việc nào đó có thể thực hiện theo một trong hai phương
án A hoặc B. Nếu phương án A có m cách thực hiện , phương án B có n
cách thực hiện và không trùng với bất kì cách nào trong phương án A thì
công việc đó có m + n cách thực hiện.
- Tổng quát :
Một công việc có thể tiến hành theo một trong k phương án
A A A A 1 2 3 , , ., k . Phương án A1có thể thực hiện theo n1 cách, phương án A2 có
thể thực hiện theo n2 cách, , phương án Ak có thể thực hiện theo nk cách.
Các phương án ở các cách không trùng nhau.
Khi đó công việc có thể thực hiện theo : n n n n 1 2 3 . k cách.
Ví dụ : Từ thành phố A đến thành phố B có 3 đường bộ và 2 đường
thủy. Cần chọn một đường để đi từ A đến B. Hỏi có mấy cách chọn ?
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH TIỀN GIANG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA SƯ PHẠM CHUYÊN TOÁN S CP GII TÍCH T HP Giáo viên HD : Võ Hoài Nhân Trung SVTH : Nguy(n H)ng i*p MSSV : 106121009 Thaùng 5, naêm 2010 MuhoanangC LuhoanangC PHN I : C BN ...................................................................................... 1 A. Lý thuyt : ................................................................................... 1 I. Hai qui tc c bn : ................................................................... 1 1. Qui tc c"ng : .......................................................................... 1 2. Qui tc nhân : ......................................................................... 2 II. Hoán v) : .................................................................................... 3 III. Ch+nh h,p : ............................................................................. 4 IV. T1 h,p : .................................................................................... 5 V. Các chú ý khi gii bài t6p :........................................................ 6 VI. M"t s9 sai l;m thucth>ng mc phi trong khi gii toán : .......... 8 B. Các dBng bài t6p thucth>ng gCp .................................................. 13 I. VDn EF 1 : Bài toán Em s9 ...................................................... 13 1. DBng 1 : Bài toán Em s9 c bn : ....................................... 13 2. DBng 2 : Bài toán Em ph9i h,p EiFu kiHn nâng cao (Em có l6p, các bài toán vF chia ht, tìm tDt c các ucthMc s9 ).......... . 18 3. DBng 3 : Tính t1ng trong bài toán Em.............................. . 25 II. VDn EF 2 : Bài toán sp xp .................................................... 27 III. VDn EF 3 : Bài toán vF t6p h,p .............................................. 30 IV. VDn EF 4 : Bài toán hình hTc ................................................. 32 V. VDn EF 5 : Bài t6p áp duthnangng công thucthsacc .................................... 35 1. DBng 1 : Xn gin biYu thucthsacc, rút gTn, gii phucthng trình, bDt phucthng trình .......................................................................... 35 2. DBng 2 : Chucthsacng minh các hH thucthsacc t1 h,p ........................... 40 3. DBng 3 : Tìm giá tr) lMn nhDt, nhZ nhDt ............................... 45 VI. Bài t6p t1ng h,p .................................................................... 47 PHN II : NÂNG CAO..................................................................... 48 I. Ch+nh h,p l6p ........................................................................... 48 II. Hoán v) lCp ( t1 h,p phucthsacc ) ...................................................... 49 III. T1 h,p lCp................................................................................ 49 IV. Nguyên lí bù tructhhuyen ...................................................................... 51 IV. Bài t6p t1ng h,p ...................................................................... 52 CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 1 PHẦN I : CƠ BẢN A. LÝ THUYẾT : I. HAI QUI TẮC CƠ BẢN : 1. Qui tắc cộng : - Một công việc nào đó có thể thực hiện theo một trong hai phương án A hoặc B. Nếu phương án A có m cách thực hiện , phương án B có n cách thực hiện và không trùng với bất kì cách nào trong phương án A thì công việc đó có m + n cách thực hiện. - Tổng quát : Một công việc có thể tiến hành theo một trong k phương án 1 2 3, , ...., kA A A A . Phương án 1A có thể thực hiện theo 1n cách, phương án 2A có thể thực hiện theo 2n cách,, phương án kA có thể thực hiện theo kn cách. Các phương án ở các cách không trùng nhau. Khi đó công việc có thể thực hiện theo : 1 2 3 ... kn n n n cách. Ví dụ : Từ thành phố A đến thành phố B có 3 đường bộ và 2 đường thủy. Cần chọn một đường để đi từ A đến B. Hỏi có mấy cách chọn ? Giải Để đi từ thành phố A đến thành phố B ta có 2 phương án : đường bộ hoặc đường thủy Đường bộ : 3 đường có 3 cách chọn. Đường thủy : 2 đường có 2 cách chọn. Và 2 phương án này độc lập với nhau. Vậy theo qui tắc cộng ta có tất cả: 3 + 2 = 5 cách chọn. Ví dụ : Một nhà hàng có 3 loại rượu, 4 loại bia, 5 loại nước ngọt. Một thực khách cần chọn đúng một loại thức uống. Hỏi có bao nhiêu cách chọn ? Giải Thực khách có 3 phương án chọn : Hoặc chọn rượu : 3 cách chọn Hoặc chọn bia : 4 cách chọn Hoặc chọn nước ngọt : 5 cách chọn Theo qui tắc cộng thực khách có tất cả : 3 + 4 + 5 = 9 cách chọn 1 loại thức uống. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 2 2. Qui tắc nhân : - Một công việc nào đó có thể bao gồm 2 công đoạn A và B. Nếu công đoạn A có m cách thực hiện và ứng với mỗi cách đó có n cách thực hiện công đoạn B thì công việc đó có m.n cách thự hiện. - Tổng quát : Một công việc nào đó có thể bao gồm k công đoạn 1 2 3, , ...., kA A A A .. Nếu công đoạn 1A có 1n cách thực hiện và ứng với mỗi cách trong công đoạn 1A có 2n cách thực hiện công đoạn 2A , ứng với mỗi cách trong công đoạn 2A có 3n cách thực hiện công đoạn 3A ,, ứng với mỗi cách trong công đoạn 1kA có n k cách thực hiện công đoạn kA . Khi đó công việc có thể thực hiện theo : 1 2 3. . ... kn n n n cách. Ví dụ : Từ Hà Nội đến Huế có 3 cách đi : máy bay, ô tô, tàu hỏa. Từ Huế đến Sài Gòn có 4 cách đi: máy bay, ô tô, tàu hỏa, tàu thủy. Hỏi có bao nhiêu cách đi Hà Nội – Huế - Sài Gòn ? Giải Ta có thể xem việc đi Hà Nội – Huế - Sài Gòn như một công việc tiến hành theo 2 giai đoạn liên tiếp nhau : Giai đoạn 1 : đi từ Hà Nội đến Huế : có 3 cách đi. Giai đoạn 2 : từ Huế đến Sài Gòn : ứng với mỗi cách đi ở giai đoạn 1 ta đều có 4 cách để hoàn thành giai đoạn 2. Vậy theo nguyên lí nhân có tất cả :3.4 12 cách đi Hà Nội – Huế - Sài Gòn. Ví dụ : Có bao nhiêu số tự nhiên có 3 chữ số khác nhau có thể được tạo thành từ các chữ số 5, 6, 7, 8, 9 ? Giải Số cần lập có dạng : 1 2 3 1, ( 0)a a a a , để lập được số như thế ta thực hiện các giai đoạn sau : Chọn 1a : có 4 cách chọn. Chọn 2a : với mỗi cách chọn 1a có 3 cách chọn 1 2a a Chọn 3a : với mỗi cách chọn 2a có 2 cách chọn 1 2 3a a a Vậy theo nguyên tác nhân có tất cả : 4.3.2 24 số thỏa yêu cầu bài toán. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 3 II. HOÁN VỊ : - Định nghĩa : Cho tập A gồm n phần tử 1n . Mỗi kết quả của sự sắp xếp thứ tự n phần tử của tập hợp A được gọi là một hoán vị của n phần tử đó. - Nhận xét : Hai hoán vị của n phần tử chỉ khác nhau ở thứ tự sắp xếp. Chẳng hạn hai hoán vị abc và acb của 3 phần tử a, b, c là khác nhau. - Số các hoán vị : Kí hiệu nP là số các hoán vị của n phần tử : . -1 ....2.1 !nP n n n Thật vậy để có một hoán vị ta có thể chọn phần tử đứng đầu theo n cách, sau đó ta chọn phần tử thứ 2 theo (n-1) cách,, chọn phần tử n theo 1 cách duy nhất. Do đó ta có tổng số hoán vị là : n.(n-1)2.1 - Qui ước : 0! 1 . Ví dụ : Có bao nhiêu cách sắp xếp 3 bạn A, B, C ngồi vào một bàn dài có 3 chỗ ngồi ? Giải Cần sắp xếp 3 bạn vào 3 chỗ vậy mỗi cách sắp là hoán vị của 3 phần tử, có tất cả 3 1.2.3 3! 6P cách sắp. Các hoán vị đó là : ABC, ACB, BAC, BCA, CAB, CBA. Ví dụ : Có bao nhiêu số có 4 chữ số đôi một khác nhau lập từ các số 2, 6, 7, 9 ? Giải Mỗi số được thành lập là một hoán vị của 4 phần tử. Vậy ta có tất cả là : 4 4! 24P (số). - Hoán vị vòng : Cho tập A gồm n phần tử 1n . Mỗi kết quả của sự sắp xếp thứ tự n phần tử của tập hợp A theo một vòng kép kín được gọi là một hoán vị vòng của n phần tử đó. - Số hoán vị vòng của n phần tử là : 1 -1 ! nP n . Ví dụ : Có bao nhiêu cách sắp xếp n đại biểu ngồi quanh một bàn tròn ? Giải Vị trí tương đối giữa các đại biểu hoàn toàn không đổi nếu ta hoán vị vòng họ theo một chiều nhất định ( chẳng hạn n hoán vị ABCKL, BCALA, CDLAB là như nhau ) nghĩa là trong các hoán vị vòng không có phần tử nào là cuối cùng hoặc phần tử thứ nhất. Vậy số cách sắp xếp là : CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 4 -1 ! -1 ! n n n P n . Ví dụ : Có bao nhiêu đa giác nhận n điểm A, B, , L làm đỉnh ? Giải Ta có thể hoán vị vòng các đỉnh theo cả hai chiều theo 2n cách khác nhau mà đa giác vẫn không thay đổi nên số đa giác là : -1 -1 ! 2 2 n nP . III. CHỈNH HỢP : - Định nghĩa : Cho tập A gồm n phần tử 1n . Kết quả của việc lấy k phần tử khác nhau từ n phần tử của tập hợp A và sắp xếp chúng theo thứ tự nào đó được gọi là một chỉnh hợp chập k của n phần tử. - Số các chỉnh hợp : Kí hiệu Akn là số chỉnh hợp chập k của n phần tử 1 k n ! . -1 ... - 1 - ! k n n A n n n k n k Thật vậy để lập một chỉnh hợp chập k của n phần tử ta chọn phần tử đứng đầu theo n cách, sau đó chọn phần tử thứ hai theo ( n - 1) cách,, phần tử thứ k theo n - ( k-1) cách. Do đó ta có tổng số chỉnh hợp chập k của n phần tử là . -1 ... - 1n n n k . - Chú ý : Mỗi hoán vị n phần tử cũng chính là một chỉnh hợp chập n của n phần tử đó. Vì vậy : n n nP A Ví dụ : Có bao nhiêu số tự nhiên gồm 5 chữ số khác nhau lập từ các chữ số 1, 2, 9 ? Giải Mỗi số tự nhiên có 5 chữ số khác nhau được lập bằng cách lấy 5 chữ số khác nhau từ chín chữ số đã cho và xếp theo một thứ tự nhất định. Mỗi số như vậy được coi là một chỉnh hợp chập 5 của 9. Vậy số các số đó là : 59 120A . CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 5 IV. TỔ HỢP : - Định nghĩa : Cho tập A có n phần tử 1n . Mỗi tập con gồm k phần tử của A được gọi là một tổ hợp chập k của n phần tử đã cho. - Chú ý : Số k trong định nghĩa cần thỏa mãn điều kiện 1 k n .Tuy vậy tập hợp không có phần từ nào là tập rỗng nên ta qui ước gọi tổ hợp chập 0 của n phần tử là tập rỗng. - Số các tổ hợp : Kí hiệu knC là số các tổ hợp chập k của n phần tử 0 k n , ta có : ! ! - ! k n n C k n k Để tính tổng số tổ hợp ta lập luận như sau : Giả sử từ n phần tử đã cho ta tạo nên knC chỉnh hợp. Đem mỗi tổ hợp chập k này hoàn vị theo mọi cách sẽ có k! chỉnh hợp chập k. Do đó toàn bộ knC tổ hợp chập k của n phần tử sẽ ứng với k! knC chỉnh hợp chập k. Do đó : ! k kn nk C A - Tính chất của các số knC : 11 1 , 0 , 1 . k n k n n k k k n n n C C k n C C C k n Ví dụ : Cho tập 1,2,3,4,5A . Có bao nhiêu tổ hợp chập 3 của 5 phần tử của A ? Liệt kê chúng. Giải Có tất cả 3 5 5! 10 3! 5 3 ! C tổ hợp chập 3 của 5 phần tử của A. Các tổ hợp đó là : 1,2,3 ; 1,2,4 ; 1,2,5 ; 2,3,4 ; 2,3,5 ; 3,4,5 ; 1,3,4 , 1,3,5 ; 2,3,4 , 1,4,5 . Ví dụ : Một tổ có 10 người gồm 6 nam ... o cho tổng p + q = a với a là một số tự nhiên đã biết. Hãy tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của p!.q! ? Giải Đặt m = p!.q!, vì m có tính đối xứng đối với p, q nên ta có thể giả sử p q 2p p + q = a . Nếu a chẵn ta có : p 2 a CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 46 Nếu a lẻ ta có : a -1 p 2 Do đó : p + q ! a! C C = p!q! p!q! a! p!q! C a! m C p p p q a p a p a Vì a không đổi nên : m nhỏ nhất paC lớn nhất khi : a) 2 a p q nếu a chẵn. Do đó giá trị nhỏ nhất của m là 2 ! 2 a b) -1 1 ; 2 2 a a p q nếu a lẻ. Do đó giá trị nhỏ nhất của m là -1 1 ! ! 2 2 a a m lớn nhất paC nhỏ nhất khi 11 pq ap C C a . Do đó giá trị nhỏ lớn nhất của m là ! -1 ! a a a CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 47 VI. BÀI TẬP TỔNG HỢP : 1. Cho các số 0, 1, 2, 3, 4, 5. Hỏi có thể thành lập bao nhiêu số có 3 chữ số khác nhau không chia hết cho 3 ? Đáp số : 60 số 2. Người ta lập tất cả tích của 2 số nguyên từ 1 đến 100. Hỏi có bao nhiêu tích là bội của 3? Đáp số : 2739 3. Trong 3 lần chọn ngẫu nhiên 3 chữ số thì có mấy trường hợp : a.Có 2 lần lặp lại b.Có 1 lần lặp lại Đáp số : 270, 720 4. Với các chữ số 0, 1, 3, 6, 9 có thể lặp được bao nhiêu số mỗi số gồm 4 chữ số khác nhau. Trong đó có bao nhiêu số chẵn, bao nhiêu số chia hết cho 3 ? Đáp số : 42 số, 18 số. 5. Có bao nhiêu số tự nhiên gồm 7 chữ số biết rằng chữ số 2 có mặt đúng 2 lần, chữ số 3 có mặt đúng 3 lần và các chữ số còn lại có mặt không quá 1 lần ? Đáp số : 11340 số . 6. Trong buổi họp mặt có 5 nam sinh và 5 nữ sinh. Có bao nhiêu cách sắp xếp xung quanh bàn tròn sao cho không có 2 nam sinh, 2 nữ sinh ngồi cạnh nhau ? Đáp số : 2.5!.5! cách. 7. Có bao nhiêu số tự nhiên có 7 chữ số được viết duy nhất bởi ba chữ số 1, 2, 3 trong đó chữ số 2 xuất hiện 2 lần ? Đáp số : 2 5 7 .2 2 C 8. Giải phương trình : 4 5 6 13n n nC C C . Đáp số : n =6 9. Giải bất phương trình : 2 4 6 2 2003... 2 1nx x x xC C C C . Đáp số : 1002x 10. Đặt 2 2 2 2 3 1 1 1 T ... A A An . Rút gọn T, chứng minh T < 1. Đáp số : 1 T 1 n 11. Có bao nhiêu số tự nhiên gồm 5 chữ số đều lớn hơn 4 và đôi 1 khác nhau. Tính tổng của chúng ? Đáp số : 9333240. 12. Tìm miền giá trị các hàm số : a. 7 3 x xf x A b. 2 8 3 x xf x C Đáp số : a. 1,2,3 ; b. 1,9,15,28,35 CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 48 PHẦN II : NÂNG CAO I. CHỈNH HỢP LẶP : Trong định nghĩa chỉnh hợp mỗi phần tử chỉ xuất hiện không quá một lần nếu ta bỏ đi hạn chế ấy thì ta có khái niệm chỉnh hợp lập. 1. Định nghĩa : Chỉnh hợp lập chập k của n phần tử là một nhóm có thứ tự gồm k phần tử đã cho, trong đó đó mỗi phần tử có thể có mặt 1, 2, 3, , k lần trong nhóm tạo thành. Ví dụ : abcd, aabe, adbc, là các chỉnh hợp chập 4 có lặp của n mẫu tự a, b, c, d, l 2. Số các chỉnh lặp chập p của n phần tử : - Kí hiệu k n A là số chỉnh lặp chập p của n phần tử : . ....k k n k A n n n n - Để có được công thức knA ta lập luận như sau : Chọn phần tử thứ nhất : có n cách chọn Chọn phần tử thứ hai : có n cách chọn . Chọn phần tử thứ k : có n cách chọn Vậy ta có tất cả : . .... k k n n n n . Ví dụ : Một người muốn mời một trong số n bạn đến chung vui. Hỏi có bao nhiêu cách lựa chọn? Giải Với mỗi bạn người đó có 2 cách lựa chọn : mời hoặc không mời Kết quả người đó có 2n cách lựa chọn ( kể cả không mời người nào ). Ví dụ : Chúng ta muốn thiết lập ít nhất 18000 từ khóa khác nhau chỉ dùng 26 chữ cái tiếng Anh. Các từ khóa có chiều dài càng ngắn càng tố. Hỏi chúng ta cần dùng từ khóa có chiều dài nhất là bao nhiêu là đủ số lượng theo yêu cầu ? Giải Ta thấy rằng tổng số các từ có chiều dài n là số các chỉnh hợp lặp của 26 chữ cái, nghĩa là có 26n chữ cái khác nhau có chiều dài n. Do 1 2 326 26 26 18278 nên chúng ta chỉ cần từ khóa có chiều dài không quá 3 là đủ số lượng theo yêu cầu. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 49 II.HOÁN VỊ LẶP (TỔ HỢP PHỨC ) : - Tổng số cách để phân phối n đối tượng phân biệt vào k hộp 1 2, ,..., kH H H sao cho 1r đối tượng phân biệt vào trong hộp 1H , 2r đối tượng phân biệt vào trong hộp 2H ,, kr đối tượng phân biệt vào trong hộp kH là : 1 2 1 2 ! , ,..., ! !... !k k n n r r r r r r trong đó 1 2 ... kn r r r - Để có được sự phân phối đó ta tiến hành k bước như sau : Thứ nhất chọn 1r đối tượng vào hộp 1H : có 1r nC cách. Thứ hai chọn 2r đối tượng trong số 1n r đối tượng vào hộp 2H : có 2 1 r n rC cách. . Cuối cùng còn kr đối tượng vào hộp kH : có k k r rC cách. Theo nguyên lí nhân tổng số cách phân phối là : 1 2 1 1 2 1 2 ! . ... , ,..., ! !... ! k k rr r n n r r k k n n C C C r r r r r r . Ví dụ : Với các mẫu tự của chữ LAP LAI có thể tạo ra bao nhiêu chữ khác nhau ( không cần có nghĩa ) ? Giải Mỗi chữ là một hoán vị của 6 mẫu tự gồm 2 mẫu tự L, 2 mẫu tự A, 1 mẫu tự B và 1 mẫu tự I. Vậy có tất cả : 6 6! 180 2,2,1,1 2!2!1!1! chữ Ví dụ : Để chia 17 người thành bốn nhóm : nhóm 5 người, nhóm 2 người, nhóm 7 người, nhóm 3 người ta có tất cả : 17 17! 49008960 5,2,7,3 5!2!7!3! ( cách ). III.TỔ HỢP LẶP : 1. Định nghĩa : Cho tập hợp A có n phần tử, một tổ hợp chập k có lặp lại gọi là tổ hợp lặp của n phần tử đó là một nhóm không kể thứ tự gồm k vật trong đó mỗi vật có thể lặp lại nhiều lần. Ví dụ : abcd, aabc, aaaa, là các tổ hợp chập 4 có lặp lại của tập gồm n phần tử a, b, c, d,,l. 2. Định lí : Có tất cả 1 k n kC tổ hợp lập chập k của n phần tử. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 50 Trong một số bài toán đếm chúng ta thường gặp hoặc đưa về dạng : "Có bao nhiêu cách phân phối r vật giống nhau vào n hộp phân biệt". Áp dụng định lí trên ta có tất cả : 1 r n rC cách. Ví dụ : Có bao nhiêu nghiệm tự nhiên của phương trình 1 2 3 4 5 17x x x x x Giải Để đếm số nghiệm tự nhiên của phương trình chúng ta xem sự phân phối của 17 vật giống nhau vào 5 hộp được dán nhãn 1 2 3 4 5, , , ,r r r r r . Số vật trong hộp ir thể hiện giá trị của ir . Khi đó chúng ta thấy rằng mỗi sự phân phối tương ứng 1-1 với nghiệm tự nhiên của phương trình đã cho. Như vậy phương trình có : 17 17 5 17 1 21 5985C C nghiệm tự nhiên. * Vài dạng khác của bài toán trên : 1. Tìm tất cả các nghiệm nguyên dương 1, 1,5ix i của phương trình 1 2 3 4 5 17x x x x x Giải Vẫn với 5 hộp như trên nhưng do điều kiện ở đây là 1x nên trước tiên ta phải bố trí mỗi hộp 1 vật trước. Như vậy ta còn lại 17 5 12 vật, sau đó đem phân phối 12 vật này vào 5 hộp. Vậy phương trình có tất cả : 12 12 5 12 1 16 1820C C nghiệm nguyên dương. 2. Tìm tất cả các nghiệm nguyên dương 1, 1,5ix i của phương trình 1 2 3 4 5 17x x x x x thỏa điều kiện 1 2 3 4 51, 3, 2, 2, 1x x x x x . Giải - Ta xét trường hợp 1, 1,5ix i , với điều kiện này thì phương trình có tất cả : 12 12 5 12 1 16 1820C C nghiệm nguyên dương. - Ta xét trường hợp 1 2 3 4 52, 4, 3, 2, 2x x x x x như vậy ta còn lại 17 (2 4 3 2 2) 5 phân phối vào 5 hộp. Vậy trong trường hợp này ta có : 5 55 5 1 9 126C C nghiệm. Vậy phương trình có tất cả : 1820 126 1694 nghiệm thỏa yêu cầu bài toán. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 51 IV. NGUYÊN LÍ BÙ TRỪ : - Kí hiệu A là số phần tử trong tập hợp A - Nguyên lí cộng tổng quát cho tập hợp A và B : A B A B A B - Nguyên lí này được lí giải như sau : do tập A và B có thể có phần chung do đó có thể có phần tử được đếm đến 2 lần trong A và trong B nên cần trừ đi một lần trong A B . Bằng qui nạp ta chứng minh được nguyên lí bù trừ tổng quát sau. Định lí : Cho 1 2, ,..., nA A A là các tập hữu hạn. Khi đó tập 1 2 ... nA A A cũng hữu hạn và khi đó : 1 2 1 1 1 1 1 2 ... ... 1 ... n n i i j i i j n i j k i j k n n n A A A A A A A A A A A A trong đó tổng 1 i j n có 2nC số hạng, tổng 1 i j k n có 3nC số hạng,. Ví dụ : Có bao nhiêu xâu nhị phân ( xâu có thứ tự được thành lập từ 0, 1 ) có độ dài là 10 hoặc bắt đầu bởi 00 hoặc kết thúc bởi 11 ? Giải Đặt A là tập hợp chứa các xâu nhị phân có độ dài là 10 bắt đầu bởi 00. B là tập hợp chứa các xâu nhị phân có độ dài là 10 kết thúc bởi 11. kết quả cần tính là : A B A B A B với 8 8 6 2 256 2 256 2 64 A B A B 256 256 64 448A B A B A B xâu nhị phân thỏa yêu cầu bài toán. CHUYÊN ĐỀ TOÁN SƠ CẤP : GIẢI TÍCH TỔ HỢP SVTH : NGUYỄN HỒNG ĐIỆP NHĐ Trang 52 * Dùng nguyên lí bù trừ ta chứng minh được kết quả bài toán sau : "Chúng ta có n vật xếp thành hàng ngang. Ta tiến hành xáo trộn các vật và sắp xếp lại sao cho không có vật nào ở lại vị trí ban đầu. Số cách xáo trôn có thể có là : 1! ! ! ! ! ! ! ! ... 1 ... 1 2! 3! ! 2! 3! ! n nn n n n n n n n n n . Ví dụ : Có 10 lá thư khác nhau được bỏ một cách ngẫu nhiên vào trong 10 bao thư. Hỏi có bao nhiêu cách mà : a. Không có lá thư nào bỏ đúng vào bao thư của nó ? b. Có đúng 1 bỏ đúng vào bao thư của nó ? c. Có ít nhất 2 lá thư nào bỏ đúng vào bao thư của nó ? Giải a. Theo công thức ta có : 10! 10! 10! 10! 10! 10! 10! 10! 10! 1334961 2! 3! 4! 5! 6! 7! 8! 9! 10! cách thỏa yêu cầu bài toán. b. Trường hợp có đúng một lá thư bỏ đúng vào bao thư của nó.Vậy lá thư ấy là một trong 10 lá thư và 9 lá thư còn lại không có lá thư nào bỏ đúng vào bao thư của chúng. Do đó theo nguyên lí nhân ta có : 9! 9! 9! 9! 9! 9! 9! 9! 10. 1334960 2! 3! 4! 5! 6! 7! 8! 9! cách thỏa yêu cầu bài toán. c. Ta có tất cả : 10! 1334961 1334960 958879 cách thỏa yêu cầu bài toán. IV. BÀI TẬP TỔNG HỢP : 1. Có 4 học sinh ưu tú A, B, C, D chia nhau giải nhất 5 môn Toán, Văn, Lý, Hóa, Anh văn. Kết quả có thể xảy ra theo bao nhiêu cách ? Đáp án : 54 cách 2. Có bao nhiêu số điện thoại : a.Gồm 7 chữ số b.Không quá 7 chữ số. Đáp án : 7 7 10 110 ,10 9 3. Có bao nhiêu số được tạo ra từ tất cả các chữ số 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1 sao cho các chữ số lẻ luôn chiếm hàng lẻ ? Đáp án : 4! 3! . 2!2! 2! số 4. Có bao nhiêu nghiệm nguyên dương của phương trình : 1 2 3 4 13x x x x thỏa 1 32, 2x x . Đáp số : 7 77 4 1 10C C
Tài liệu đính kèm: