ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Matematyka · Kombinatorykaklasa 4 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/4/matematyka/wlasnosci-symbolu-newtona-i-dowod-zliczajacy/

Matematyka · Kombinatoryka · kl. 4 · zakres rozszerzony

Własności symbolu Newtona i dowód zliczający

Zakres rozszerzony: równości z symbolem Newtona można udowodnić bez rachunków, opowiadając, co dokładnie zliczamy. To dowód zliczający.

ok. 3 min czytania8 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Cztery własności

  • Definicję, trójkąt Pascala i wzór dwumianowy znasz z klasy II. Tu liczy się znaczenie: (n po k) to liczba k-elementowych podzbiorów zbioru n-elementowego (0 ≤ k ≤ n).
  • (n po 0) = (n po n) = 1: jest jeden pusty podzbiór i jeden cały.
  • Symetria: (n po k) = (n po n − k). Wybranie k elementów to to samo, co wskazanie n − k odrzuconych.
  • Reguła Pascala: (n po k) + (n po k + 1) = (n + 1 po k + 1).
  • Suma: (n po 0) + (n po 1) + … + (n po n) = 2ⁿ.

2Dowód zliczający krok po kroku

  • Dowód sumy, krok 1: każdy z n elementów jest w podzbiorze albo go nie ma (2 możliwości), więc wszystkich podzbiorów jest 2 · 2 · … · 2 = 2ⁿ.
  • Krok 2: liczymy te same podzbiory według liczby elementów k: k-elementowych jest (n po k), dla k = 0, 1, …, n.
  • Krok 3: to ten sam zbiór, więc (n po 0) + (n po 1) + … + (n po n) = 2ⁿ.
  • Dowód Pascala: wybieramy k + 1 osób z n + 1, wśród których jest wyróżniona osoba x. Albo x jest w wyborze (dobierasz k z n), albo nie ma jej (wybierasz k + 1 z n).
Przypadek 1: x jest w wyborzexreszta: 2 z 5 → (5 po 2) = 10Przypadek 2: x nie jest w wyborzexwszystkie 3 z 5 → (5 po 3) = 1010 + 10 = 20 = (6 po 3)
Przykład (5 po 2) + (5 po 3) = (6 po 3): wybór 3 osób z 6 ze względu na osobę x.
  • Sprawdzenie liczbowe: 10 + 10 = 20 = (6 po 3).
Sprawdź, czy rozumiesz

W dowodzie reguły Pascala wyróżniasz jedną osobę x, bo

3Zastosowania

  • Wybór 3 z 7 to wybór 4 odrzuconych: (7 po 3) = (7 po 4) = 35.
  • Ile podzbiorów 6-elementowego zbioru ma parzystą liczbę elementów? 1 + 15 + 15 + 1 = 32 = 2⁵. To połowa z 2⁶ = 64 podzbiorów.
Zapamiętaj

Dowód zliczający: ten sam zbiór liczysz dwa razy na różne sposoby i porównujesz wyniki.

Uwaga na błąd

Dowodzenie równości tylko sprawdzeniem dla kilku liczb. Przykład nie jest dowodem, dowodem jest rozumowanie dla dowolnych n i k.

✎Ściąga: Własności symbolu Newtona i dowód zliczający

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Dowód zliczający: ten sam zbiór liczysz dwa razy na różne sposoby i porównujesz wyniki.
  • Symetria: (n po k) = (n po n − k). Wybranie k elementów to to samo, co wskazanie n − k odrzuconych.
  • Reguła Pascala: (n po k) + (n po k + 1) = (n + 1 po k + 1).
  • Suma: (n po 0) + (n po 1) + … + (n po n) = 2ⁿ.
  • Dowód sumy, krok 1: każdy z n elementów jest w podzbiorze albo go nie ma (2 możliwości), więc wszystkich podzbiorów jest 2 · 2 · … · 2 = 2ⁿ.
  • Krok 2: liczymy te same podzbiory według liczby elementów k: k-elementowych jest (n po k), dla k = 0, 1, …, n.
  • Krok 3: to ten sam zbiór, więc (n po 0) + (n po 1) + … + (n po n) = 2ⁿ.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Ile podzbiorów ma zbiór 5-elementowy?

    1. A120
    2. B25
    3. C10
    4. D32
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 32 – Każdy z 5 elementów jest albo nie jest wybrany: 2⁵ = 32.

  2. Równość (n po k) = (n po n − k) wynika z tego, że

    1. Awybranie k elementów to wskazanie n − k odrzuconych
    2. Bn jest zawsze parzyste
    3. Cn! = k!
    4. Dzbiór ma n − k elementów
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: wybranie k elementów to wskazanie n − k odrzuconych – Każdemu podzbiorowi k-elementowemu odpowiada jego dopełnienie z n − k elementami.

  3. Ile wynosi (7 po 4)?

    1. A70
    2. B35
    3. C21
    4. D28
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 35 – (7 po 4) = (7 po 3) = 35.

  4. Reguła Pascala mówi, że (6 po 2) + (6 po 3) równa się

    1. A(12 po 5)
    2. B(7 po 3)
    3. C(7 po 2)
    4. D(6 po 5)
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: (7 po 3) – (n po k) + (n po k + 1) = (n + 1 po k + 1): tu n = 6, k = 2.

  5. Ile wynosi (6 po 2) + (6 po 3)?

    1. A36
    2. B35
    3. C20
    4. D30
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 35 – 15 + 20 = 35 = (7 po 3).

  6. Suma (4 po 0) + (4 po 1) + (4 po 2) + (4 po 3) + (4 po 4) wynosi

    1. A16
    2. B24
    3. C8
    4. D15
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 16 – Suma po wszystkich k to 2⁴ = 16 (1 + 4 + 6 + 4 + 1).

  7. W dowodzie reguły Pascala wyróżniasz jedną osobę x, bo

    1. Awybór albo ją zawiera, albo nie – to dwa rozłączne przypadki
    2. Bosoba x musi być wybrana
    3. Cdzięki temu liczba osób maleje o 2
    4. Dx ma największy numer
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: wybór albo ją zawiera, albo nie – to dwa rozłączne przypadki – Podział na rozłączne przypadki pozwala dodać ich liczności.

  8. Ile podzbiorów zbioru 6-elementowego ma parzystą liczbę elementów?

    1. A20
    2. B32
    3. C64
    4. D31
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 32 – 1 + 15 + 15 + 1 = 32, czyli połowa z 2⁶ = 64.

Cały dział „Kombinatoryka”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Matematyka, klasa 4