Сочетания без повторений
Считаем выбор подмножества, когда порядок объектов не создаёт нового результата.
Чему научимся
Сочетания считают комиссии, пары и выбор шаров без учёта порядка. В вероятности они позволяют одинаково описывать общее число подмножеств и благоприятные подмножества.
Главная идея. Сочетание без повторений — это выбор k различных объектов из n, где важен только состав. Каждый такой состав имеет k! упорядочиваний, поэтому число размещений делят на k!.
План рассуждения и проверка понимания
- Спросите, изменится ли результат после перестановки выбранных объектов; если нет, используйте сочетания, а не размещения.
- Проверьте, что объекты различимы, повторный выбор запрещён и выполняется 0 ≤ k ≤ n.
- Вычислите C(n, k) = n!/[k!(n − k)!], по возможности используя симметрию k ↔ n − k.
- В вероятностной задаче считайте числитель и знаменатель подмножествами одного размера и по одному правилу.
Частая ошибка. Считать красные шары одинаковым объектом и потерять варианты выбора разных физических шаров одного цвета при равномерном выборе пары.
Как проверить себя. Сами шары различимы как элементы выборки: цвет определяет благоприятное условие, поэтому используйте C(3, 2) красных пар из C(7, 2) всех пар.
Наглядная модель: Сочетания без повторений
Считаем выбор подмножества, когда порядок объектов не создаёт нового результата.
- 1. Условия — что известно и что требуется
- 2. Модель — порядок, повторения и допустимые исходы
- 3. Подсчёт — каждый вариант учитывается один раз
- 4. Проверка — малый случай можно выписать вручную
Проверка пониманияОбъясните тему своими словами
Объясните, почему пару из шести человек выбирают 15 способами, хотя упорядоченных записей двух разных людей существует 30.
В хорошем объяснении есть:
- Упорядоченный подсчёт даёт 6 · 5 = 30 записей, потому что первый и второй человек временно различены.
- Каждая обычная пара встречается дважды в противоположных порядках, поэтому 30/2! = 15.
Состав важен, порядок нет
Сочетание без повторений — выбор различных элементов из без учёта порядка. Комиссия из Анны и Бориса совпадает с комиссией из Бориса и Анны. Если назначаются разные роли, это уже размещение.
Каждое выбранное подмножество можно упорядочить способами. Поэтому число размещений делят на и получают . Это деление обосновано одинаковым количеством порядков для каждого состава.
Границы и симметрия
Пустой выбор существует одним способом, так что . Выбрать весь набор тоже можно единственным способом: . При подходящих подмножеств нет. В формулах часто продолжают обозначение нулём для таких целых , но факториальная дробь там уже не применяется.
Симметрия следует из дополнения: каждому выбранному набору соответствует единственный набор оставшихся элементов.
Применение в вероятности
При равномерном выборе подмножества знаменатель вероятности равен общему числу сочетаний. Числитель должен считать подмножества того же размера по тому же правилу, а не последовательности. При нескольких цветах число нужных составов часто получают произведением сочетаний отдельно по цветам.
Не считайте одинаковыми разные физические объекты только потому, что у них один цвет. В урне отдельные шары — разные элементы равномерного выбора; цвет определяет благоприятность, а не устраняет объект из подсчёта.
Три примера
- Пару из шести человек выбирают способами.
- Комиссий из трёх участников среди десяти .
- Из семи шаров три красных. При равномерном выборе пары без возвращения вероятность двух красных .
Формула, смысл и ограничения
Главные формулы с расшифровкой
Формула словами: Число k-элементных подмножеств n различных элементов.
Формула словами: Выбор включённых элементов равносилен выбору исключённых.
От формулы к наблюдению
Попробуйте самостоятельно
Измените параметры и сопоставьте расчёт с результатами случайного эксперимента.
От простого к сложному
Проверьте себя
Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.
Открываем задание…
Открываем задание…
Открываем задание…
Что пригодится
Источники и соглашения
Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.
- ФРП «Математика», базовый уровень, 5–9 классы, 2025; карта страниц и проверки — docs/CURRICULUM.md (откроется в новой вкладке)
- ФРП «Математика», базовый уровень, 10–11 классы, 2025 (откроется в новой вкладке)
- MIT OCW: Mathematics for Computer Science, 2015 — логика, подсчёт и графы (откроется в новой вкладке)