На 6 одинаковых карточках написаны буквы. Решение типовых задач

16. На пяти одинаковых карточках написаны буквы. И, К, М, Н, С. Карточки перемешиваются и наугад раскладываются в ряд. Какова вероятность того, что получится МИНСК?

Ответ : 1/120

17. Из букв слова ротор, составленного с помощью разрезной азбуки, наудачу последовательно извлекаются 3 буквы и складываются в ряд. Какова вероятность того, что получится слово тор?

Ответ : 1/15

18 . На шести одинаковых по форме и размеру карточках написаны буквы слова талант – по одной букве на каждой карточке. Карточки тщательно перемешаны. Их вынимают наудачу и располагают на столе одна за другой. Какова вероятность снова получить слово талант?

Ответ : 1/180

19. Контролер, проверяя качество 400 изделий, установил, что 20 из них относятся ко второму сорту, остальные – к первому. Найти частоту изделий второго сорта.

Ответ : 0,05

20. В партии из 10 деталей 7 стандартных. Найти вероятность того, что среди 6 взятых наудачу деталей 4 стандартных.

Ответ : 0,5

21. Среди 25 студентов группы, в которой 10 девушек, разыгрывается 5 билетов. Найти вероятность того, что среди обладателей билетов окажутся 2 девушки.

Ответ : 0,385

22. В ящике находятся 15 красных, 9 голубых и 6 зеленых шаров. Наудачу вынимают 6 шаров. Какова вероятность того, что взяты 1 зеленый, 2 голубых,3 красных шара?

Ответ : 0,17

23. В ящике 15 шаров, из которых 5 голубых и 10 красных. Наудачу выбирают 6 шаров. Найти вероятность того, что среди вынутых шаров 2 голубых.

Ответ: 0,4196

24. Игральный кубик подбрасывают 10 раз. Какова вероятность того, что при этом грани 1,2,3,4,5,6 выпадут соответственно 2,3,1,1,1,2 раза?

Ответ: 0,002

25. На 5 одинаковых карточках написаны буквы Б, Е, Р, С, Т. Эти карточки наудачу разложены в ряд. Какова вероятность того, что получится слово БРЕСТ?

Ответ : 1/120

26. В ящике 4 голубых и 5 красных шаров. Из ящика наудачу вынимается 2 шара. Найти вероятность того, что эти шары разного цвета.

Ответ : 5/9

27. В бригаде 4 женщины и 3 мужчины. Среди членов бригады разыгрываются 4 билета в театр. Какова вероятность того, что среди обладателей билетов окажется 2 женщины и 2 мужчины?

Ответ : 18/35

28. В ящике 10 шаров, из которых 2 белых, 3красных и 5 голубых. Наудачу извлечены 3 шара. Найдите вероятность того, что все 3 шара разного цвета.

Ответ : 0,25

29. На пяти одинаковых карточках написаны буквы л, м, о, о, т. Какова вероятность того, что, извлекая карточки по одному наугад, получим в порядке их выхода слово молот?

Ответ : 1/60

30. Из партии, содержащей 10 изделий, среди которых 3 бракованных, наудачу извлекают 3 изделия. Найдите вероятность того, что в полученной выборке одно изделие бракованное.

Ответ : 21/40

31. Из 10 билетов выигрышными являются 2. Чему равна вероятность того, что среди взятых наудачу 5 билетов один выигрышный?

Ответ : 5/9

32. Из 500 взятых наудачу деталей оказалось 8 бракованных. Найти частоту бракованных деталей.

Ответ : 0,016

33. Игральный кубик подброшен 60 раз, при этом шестерка появилась 10 раз. Какова частота появления шестерки?

Ответ : 1/6

34. Среди 1000 новорожденных оказалось 515 мальчиков. Чему равна частота рождения мальчиков?

Ответ : 0,515

35. В результате 20 выстрелов по мишени получено 15 попаданий. Какова частота попаданий?

Ответ : 0,75

36 . При стрельбе по мишени частота попаданий W=0,75. Найти число попаданий при 40 выстрелах.

Ответ : 30

37. Частота нормального всхода семян W=0,97. Из высеянных семян

взошло 970. Сколько семян было высеяно?

Ответ : 1000

38. На отрезке натурального ряда от 1 до 20 найти частоту простых чисел.

Пример 1. На шести одинаковых карточках написаны буквы слова «талант». Карточки вынимают наудачу одну за другой. Какова вероятность снова получить слово «талант»?

Решение. Мысленно пронумеруем карточки с буквами. Слово «талант» не изменится, если буквы «Т» переставить местами (получаем две комбинации). Если в каждой из этих двух комбинаций то же проделать с буквой «а», то в результате получим 4 различные комбинации. Таким образом, появлению слова «талант» благоприятствует 4 элементарных исхода.

Общее число равновозможных элементарных исходов равно числу перестановок из 6-ти элементов: . Тогда по формуле классического определения вероятности события А (в данном случае состоящего в получении слова «талант»)

, где
- число исходов, благоприятствующих этому событию,- число всех равновозможных несовместных элементарных исходов, образующих полную группу,

.

Замечание 1. Искомую вероятность можно найти с помощью формулы числа перестановок с повторениями:

где - элементы первого вида,- элемент второго вида, …,- элементы-го вида, т.е. .

Тогда
=>
.

Замечание 2. Ту же вероятность можно найти по теореме умножения вероятностей

.

Пример 2. (Задача де Мере).

Сколько раз нужно подбросить два игральных кубика, чтобы вероятность выпадения хотя бы один раз двух шестерок была бы больше 1/2?

Решение. Пусть событие - выпадение двух шестерок при i - м подбрасывании. Вероятность этого события

,

откуда вероятность противоположного события

.

Подбрасывания игральных кубиков – независимые испытания, поэтому вероятность выпадения хотя бы один раз 2-х шестерок определяется по формуле

,

которая в данном случае принимает вид

или
.

Логарифмируя, получаем

,

.

Таким образом, чтобы вероятность выпадения двух шестерок была больше , необходимо подбросить кубик не менее 25 раз.

Пример 3. В партии из 10 деталей 7 стандартных. Найти вероятность того, что среди 6 взятых наудачу деталей 4 стандартных.

Решение. Общее число возможных элементарных исходов испытания равно числу способов, которыми можно извлечь 6 деталей из 10, т.е. числу сочетаний из 10 элементов по 6 элементов
.

Определяем число исходов, благоприятствующих событию - «среди 6 взятых деталей 4 стандартных». Четыре стандартные детали из семи стандартных можно взятьспособами, при этом остальные 6-4=2 детали должны быть нестандартными; взять же две нестандартные детали из 10-7=3 нестандартных деталей можноспособами. Следовательно, число благоприятных исходов равно
.

Искомая вероятность равна отношению числа исходов, благоприятствующих событию, к числу всех элементарных исходов:

.

Пример 4. На 30 одинаковых жетонах написаны 30 целых чисел от 1 до 30. Жетоны помещены в пакет и тщательно перемешаны. Какова вероятность вынуть жетон с номером, кратным 2 и 3?

Решение. Обозначим события: - «извлечен жетон с четным номером»,- «извлечен жетон с номером, кратным 3»,
- «извлечен жетон с четным номером, кратным 3». Найдем вероятность события
. Посколькуи- совместные события, то

(Событию благоприятствует 15 элементарных исходов, событию- 10 исходов, событию
- 5 исходов).

Пример 5. Электрическая цепь между точками
и
имеет схему, изображенную на рис.

Различные элементы цепи работают независимо друг от друга. Вероятности безотказной работы элементов за время приведены в таблице.

Определить вероятность безотказной работы системы за время .

Решение. Участок
электрической цепи пропускает ток (событие) в случае совмещения следующих трех событий:- работает элемент 1,- работает элемент 4 и- работает хотя бы один из двух элементов 2 и 3, т.е.
.

Так как события ,инезависимы, то

Для нахождения
вычислим вероятность события- заключающегося в том, что элементы 2 и 3 вышли из строя. Поскольку
и событияинезависимы, то

Таким образом, .

Пример 6. На складе находятся детали, изготовленные на двух заводах. Известно, что объем продукции первого завода в 4 раза превышает объем продукции второго завода. Вероятность брака на первом заводе
, на втором заводе -
. Наудачу взятая деталь оказалась бракованной. Какова вероятность того, что эта деталь изготовлена первым заводом?

Решение. Обозначим через событие, состоящее в том, что взятая деталь изготовлена на первом заводе,
- на втором заводе, тогда

,
.

Пусть - событие, состоящее в том, что на удачу взятая деталь оказалась бракованной.

По условию
,
.

В соответствии с формулой Байеса

,

где
- формула полной вероятности;,
,…,
- попарно несовместные события (гипотезы),

.

Задачи

1. Из букв слова «ротор», составленного с помощью разрезной азбуки, наудачу последовательно извлекаются три буквы и складываются в ряд. Найти вероятность того, что получится слово «тор».

2. Из букв разрезной азбуки составлено слово «институт». Затем карточки с буквами перемешивают и вновь собирают в произвольном порядке. Найти вероятность того, что снова получится слово «институт».

3 . Из колоды карт (36) наудачу вынимаются три карты. Найти вероятность того, что среди них окажется: а) один туз; в) хотя бы один туз.

4. Из колоды карт последовательно вынуты две карты.

Найти: а) безусловную вероятность того, что вторая карта окажется тузом; в) условную вероятность того, что 2-я карта будет тузом, если 1-я также была тузом.

5. В технической системе дублированы наименее надежные узлы.

Надежность (вероятность безотказной работы) каждого из узлов дана на схеме.

Определить

надежность

6. Вероятность попадания в мишень для первого спортсмена 0,85, а для второго – 0,8. Спортсмены независимо друг от друга сделали по одному выстрелу. Найти вероятность того, что в мишень попадет хотя бы один спортсмен.

7. На предприятии изготавливаются изделия на трех поточных линиях. На первой линии производится 30% изделии, на второй – 25%, на третьей – остальная часть продукции. Каждая из линий характеризуется соответственно следующими процентами годности: 97%, 98%, 96%. Наугад взятое изделие оказалось бракованным. Определить вероятность того, что это изделие изготовлено на первой линии.

Задача 1. На 5 карточках разрезной азбуки написаны буквы п, р, с, о, т. Перемешанные карточки вынимаются наудачу по одной и располагаются в одну линию. Какова вероятность прочесть слово "спорт"?

Решение. Искомую вероятность события А (можно прочесть слово "спорт") определим по формуле . Здесь общее число всевозможных исходов – число перестановок из 5 элементов. Благоприятствующим исходам отвечает одно слово "спорт", т. е. . Таким образом, .

Задача 2. Из 9 карточек, занумерованных разными цифрами, выбираются наудачу 3. Найти вероятность того, что последовательная запись их номеров показывает возрастание.

Решение. Трехзначные числа – упорядоченные тройки элементов из 9 цифр – есть размещения из 9 по 3, т.е. . Число благоприятных исходов . Следовательно, искомая вероятность .

Задача 3. Среди 17 студентов группы, в которой 9 юношей, производится розыгрыш 7 билетов лотереи, причем каждый студент может выбрать только один билет. Какова вероятность того, что среди обладателей билетов будет 4 девушки?

Решение. Обозначим событие А – среди 7 обладателей билетов будет 4 девушки. Количество равновозможных способов выбора по 7 человек из 17 равно .

Число благоприятных исходов, т. е. число выборок по 7, в которых 4 девушки сочетаются с 3 юношами, определяется по правилу произведения . Тогда искомая вероятность .

Задача 4. В секцию магазина поступило 10 велосипедов, из которых 4 – с дефектами. Наудачу взяты 3. Найти вероятность того, что среди взятых будут: а) все без дефектов; б) все одинакового качества.

Решение. а) Событие А – все 3 наудачу взятые из 10 велосипедов без дефектов. Число возможных исходов . Три велосипеда без дефектов можно выбрать из 6 имеющихся способами. Искомая вероятность .

б) Событие В – все 3 велосипеда одного качества, т.е. или 3 годные, или 3 с дефектами. Три годные из 6 можно выбрать способами, а 3 с дефектами из 4 имеющихся способами. Общее число способов выбора 3-х велосипедов одинакового качества по правилу суммы равно . Следовательно, .

Задача 5. Тонкую иглу (точку) бросают на отрезок . Какая вероятность того, что она попадет на отрезок ?

Решение. По условию игламожет упасть в любую точку указанного отрезка. В данном случае перечислитьвсе точки отрезка невозможно. Воспользуемся геометрическим определением и в качестве меры выберем длину отрезка . Интересующему нас событию благоприятствует ситуация, когда игла упадет в любую точку отрезка . Тогда .

Задачи для отчета преподавателю

А 1.1. На 6 карточках написаны буквы к, а, р, е, т, а. После того, как их тщательно перемешают, берут наудачу по 1 карточке и кладут последовательно рядом. Какова вероятность того, что получится слово "ракета"?

А 1.2. Из разрезной азбуки выкладывается слово "статистика". Затем все буквы этого слова перемешиваются и снова выкладываются в случайном порядке. Какова вероятность того, что снова получится слово "статистика"?

А 1.3. Из разрезной азбуки составлено слово "треугольник". Ребенок, не умеющий читать, рассыпал эти буквы, а затем выбрал 4 из них и собрал в произвольном порядке. Найти вероятность того, что у него появятся слова: а) "руль"; б) "угол".

А 1.4. Телефонный номер состоит из 7 цифр. Какова вероятность того, что в нем: а) все цифры различны; б) все цифры нечетные; в) все цифры различны и четные?

А 1.5. По линии связи в случайном порядке передаются 30 знаков алфавита. Найти вероятность того, что на ленте появится последовательность букв, образующих слово "режим".

А 1.6. Набирая номер телефона, абонент забыл последние две цифры и, помня лишь, что они различны, набрал эти цифры наудачу. Какова вероятность того, что набран нужный номер?

А 1.7. В лифт семиэтажного дома на первом этаже вошли 3 человека. Каждый из них с одинаковой вероятностью выходит на любом из этажей, начиная со 2-го. Найти вероятность следующих событий: а) все пассажиры выйдут на 4-м этаже; б) все пассажиры выйдут одновременно (на одном и том же этаже); в) все пассажиры выйдут на разных этажах.

А 1.8. В коробке содержится 4 одинаковых занумерованных кубика. Наудачу по одному извлекают все кубики из коробки. Найти вероятность того, что номера извлеченных кубиков появятся в возрастающем порядке.

А 1.9. Наудачу выбирается пятизначное число. Какова вероятность следующих событий: а) число одинаково читается как слева направо, так и справа налево (например, 12321); б) число кратно 5; в) число состоит из нечетных цифр.

А 1.10. На понедельник в институте запланировано 3 лекции по различным предметам из 10 изучаемых на данном курсе. Какова вероятность того, что студент, не успевший ознакомиться с расписанием, его угадает, если любое расписание из 3 предметов равновозможно?

А 1.11. Из полного набора домино (28 штук) наудачу выбирают 7 костей. Какова вероятность, что среди них окажется: а) по крайней мере одна кость с 5 очками; б) по крайней мере одна кость с 5 или 6 очками?

А 1.12. Из 10 первых букв русского алфавита наудачу составляется новый алфавит, состоящий из 5 букв. Определить вероятность следующих событий: а) в состав нового алфавита входит буква "а"; б) в состав нового алфавита входят только согласные буквы.

А 1.13. Среди кандидатов в студсовет факультета 3 первокурс­ника, 5 второкурсников и 7 третьекурсников. Из этого состава наудачу выбирают 5 человек на конференцию. Найти вероятность следующих событий: а) будут выбраны одни третьекурсники; б) все первокурсники попадут на конференцию; в) не будет выбрано ни одного второкурсника.

А 1.14. Из колоды в 52 карты извлекаются наудачу 4 карты. Найти вероятность следующих событий: а) выбраны все карты трефовой масти; б) выбран хотя бы один король.

А 1.15. Два парохода должны подойти к одному и тому же причалу. Время прихода обоих пароходов независимо и равно­возможно в течение данных суток. Определить вероятность того, что одному из пароходов придется ожидать освобождения причала, если время стоянки первого парохода – 1 час, а второго – 3 часа.

А 1.16. На отдельных карточках написаны 12 вариантов контрольной работы, которые распределяются случайным образом среди 10 студентов, сидящих в одном ряду. Найти вероятность следующих событий: а) варианты с номерами 4 и 5 останутся неиспользованными; б) варианты 5 и 10 достанутся рядом сидящим студентам; в) будут распределены последовательные номера вариантов.

А 1.17. Среди 10 студентов, случайным образом занимающих очередь за учебниками в библиотеку, находятся 2 подруги. Какова вероятность того, что в образовавшейся очереди между подругами окажется 4 человека?

А 1.18. Из общего количества костей домино наудачу извлекли 1 кость. Оказалось, что это не дубль. Какова вероятность того, что 2-ю извлеченную кость домино можно будет приставить к 1-й?

А 1.19. В подъезде дома установлен замок с кодом. Дверь автоматически отпирается, если последовательно набрать 2 цифры из имеющихся 10. Некто вошел в подъезд и, не зная кода, стал пробовать различные комбинации, затрачивая на каждую попытку 10 секунд. Какова вероятность того, что вошедшему удастся открыть дверь: а) за 10 минут; б) за 15 минут; в) за 1 час?

А 1.20. В телефонной книге случайно выбирается номер телефона, состоящий из 7 цифр. Найти вероятность того, что: а) четыре последние цифры телефонного номера одинаковы; б) все четыре последние цифры различны.

А 1.21. В ящике имеется 15 деталей, 9 из которых окрашены. Сборщик наудачу извлекает 3 детали. Найти вероятность того, что извлеченные детали окрашены.

А 1.22. Группа из 8 юношей и 8 девушек делится случайно на 2 равные части. Найти вероятность того, что в каждой части юношей и девушек поровну.

А 1.23. Брошены две игральные кости. Найти вероятность того, что сумма выпавших очков будет равна 8, а разность – 4.

А 1.24. На 5 карточках написаны цифры 1, 2, 3, 4, 5. Две из них одна за другой извлекаются. Найти вероятность того, что число на 2-й карточке будет больше, чем на 1-й.

А 1.25. Программа экзамена содержит 20 различных вопросов, из которых студент знает только 10. Для успешной сдачи экзамена достаточно ответить на 2 из 3 предложенных вопросов. Какова вероятность успешной сдачи экзамена?

А 1.26. Студент знает 20 из 25 вопросов программы. Зачет считается сданным, если студент ответит не менее чем на 3 из 4 вопросов билета. Взглянув на 1-й вопрос билета, студент обнаружил, что он его знает. Какова вероятность того, что студент: а) сдаст зачет; б) не сдаст зачет?

А 1.27. В лотерее 100 билетов. Из них 25 выигрышных. Определить вероятность того, что 2 приобретенных билета окажутся выигрышными.

А 1.28. Регистр калькулятора содержит 8 разрядов. Считая, что появление любого числа на регистре случайно, определить вероятность следующих событий: а) во всех разрядах стоят нули; б) во всех разрядах стоят одни и те же цифры; в) регистр содержит только 2 одинаковые цифры; г) регистр содержит только 2 пары одинаковых цифр; д) регистр содержит 3 одинаковые цифры.

А 1.29. Из 7 яблок, 3 апельсинов и 5 лимонов случайным образом в пакет отбирают 5 фруктов. Найти вероятности следующих событий: а) в пакете только 1 апельсин; б) пакет не содержит апельсинов; в) пакет не содержит лимонов; г) пакет не содержит яблок.

А 1.30. Путем жеребьевки разыгрываются 6 подписных изданий среди 12 участников, каждый из которых не может получить более 1 подписки. Найти вероятность того, что из списка получат подписку: а) первые 6 человек; б) первые 3 человека; в) 1-й человек; г) 1-й и 3-й человек.

А 1.31. Подбрасывают наудачу 3 игральные кости. Вычислить вероятности следующих событий: а) на 3 костях выпадут разные грани; б) хотя бы на одной из костей выпадет шестерка.

А 1.32. В ящике лежат 12 красных, 8 зеленых и 10 синих карандашей. Наудачу вынимаются без возвращения 2 карандаша. Найти вероятность того, что окажется не вынутым: а) синий карандаш; б) зеленый карандаш; в) красный карандаш.

А 1.33. Студент знает 14 вопросов из 20. В билете 3 вопроса. Найти вероятность того, что студент ответит хотя бы на один из них.

А 1.34. В круг вписан квадрат. Найти вероятность того, что точка, брошенная наудачу в круг, окажется внутри квадрата.

А 1.35. На шахматной доске случайным образом поставлены черная и белая ладьи. Какова вероятность того, что они не могут бить друг друга?

А 1.36. При наборе телефонного номера абонент забыл две последние цифры и набрал их наудачу, помня только, что эти цифры нечетные и разные. Найти вероятность того, что номер набран правильно.

А 1.37. На карточках отдельно написаны буквы: А – на 3;
Е – на 1-й; И – на 1-й; К – на 1-й; М – на 2; Т – на 2 карточках.
Ребенок берет карточки в случайном порядке и прикладывает их одну к другой. Найти вероятность того, что в результате получится слово «МАТЕМАТИКА ».

А 1.38. 10 солдат-новобранцев разного роста случайным образом становятся в строй. Какова вероятность того, что они расположатся в строю по росту?

А 1.39. Среди поступающих в ремонт часов 40% нуждаются в общей чистке механизма. Какова вероятность того, что из 5 взятых наугад часов все нуждаются в чистке механизма?

А 1.40. Из 20 сбербанков 10 расположены за чертой города. Для аудиторской проверки случайно выбраны 5 сбербанков. Какова вероятность того, что хотя бы 2 из них окажутся в черте города?

В 1.1. В механизм входят три одинаковые детали. Работа механизма нарушается, если при его сборке будут поставлены все три детали размера, больше обозначенного на чертеже. У сборщика пять деталей из оставшихся 12 большего размера. Найти вероятность: а) нормальной; б) ненормальной работы первого собранного из этих деталей механизма, если сборщик берет детали наудачу.

В 1.2. В механизм входят три одинаковые детали. Работа механизма нарушается, если при его сборке будут поставлены все три детали, большие или все три детали, меньшие обозначенного на чертеже размера. У сборщика осталось 15 деталей, из которых 10 по размеру больше, а остальные - меньше требуемого. Найти вероятность ненормальной работы первого собранного из этих деталей механизма, если сборщик берет детали наудачу.

В 1.3. При приеме партии изделий подвергается проверке половина изделий. Условие приемки - наличие брака в выборке не более 2%. Вычислить вероятность того, что партия из 100 изделий, содержащая 5% брака, будет принята.

В 1.4. Слово «ИНТЕГРАЛ » состоит из букв разрезной азбуки. Наудачу извлекают 4 карточки и выкладывают в ряд друг за другом в порядке появления. Какова вероятность того, что при этом получится слово «ИГРА »?

В 1.5. А », «Г », «И », «Л », «М », «О », «Р », «Т », получится слово «АЛГОРИТМ »?

В 1.6. Какова вероятность того, что при случайном расположении в ряд кубиков, на которых написаны буквы «О », «О », «О », «Л », «М », «Т », «К », получится слово «МОЛОТОК »?

В 1.7. Из пяти видов открыток наудачу выбираются 3 открытки. Какова вероятность того, что все три открытки будут разные?

В 1.8. На 5 одинаковых шарах написаны числа 1 , 2 , 3 , 4 , 5 – по одному на каждом. Шары положены в урну и перемешаны. Какова вероятность того, что, вынимая наудачу один за другим 3 шара, (без возврата) получим все 3 шара нечетного номера?

В 1.9. В группе учится 12 человек, из них 10 юношей и 2 девушки. На субботник отбирают 5 человек. Какова вероятность того, что в субботнике будут участвовать обе девушки?

Комбинаторика изучает способы подсчета числа элементов в конечных множествах. Формулы комбинаторики, используют при непосредственном вычислении вероятностей.
Множества элементов, состоящие из одних и тех же различных элементов и отличающиеся друг от друга только их порядком, называются перестановками этих элементов. Число всевозможных перестановок из n элементов обозначают через , и это число равно n ! (читается "эн-факториал"):
\(P_n=n\) (1.3.1)
где
. (1.3.2)

З а м е ч а н и е 1. Для пустого множества принимается соглашение: пустое множество можно упорядочить только одним способом; по определению полагают .

Размещениями называют множества, составленные из n различных элементов по m элементов, которые отличаются либо составом элементов, либо их порядком. Число всех возможных размещений определяется формулой
. (1.3.3)

Сочетаниями из n различных элементов по m называются множества, содержащие m элементов из числа n заданных, и которые отличаются хотя бы одним элементом. Число сочетаний из n элементов по m обозначают: или . Это число выражается формулой

. (1.3.4)

З а м е ч а н и е 2. По определению полагают .

Для числа сочетаний справедливы равенства:
, , (1.3.5)
. (1.3.6)

Последнее равенство иногда формулируется в виде следующей теоремы о конечных множествах:
Число всех подмножеств множества, состоящего их n элементов, равно .
Отметим, что числа перестановок, размещений и сочетаний связаны равенством

З а м е ч а н и е 3. Выше предполагалось, что все n элементов различны. Если же некоторые элементы повторяются, то в этом случае множества с повторениями вычисляют по другим формулам.

Например, если среди n элементов есть элементов одного вида, элементов другого вида и т.д., то число перестановок с повторениями определяется формулой
(1.3.7)
где .

Число размещений по m элементов с повторениями из n элементов равно
, то есть
с повт (1.3.8)
Число сочетаний с повторениями из n элементов по m элементов равно числу сочетаний без повторений из n + m - 1 элементов по m элементов, то есть
с повт . (1.3.9)

При решении задач комбинаторики используют следующие правила.

Правило суммы. Если некоторый объект А может быть выбран из множества объектов m способами, а другой объект В может быть выбран n способами, то выбрать либо А, либо В можно m + n способами.

Правило произведения . Если объект А можно выбрать из множества объектов m способами и после каждого такого выбора объект В можно выбрать n способами, то пара объектов (А, В) в указанном порядке может быть выбрана способами.

Классическая схема подсчета вероятностей пригодна для решения ряда сугубо практических задач. Рассмотрим, например, некоторое множество элементов объема N. Это могут быть изделия, каждое из которых является годным или бракованным, или семена, каждое из которых может быть всхожим или нет. Подобного рода ситуации описываются урновой схемой: в урне имеется N шаров, из них М голубых, (N - M) красных.

Из урны, содержащей N шаров, в которой находится М голубых шаров, извлекается n шаров. Требуется определить вероятность того, что в выборке объема n будет обнаружено m голубых шаров. Обозначим через А событие "в выборке объема n имеется m голубых шаров", тогда
(1.3.10)

Пример 1. Сколькими различными способами можно выбрать три лица на три различные должности из десяти кандидатов?

Решение. Воспользуемся формулой (1.3.3). При n = 10, m = 3 получаем
.

Пример 2. Сколькими различными способами могут разместиться на скамейке 5 человек?

Решение. Согласно формуле (1.3.1) при n=5 находим
P 5 =5!=1·2·3·4·5=120.

Пример 3. Сколькими способами можно выбрать три лица на три одинаковые должности из десяти кандидатов?

Решение. В соответствии с формулой (1.3.4) находим

Пример 4. Сколько различных шестизначных чисел можно записать с помощью цифр 1; 1; 1; 2; 2; 2?

Решение. Здесь нужно найти число перестановок с повторениями, которое определяется формулой (1.3.7). При k =2, n 1 = 3, n 2 = 3, n=6 по этой формуле получаем

Пример 5. Сколько различных перестановок букв можно сделать в словах: замок, ротор, топор, колокол?

Решение. В слове замок все буквы различны, всего их пять. В соответствии с формулой (1.3.1) получаем P 5 = 5! = 1·2·3·4·5 = 120. В слове ротор , состоящем из пяти букв, буквы p и o повторяются дважды. Для подсчета различных перестановок применяем формулу (1.3.7). При n = 5, n 1 = 2, n 2 = 2 по этой формуле находим

В слове топор буква о повторяется дважды, поэтому

В слове колокол, состоящем из семи букв, буква к встречается дважды, буква о - трижды, буква л - дважды. В соответствии с формулой (13.7) при n = 7, n 1 = 2, n 2 = 3, n з = 2 получаем

Пример 6. На пяти одинаковых карточках написаны буквы И, К, М, Н, С. Карточки перемешиваются и наугад раскладываются в ряд. Какова вероятность того, что получится слово МИНСК?

Решение. Из пяти различных элементов можно составить Р5 перестановок:
. Значит, всего равно возможных исходов будет 120, а благоприятствующих данному событию - только один. Следовательно,

Пример 7. Из букв слова ротор , составленного с помощью разрезной азбуки, наудачу последовательно извлекаются 3 буквы и складываются в ряд. Какова вероятность того, что получится слово тор ?

Решение. Чтобы отличить одинаковые буквы друг от друга, снабдим их номерами: p 1 , p 2 , 0 1 , 0 2 . Общее число элементарных исходов равно: . Слово ротор получится в случаях (то 1 р 1 , то 1 р 2 , то 2 р 1 , то 2 р 2 ). Искомая вероятность равна

При подсчете числа благоприятных случаев здесь воспользовались правилом произведения: букву m можно выбрать одним способом, букву о - двумя, букву р - двумя способами.

Пример 8. На шести одинаковых по форме и размеру карточках написаны буквы слова талант - по одной букве на каждой карточке. Карточки тщательно перемешаны. их вынимают наудачу и располагают на столе одна за другой. Какова вероятность снова получить слово талант ?

Решение. Занумеруем карточки с буквами:

Слово т а л а н т (513246) не изменится, если буквы а переставить местами, но по расположению карточек получится иная комбинация: т а л а н т (523146). Если в каждой из этих двух комбинаций то же проделать с буквой т, то получим еще 2 различные комбинации карточек со словом талант. Значит, появлению слова талант благоприятствуют 4 элементарных исхода. Общее число равно возможных элементарных исходов равна числу перестановок из 6 элементов: n = 6! = 720. Следовательно, искомая вероятность

.

З а м е ч а н и е. Эту вероятность можно найти и с помощью формулы (1.3.7), которая при n = 6, n 1 = 1, n 2 = 1, n з = 2, n 4 = 2 принимает вид:

. Таким образом, Р = 1/180.

Пример 9. На пяти одинаковых карточках написаны буквы: на двух карточках л , на остальных трех и . Выкладывают наудачу эти карточки в
ряд. Какова вероятность того, что при этом получится слово лилии ?

Решение. Найдем число перестановок из этих пяти букв с повторениями.
По формуле (1.3.7) при n = 5, n 1 = 2, n 2 = 3 получаем

Это общее число равновозможных исходов опыта, данному событию А - "появление слова лилии" благоприятствует один. В соответствиис формулой (1.2.1) получаем

Пример 10. В партии из 10 деталей 7 стандартных. Найти вероятность
того, что среди 6 взятых наудачу деталей 4 стандартных.

Решение. Общее число возможныIx элементарных исходов испытания равно числу способов, которыми можно извлечь 6 деталей из 10, то есть числу сочетаний из 10 элементов по 6 элементов ().

Определяем число исходов, благоприятствующих событию А - "среди 6 взятых деталей 4 стандартных". Четыре стандартные детали из семи стандартных можно взять способами, при этом остальные 6 - 4 = 2 детали должны быть нестандартными; взять же 2 нестандартные детали из 10 - 7 = 3 нестандартных деталей можно способами. Следовательно, число благоприятных исходов равно .

Искомая вероятность равна отношению числа исходов, благоприятствующих событию, к числу всех элементарных исходов:

З а м е ч а н и е. Последняя формула является частным случаем формулы (1.3.10): N= 10, М= 7, n = 6, m = 4.

Пример 11. Среди 25 студентов группы, в которой 10 девушек, разыгрывается 5 билетов. Найти вероятность того, что среди обладателей билетов окажутся 2 девушки.

Решение. Число всех равновозможных случаев распределения 5 билетов среди 25 студентов равно числу сочетаний из 25 элементов по 5, то есть . Число групп по трое юношей из 15, которые могут получить билеты, равно . Каждая такая тройка может сочетаться с любой парой из десяти девушек, а число таких пар равно .Следовательно, число групп по 5 студентов, образованных из группы в 25 студентов, в каждую из которых будут входить трое юношей и две девушки, равно произведению . Это произведение равно числу благоприятствующих случаев распределения пяти билетов среди студентов группы так, чтобы три билета получили юноши и два билета - девушки. В соответствии с формулой (1.2.1) находим искомую вероятность

З а м е ч а н и е. Последняя формула является частным случаем формулы (1.3.10): N= 25, М= 15,n = 5, m = 3.

Пример 12 . В ящике находятся 15 красных, 9 голубых и 6 зеленых шаров. Наудачу вынимают 6 шаров. Какова вероятность того, что вынуты 1 зеленый, 2 голубых и 3 красных шара (событие А)?

Решение. В ящике всего 30 шаров. При данном испьпании число всех равновозможных элементарных исходов будет . Подсчитаем число элементарных исходов, благоприятствующих событию А. Три красных шара из 15 можно выбрать способами, два голубых шара из 9 можно выбрать споcобами, один зеленый из 6 -
Число благоприятных исходов равно произведению

Искомая вероятность определяется формулой (1.3.10):

Пример 14. Игральный кубик подбрасывают 10 раз. Какова вероятность того, что при этом грани 1, 2, 3, 4, 5, 6 выпадут соответственно 2, 3, 1, 1, 1, 2 раза (событие А)?

Решение. Число исходов, благоприятных для события А, подсчитаем по формуле (1.3.7):
Число всех элементарных исходов в данном опыте n = 6 10 , поэтому

Задачи
1. На 5 одинаковых карточках написаны буквы Б, Е, Р, С, Т. Эти карточки наудачу разложены в ряд. Какова вероятность того, что получится слово БРЕСТ?
2. В ящике 4 голубых и 5 красных шаров. Из ящика наугад вынимают 2 шара. Найдите вероятность того, что эти шары разного цвета.
3. В бригаде 4 женщины и 3 мужчины. Среди членов бригады разыгрываются 4 билета в театр. Какова вероятность того, что среди обладателей билетов окажется 2 женщины и 2 мужчины?
4. В ящике 10 шаров, из которых 2 белых, 3 красных и 5 голубых.Наудачу извлечены 3 шара. Найдите вероятность того, что все 3 шара разного цвета.
5. На пяти одинаковых карточках написаны буквы л, м, о, о, т. Какова вероятность того, что извлекая карточки по одной наугад, получим в порядке их выхода слово молот?
6. Из партии, содержащей 10 изделий, среди которых 3 бракованных, наудачу извлекают 3 изделия. Найдите вероятность того, что в полученной выборке одно изделие бракованное.
7. Из десяти билетов выигрышными являются два. Чему равна вероятность того, что среди взятых наудачу пяти билетов один выигрышный?

Ответы
1. 1/120. 2. 5/9. 3. 18/35. 4 . 0,25. 5 . 1/60. 6 . 21/40. 7 . 5/9.

Вопросы
1. Что назьrвают перестановками?
2. По какой форме вычисляют число перестановок из n различных элементов?
3. Что называют размещениями?
4. По какой формуле вычисляют число размещений из n различных элементов по m элементов?
5. Что называют сочетаниями?
6. По какой формуле вы исляют число сочетаний из n элементов по m элементов?
7. Каким равенством связаны числа перестановок, размещений и сочетаний?
8. По какой формуле вычисляется число перестановок из n элементов, если некоторые элементы повторяются?
9. Какой формулой определяется число размещений по m элементов с повторениями из n элементов?
10. Какой формулой определяется число сочетаний с повторениями из n элементов по m элементов?