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Permutação é um dos assuntos discutidos na disciplina de análise combinatória em Matemática. Tendo em mãos uma sequência ordenada qualquer com um número “n” de elementos distintos, qualquer outra sequência formada pelos mesmos “n” elementos reordenados é chamada de permutação. Desse modo, podemos dizer que, se A é uma permutação de B, então A e B são constituídos pelos mesmos elementos, mas ordenados de forma diferente. Observe que a palavra AMOR tem 4 elementos distintos. Para calcular o número de permutações dessa palavra, utilizaremos a fórmula acima: Pn = n! P4 = 4! P4 = 4·3·2·1 P4 = 24 Portanto, é possível formar 24 permutações diferentes das letras da palavra AMOR. As permutações de palavras também são chamadas de anagramas. Permutações com elementos repetidos Um conjunto qualquer pode apresentar elementos repetidos. As permutações desse conjunto devem considerar a repetição desses elementos, pois, a ordem em que eles aparecem não importa, diferentemente da ordem dos outros elementos do conjunto. Se trocarmos apenas os dois “A” de lugar na palavra AMAR, obteremos a mesma palavra. Palavras iguais não são permutações, por isso, essa repetição deve ser subtraída na fórmula para as permutações. Para subtrair todas as repetições possíveis de elementos em uma permutação com elementos repetidos, devemos fazer o seguinte: Seja A um conjunto com n elementos, dos quais k elementos repetem-se. A fórmula para o cálculo das permutações de A é: Pnk = n! k! Caso o conjunto A, com n elementos, possua k repetições de um elemento e j repetições de outro, o cálculo acontecerá da seguinte maneira: Pn k,j = n! k!·j! Se um conjunto A, com n elementos, possui k repetições de um elemento, jrepetições de outro, … , m repetições de outro, a fórmula assume a seguinte forma: Pn k,j,...,m = n! k!·j!·... ·m! Exemplo: Calcule o número de anagramas da palavra ANTONIA. Solução: Para resolver o exemplo, basta calcular as permutações com elementos repetidos da palavra ANTONIA. Tanto a letra A quanto a letra N repetem-se 2 vezes. Observe: P7 2,2 = 7! 2!·2! P7 2,2 = 7·6·5·4·3·2·1 2·1·2·1 P7 2,2 = 5040 4 P7 2,2 = 1260 http://brasilescola.uol.com.br/matematica/permutacoes-simples-e-com-elementos-repetidos.htm QUESTÕES 1) Para compreender melhor essa definição acompanhe o exemplo a seguir: Em uma mesa há 5 cadeiras vazias. Em quantas sequências diferentes 5 pessoas podem ocupar as 5 cadeiras? Como a quantidade de cadeiras é igual à quantidade de pessoas devemos usar a fórmula da permutação: Pn = n! Temos que n = 5 P5 = 5! P5 = 5 . 4 . 3 . 2 . 1 P5 = 120 Temos então que 5 pessoas podem se sentar em 120 sequências diferentes em 5 cadeiras. 2) Na fila do caixa de uma padaria estão três pessoas. De quantas maneiras elas podem estar posicionadas nesta fila? Temos que calcular P3, então: P3 = 3! = 3 . 2 . 1 = 6 Logo: As três pessoas podem estar posicionas de seis maneiras diferentes na fila. 3) De quantas maneiras distintas podemos organizar as modelos Ana, Carla, Maria, Paula e Silvia para a produção de um álbum de fotografias promocionais? Resolução: Note que o princípio a ser utilizado na organização das modelos será o da permutação simples, pois formaremos agrupamentos que se diferenciarão somente pela ordem dos elementos. P = n! P = 5! P = 5*4*3*2*1 P = 120 Portanto, o número de posições possíveis é 120. 4) De quantas maneiras distintas podemos colocar em fila indiana seis homens e seis mulheres: a) em qualquer ordem Resolução Podemos organizar as 12 pessoas de forma distinta, portanto utilizamos 12! = 12*11*10*9*8*7*6*5*4*3*2*1 = 479.001.600 possibilidades b) iniciando com homem e terminando com mulher Resolução Ao iniciarmos o agrupamento com homem e terminarmos com mulher teremos: Seis homens aleatoriamente na primeira posição. Seis mulheres aleatoriamente na última posição. P = (6*6) * 10! P = 36*10! P = 130.636.800 possibilidades PERMUTAÇÃO COM ELEMENTOS REPETIDOS 1)Determine o número de anagramas que podem ser formados com as letras do nome ALEMANHA. 2)Utilizando o nome COPACABANA, calcule o número de anagramas formados desconsiderando aqueles em que ocorrem repetições consecutivas de letras. 3)Ao preencher um cartão da loteria esportiva, André optou pelas seguintes marcações: 4 coluna um, 6 coluna do meio e 3 coluna dois. De quantas maneiras distintas André poderá marcar os cartões? 4)Em um torneio de futsal um time obteve 8 vitórias, 5 empates e 2 derrotas, nas 15 partidas disputadas. De quantas maneiras distintas esses resultados podem ter ocorrido? 5)Em uma prova composta de 20 questões envolvendo V ou F, de quantas maneiras distintas teremos doze respostas V e oito respostas F? 6) Quantos anagramas podemos obter a partir das letras da palavra PARAR? 7) Em um torneio de futebol um time obteve 8 vitórias, 5 empates e 2 derrotas, nas 15 partidas disputadas. De quantas maneiras distintas esses resultados podem ter ocorrido? 08) Ao preencher um cartão da loteria esportiva, André optou pelas seguintes marcações: 4 coluna um, 6 coluna do meio e 3 coluna dois. De quantas maneiras distintas André poderá marcar os cartões? 09) Quantos são os números ímpares de 5 algarismos que podemos escrever utilizando os algarismos 4, 4, 5, 5, e 6? 10) Determinar os anagramas da palavra MORANGO. 11) Uma urna contém 3 bolas vermelhas e 2 bolas amarelas. Elas são extraídas uma a uma sem reposição. Quantas sequências de cores podemos observar? 12) Quantos anagramas podemos formar com a palavra PRÓPRIO? 13) E com a palavra VENEZUELA? RESPOSTAS 1) No nome ALEMANHA, a letra A se repete três vezes, dessa maneira, temos que calcular os anagramas de forma a desconsiderar aqueles em que a letra A se apresenta consecutivamente. 2) Na palavra COPACABANA, temos quatro letras A e duas letras C. O número de anagramas formados será dado pela expressão: Poderão ser formados 75.600 anagramas. 3) Os cartões poderão ser marcados de 60.060 maneiras diferentes. 4) 5) Podemos ter 125.970 maneiras distintas de respostas envolvendo doze questões V e oito F. 6) Como a palavra PARAR possui 5 letras, mas duas delas são repetidas duas vezes cada, na solução do exemplo vamos calcular P5(2, 2): 7) 8) 9) 12 10) Os anagramas serão formados a partir de uma sequência de 7 letras, das quais duas são iguais a O. Dessa forma temos: 11) Temos um problema de Permutação com Repetições. Vamos permutar elementos com repetição de 3 bolas vermelhas e 2 bolas amarelas. Assim, o números de sequências que podem ser formadas é: 12) Observe que aqui temos 7 letras a serem permutadas, sendo que as letras P, R e O aparecem 2 vezes cada uma e a letra I, apenas uma vez. Como no caso anterior, teremos 2! repetições para cada arrumação possível da letra P (o mesmo ocorrendo com as letras R e O). O número de permutações sem repetição será, então: 13) Veja que o E é repetido 3 vezes. Temos um total de 9 letras, sendo assim, a quantidade de anagramas será dada através da expressão da permutação com repetição de um elemento. http://1.bp.blogspot.com/_j5kbeGgXcbo/Sl9aroNFjJI/AAAAAAAABuw/AxPc8tFfdj4/s1600-h/repetido10.jpg COMBINAÇÃO Na combinação simples, a ordem dos elementos no agrupamento não interfere. São arranjos que se diferenciam somente pela natureza de seus elementos. Portanto, se temos um conjunto A formado por n elementos tomados p a p, qualquer subconjunto de A formado por p elementos será uma combinação, dada pela seguinte expressão: n é a quantidade de elementos de um conjunto p é um número natural menor ou igual a n, que representa a quantidade de elementos que irão formar os agrupamentos. Por exemplo, considere um conjunto com seis elementos que serão tomados dois a dois: Uma importante aplicação de combinação simples é nas loterias, megassena, quina entre outras. A megassena consiste em uma cartela de 60 números dentre os quais devemos acertar 6 (prêmio principal), portanto temos uma combinação onde n = 60 e p = 6, sessenta números tomados seis a seis. Na megassena existem 50.063.860 combinações, caso sejam tomadas seis a seis. Em um curso de língua estrangeira estudam trinta alunos. O coordenador do curso quer formar um grupo de três alunos para realizar um intercâmbio em outro país. Quantas possíveis equipes podem ser formadas? Resolução O número de possíveis grupos pode ser dado pela expressão: Poderão ser formadas 4060 equipes. Lucas vai realizar uma viagem e quer escolher quatro entre nove camisetas. De quantos modos distintos ele pode escolher as camisetas? Temos nove camisetas tomadas quatro a quatro. EXERCÍCIOS 1) Com 12 bolas de cores distintas, posso separá-las de quantos modos diferentes em saquinhos, se o fizer colocando 4 bolas em cada saco? 2) Um fabricante de sorvetes possui a disposição 7 variedades de frutas tropicais do nordeste brasileiro e pretende misturá-las duas a duas na fabricação de sorvetes. Quantos serão os tipos de sorvete disponíveis? 3) As 14 crianças de uma família serão separadas em grupos de 5, para que elas arrecadem prendas para a quermesse da fazenda onde vivem. De quantas maneiras as crianças poderão ser agrupadas? 4) Em uma sala de aula existem 12 alunas, onde uma delas chama-se Carla, e 8 alunos, onde um deles atende pelo nome de Luiz. Deseja-se formar comissões de 5 alunas e 4 alunos. Determine o número de comissões, onde simultaneamente participam Carla e Luiz. 5) Um time de futebol é composto de 11 jogadores, sendo 1 goleiro, 4 zagueiros, 4 meio campistas e 2 atacantes. Considerando-se que o técnico dispõe de 3 goleiros, 8 zagueiros, 10 meio campistas e 6 atacantes, determine o número de maneiras possíveis que esse time pode ser formado. 6) Um pesquisador científico precisa escolher três cobaias, num grupo de oito cobaias. Determine o número de maneiras que ele pode realizar a escolha. 7) No jogo de basquetebol, cada time entra em quadra com cinco jogadores. Considerando- se que um time para disputar um campeonato necessita de pelo menos 12 jogadores, e que desses, 2 são titulares absolutos, determine o número de equipes que o técnico poderá formar com o restante dos jogadores, sendo que eles atuam em qualquer posição. RESPOSTAS 1) Como a ordem das bolas não causa distinção entre os agrupamentos, este é um caso de combinação simples. Vamos então calcular C12, 4: 2) Os sorvetes de umbu com siriguela e de siriguela com umbu, na verdade tratam-se de um mesmo tipo de sorvete, não havendo distinção apenas pela ordem da escolha das frutas utilizadas. Temos um caso de combinação simples que será resolvido através do cálculo de C7, 2: 3) Identificamos neste exemplo um caso de combinação simples, pois a ordem das crianças é irrelevante, não causando distinção entre os agrupamentos com elementos distintos. Vamos calcular C14, 5: 4) Comissão de alunas será dada por: C11,4 Comissão de alunos será composta por: C7,3 O número de comissões, respeitando a condição imposta, será de 11 550. 5) Goleiros: C3,1 Zagueiros: C8,4 Meio campistas: C10,4 Atacantes: C6,2 C3,1 * C8,4 * C10,4 * C6,2 = 3 * 70 * 210 * 15 = 661 500 maneiras de o time ser formado 6) C8,3 O pesquisador pode realizar a escolha de 56 maneiras. 7) Dos 12 jogadores, 2 são titulares absolutos, então teremos 10 jogadores disputando 3 vagas. Portanto, temos a seguinte combinação: C10, 3. O treinador poderá formar 120 equipes. PROBABILIDADE Se em um fenômeno aleatório as possibilidades são igualmente prováveis, então a probabilidade de ocorrer um evento A é: Por, exemplo, no lançamento de um dado, um número par pode ocorrer de 3 maneiras diferentes dentre 6 igualmente prováveis, portanto, P = 3/6= 1/2 = 50%. Dizemos que um espaço amostral S (finito) é equiprovável quando seus eventos elementares têm probabilidades iguais de ocorrência. Num espaço amostral equiprovável S (finito), a probabilidade de ocorrência de um evento A é sempre: 1) Uma bola será retirada de uma sacola contendo 5 bolas verdes e 7 bolas amarelas. Qual a probabilidade desta bola ser verde? Neste exercício o espaço amostral possui 12 elementos, que é o número total de bolas, portanto a probabilidade de ser retirada uma bola verde está na razão de 5 para 12. Sendo S o espaço amostral e E o evento da retirada de uma bola verde, matematicamente podemos representar a resolução assim: A probabilidade desta bola ser verde é 5/12 2) Três moedas são lançadas ao mesmo tempo. Qual é a probabilidade de as três moedas caírem com a mesma face para cima? Através do princípio fundamental da contagem podemos determinar o número total de agrupamentos ao lançarmos três moedas. Como cada moeda pode produzir dois resultados distintos, três moedas irão produzir 2 . 2 . 2 resultados distintos, ou seja, poderão produzir 8 resultados distintos. Este é o nosso espaço amostral. Dentre as 8 possibilidades do espaço amostral, o evento que representa todas as moedas com a mesma face para cima possui apenas 2 possibilidades, ou tudo cara ou tudo coroa, então a probabilidade será dada por: A probabilidade das três moedas caírem com a mesma face para cima é igual a 1/4, ou 0,25, ou ainda 25%. http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex1 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex1 http://www.matematicadidatica.com.br/Razao.aspx http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex2 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex2 http://www.matematicadidatica.com.br/PrincipioFundamentalContagem.aspx http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex1 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex2 3) Um casal pretende ter filhos. Sabe-se que a cada mês a probabilidade da mulher engravidar é de 20%. Qual é a probabilidade dela vir a engravidar somente no quarto mês de tentativas? Sabemos que a probabilidade da mulher engravidar em um mês é de 20%, que na forma decimal é igual a 0,2. A probabilidade dela não conseguir engravidar é igual a 1 - 0,2, ou seja, é igual a 0,8. Este exercício trata de eventos consecutivos e independentes (pelo menos enquanto ela não engravida), então a probabilidade de que todos eles ocorram, é dado pelo produto de todas as probabilidades individuais. Como a mulher só deve engravidar no quarto mês, então a probabilidade dos três meses anteriores deve ser igual à probabilidade dela não engravidar no mês, logo: 0,1024 multiplicado por 100% é igual a 10,24%. Então: A probabilidade de a mulher vir a engravidar somente no quarto mês é de 10,24%. Questão 1 (BNB – FGV 2014). Pedro pergunta a Paulo se ele pode trocar uma nota de R$ 100,00 por duas notas de R$ 50,00. Paulo responde que tem exatamente R$ 200,00 na carteira em notas de R$ 50,00, R$ 20,00 e R$ 10,00, mas não sabe quantas notas tem de cada valor. Sabe apenas que tem pelo menos uma de cada valor. Considere que todas as distribuições possíveis de notas de R$50,00, R$20,00 e R$10,00 que podem ocorrer na carteira de Paulo sejam igualmente prováveis. A probabilidade de que Paulo possa fazer a troca pedida por Pedro é de: a) 2/13 b) 4/13 c) 5/13 d) 6/13 e) 7/13 Resolução: Sabemos que para calcular probabilidade, basta dividirmos o número de casos favoráveis pelo número de casos possíveis. Como ele tem pelo menos uma nota de cada, então ele consegue formar 80,00 com uma de 10, uma de 20 e uma de 50. Temos que saber como podemos formar os outros 120,00. Vamos dividir em casos: – Se ele não possuir mais notas de 50, teremos que formar 120,00 com notas de 10 e 20: São 7 opções: 12 notas de 10; 1 de 20 e 10 de 10; 2 de 20 e 8 de 10; 3 de 20 e 6 de 10; 4 de 20 e 4 de 10; 5 de 20 e 2 de 10; 6 de 20. – Se ele possuir mais uma nota de 50, teremos que formar 70,00 com notas de 10 e 20: São 4 opções: 7 notas de 10; 1 de 20 e 5 de 10; 2 de 20 e 3 de 10; 3 de 20 e 1 de 10. – Se ele possuir mais duas notas de 50, teremos que formar 20,00 com notas de 10 e 20: São 2 opções: 1 de 20 ou 2 de 10. Verificamos que o número de casos possíveis é 7 + 4 + 2 = 13 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex3 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex3 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex3 http://www.matematicadidatica.com.br/ProbabilidadeExercicios.aspx#anchor_ex3 Para contarmos o número de casos favoráveis, devemos considerar as opções onde ele tem pelo menos duas notas de 50, ou seja, 4 + 2 = 6. Probabilidade = 6/13 Resposta: D Questão 2 (BB – Cesgranrio 2012). Uma moeda não tendenciosa é lançada até que sejam obtidos dois resultados consecutivos iguais. Qual a probabilidade de a moeda ser lançada exatamente três vezes? (A) 1/8 (B) 1/4 (C) 1/3 (D) 1/2 (E) 3/4 Resolução: Primeira jogada: qualquer resultado serve (probabilidade igual a 1) Segunda jogada: só serve o resultado que não aconteceu da primeira vez (probabilidade igual a ½) Terceira jogada: só serve o mesmo resultado que aconteceu na segunda jogada (probabilidade igual a ½) Logo: 1 x ½ x ½ = ¼ Resposta: B Questão 3 (BB – FCC 2011). Para disputar a final de um torneio internacional de natação, classificaram-se 8 atletas: 3 norte-americanos, 1 australiano, 1 japonês, 1 francês e 2 brasileiros. Considerando que todos os atletas classificados são ótimos e têm iguais condições de receber uma medalha (de ouro, prata ou bronze), a probabilidade de que pelo menos um brasileiro esteja entre os três primeiros colocados é igual a: (A) 5/14 (B) 3/7. (C) 4/7. (D) 9/14. (E) 5/7 Resolução: Dica: Quando aparecer na questão “pelo menos um”, devemos encontrar a probabilidade de não acontecer nenhum, ou seja, de não termos brasileiros no pódio, e depois diminuirmos de 1. Probabilidades: De nenhum brasileiro ganhar ouro = 6/8 = 3/4 De nenhum brasileiro ganhar prata = 5/7 (desconsideramos a medalha de ouro) De nenhum brasileiro ganhar bronze = 4/6 = 2/3 (desconsideramos as medalhas de ouro ou prata) Então: P (não termos brasileiros no pódio) = 3/4 x 5/7 x 2/3 = 5/14 P (termos pelo menos um brasileiro no pódio) = 1 – 5/14 = 14/14 – 5/14 = 9/14 Resposta: D
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