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- Análise Combinatória - Prof. Klynger Ponte Os problemas de contagem são frequentes no nosso cotidiano. Estão presentes, por exemplo, quando pensamos nas possibilidades de combinação de roupas, de planejamento de pratos em cardápios ou de combinações de números em um jogo de loteria. A análise combinatória é o campo de estudo que desenvolve métodos para fazer a contagem, de modo eficiente, do número de elementos de um conjunto. Associada à probabilidade e à estatística, a Análise combinatória constitui um poderoso instrumento de antecipação de resultados nos campos industrial, comercial, científico ou governamental. Muitos problemas de análise combinatória devem ser resolvidos com uma multiplicação de números naturais consecutivos, como 1𝑥2𝑥3 ou 5 𝑥 4 𝑥 3 𝑥 2 𝑥 1. Nesses exemplos, multiplicamos os números naturais de 1 𝑎𝑡é 𝑛, sendo no primeiro caso 𝑛 = 3 e, no segundo, 𝑛 = 5. Em geral, produtos do tipo 1 . 2 . 3 . . . . . (𝑛 – 1) . 𝑛 são escritos com a notação de fatorial (!). Dado um número natural 𝑛 (𝑛 > 1), define-se 𝑛 fatorial ou fatorial de n (indicado por 𝑛!) como sendo o produto dos 𝑛 números naturais consecutivos, escritos desde 𝑛 𝑎𝑡é 1. EXEMPLO 3! = 3 . 2 . 1 = 6 4! = 4 . 3 . 2 . 1 = 24 5! = 5 . 4 . 3 . 2 . 1 = 120 O cálculo de 𝑛! fica complicado a medida que o número 𝑛 aumenta. Por isso, podemos interromper (truncar) a qualquer momento, desde que colocado o símbolo ! depois do número. Uma pessoa quer viajar de Porto Alegre a Recife, passando por São Paulo. Sabendo que há 3 roteiros diferentes para chegar a São Paulo partindo de Porto Alegre e 4 roteiros diferentes para chegar a Recife partindo de São Paulo, de quantas maneiras possíveis essa pessoa poderá viajar de Recife a Porto Alegre? Se um evento é composto por duas (ou mais) etapas sucessivas e independentes de tal maneira que o número de possibilidades na primeira etapa é m e o número de possibilidades na segunda etapa é n, então o número total de possibilidades de o evento ocorrer é dado pelo produto 𝑚 . 𝑛. Dado um conjunto de n elementos, chama-se permutação simples dos n elementos qualquer sequência (agrupamento ordenado) desses n elementos, diferindo apenas pela ordem dos elementos. Para determinar o número de permutações em um grupo com n elementos, basta calcular o fatorial desse n. EXEMPLO Gui, Bussunda e JowJow vão posar para uma fotografia. De quantas maneiras essa fotografia pode ser tirada: P3 = 3! = 3 . 2 . 1 = 6 São palavras obtidas a partir de outra, quando se trocam as posições de suas letras, não importando se essas palavras tenham sentido ou não. EXEMPLO Quantos são os anagramas da palavra AMOR? A M O R = 4 letras não repetidas P4 = 4! = 4 . 3 . 2 . 1 = 24 anagramas Para os cálculos de permutação de n elementos, dos quais k são repetidos, utilizaremos a seguinte fórmula, onde n é o número total de elementos a ser permutados e 𝑛1, 𝑛2, … , 𝑛𝑘 os elementos repetidos. São agrupamentos em que se considera a ordem dos elementos, isto é, qualquer mudança na ordem dos elementos altera o agrupamento. Por exemplo, ao formar números naturais de 3 algarismos distintos escolhido entre os algarismos 2, 4, 6, 7 e 8, estaremos arranjando esses 5 algarismos 3 a 3. Por exemplo, o número 246 é diferente de 642. Note que os algarismos são os mesmos, mas diferem pela ordem. Dado um conjunto de n elementos distintos, chama-se arranjo dos n elementos, tomados de p a p, (𝑛 ≥ 𝑝) a qualquer sequência ordenada de p elementos distintos escolhidos entre os 𝑛 existentes. OS ELEMENTOS DOS ARRANJOS DIFEREM PELA ORDEM! Geralmente usamos arranjo nos problemas envolvendo senhas, formação de números, grupos de pessoas com cargos, placas, números de telefone. São agrupamentos em que não se considera a ordem dos elementos, isto é, mudanças na ordem dos elementos não alteram o agrupamento. Por exemplo, ao formar conjuntos de números naturais de 3 algarismos distintos, escolhido entre os algarismos 2, 4, 6, 7 e 8, estaremos combinando esses 5 algarismos 3 a 3. Por exemplo, o conjunto {2, 4, 6} é igual ao conjunto {6, 4, 2}. Note que a ordem dos algarismos mudou, mas o conjunto é o mesmo, ou seja, os elementos não diferem pela ordem. Dado um conjunto A com n elementos distintos, chama-se combinação dos n elementos de A, tomados p a p, ( n p), qualquer subconjunto de A formado por p elementos. OS ELEMENTOS DAS COMBINAÇÕES NÃO DIFEREM PELA ORDEM! Geralmente usamos combinação nos problemas envolvendo conjuntos, figuras planas, grupos de pessoas sem cargos, loterias. ATENÇÃO!!! Não confunda quando usar a permutação, o arranjo ou a combinação. Como exemplo, vamos considerar o conjunto das vogais {A, E, I, O, U}. 1. De quantas maneiras podemos alinhar as 5 vogais? A E I O U ou A I E U O ou O A I E U Repare que estamos trabalhando com todos os elementos do grupo, ou seja, formando outras configurações a partir da troca de posição dos elementos. Nesse caso usamos a PERMUTAÇÃO. 2. Quantos subconjuntos de 3 vogais distintas podemos formar? {A, E, I} ou {A, I, E} ou {I, E, A} Repare que estamos escolhendo apenas uma parte do grupo de vogais para formar subconjuntos com 3 vogais distintas e, quando permutados dentro do agrupamento, NÃO forma uma nova configuração, ou seja, os agrupamentos NÃO DIFEREM pela ordem dos elementos no grupo. Nesse caso, usamos a COMBINAÇÃO. 3. Quantos anagramas de 3 vogais distintas podemos formar? AEI ou AIE ou IEA Repare que estamos escolhendo apenas uma parte do grupo de vogais para formar anagramas com 3 vogais distintas e, quando permutadas dentro do agrupamento, FORMA uma nova configuração, ou seja, os agrupamentos DIFEREM pela ordem dos elementos no grupo. Nesse caso, usamos o ARRANJO. EXERCÍCIOS 1. (G1 - ifce 2019) Certo departamento de uma empresa tem como funcionários exatamente oito mulheres e seis homens. A empresa solicitou ao departamento que enviasse uma comissão formada por três mulheres e dois homens para participar de uma reunião. O departamento pode atender à solicitação de ______ maneiras diferentes. a) 840. b) 720. c) 401. d) 366. e) 71. 2. (Eear 2019) Com os algarismos 2, 3, 4, 5, 6 e 7 posso escrever ____ números pares de quatro algarismos distintos. a) 120 b) 180 c) 240 d) 360 3. (Famerp 2018) Lucas possui 6 livros diferentes e Milton possui 8 revistas diferentes. Os dois pretendem fazer uma troca de 3 livros por 3 revistas. O total de possibilidades distintas para que essa troca possa ser feita é igual a a) 1.040. b) 684. c) 980. d) 1.120. e) 364. 4. (Ueg 2019) Um ovo de brinquedo contém no seu interior duas figurinhas distintas, um bonequinho e um docinho. Sabe-se que na produção desse brinquedo, há disponível para escolha 20 figurinhas, 10 bonequinhos e 4 docinhos, todos distintos. O número de maneiras que se pode compor o interior desse ovo de brinquedo é a) 15.200 b) 7.600 c) 3.800 d) 800 e) 400 5. (Uerj 2019) Seis times de futebol disputaram um torneio no qual cada time jogou apenas uma vez contra cada adversário. A regra de pontuação consistia em marcar 0 ponto para o time perdedor,3 pontos para o vencedor e, no caso de empate, 1 ponto para cada time. A tabela mostra a pontuação final do torneio. Times A B C D E F Pontos 9 6 4 2 6 13 O número de empates nesse torneio foi igual a: a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 6. (Espm 2018) A senha bancária da dona Maria era 753213 seguida pelas letras D, D e B, nessa ordem. Acontece que ela só se lembrava da parte numérica, esquecendo-se completamente da sequência de letras. A caixa eletrônica apresentou os 4 botões mostrados na figura abaixo, que ela deveria pressionar exatamente 3 vezes, podendo repeti-los, um para cada letra da senha. Se ela fizer as escolhas aleatoriamente, a probabilidade de acertar a senha será: a) 9 32 b) 5 16 c) 1 4 d) 3 8 e) 3 16 7. (Ueg 2018) O número de anagramas que se pode formar com a palavra ARRANJO é igual a a) 21 b) 42 c) 5.040 d) 2.520 e) 1.260 8. (Epcar (Afa) 2018) Dez vagas de um estacionamento serão ocupadas por seis carros, sendo: 3 pretos, 2 vermelhos e 1 branco.Considerando que uma maneira de isso ocorrer se distingue de outra tão somente pela cor dos carros, o total de possibilidades de os seis carros ocuparem as dez vagas é igual a a) 12.600 b) 16.200 c) 21.600 d) 26.100 9. (Upe-ssa 1 2018) A prova final de Geografia de uma escola é composta de 10 itens com alternativas do tipo “verdadeiro ou falso”. De quantas maneiras diferentes um estudante poderá responder esta prova, de forma que ele só assinale apenas uma alternativa em cada questão? a) 20 b) 64 c) 256 d) 512 e) 1024 10. (Eear 2017) Em um campeonato de tênis estão inscritos 10 militares. Para disputar o campeonato, esses militares podem formar _____ duplas diferentes. a) 34 b) 35 c) 44 d) 45 11. (Unigranrio - Medicina 2017) Resolvendo a adição 8,2 8,3 8,4 8,5 8,6 8,7 8,8C C C C C C C encontramos como resultado: a) 64 b) 247 c) 256 d) 260 e) 264 12. (Upe-ssa 2 2017) Nos jogos escolares do sertão, dez equipes disputam um campeonato de queimado. Cada equipe enfrenta as demais uma única vez. Quantos jogos compõem esse campeonato de queimado? a) 10 b) 20 c) 45 d) 50 e) 100 13. (Uece 2017) O número de cordas determinadas por 12 pontos distintos colocados sobre uma circunferência é a) 54. b) 66. c) 72. d) 78. 14. (Ueg 2017) Uma comissão será composta pelo presidente, tesoureiro e secretário. Cinco candidatos se inscrevem para essa comissão, na qual o mais votado será o presidente, o segundo mais votado o tesoureiro e o menos votado o secretário. Dessa forma, de quantas maneiras possíveis essa comissão poderá ser formada? a) 120 b) 60 c) 40 d) 20 e) 10 15. (Ufjf-pism 3 2017) Para concorrer à eleição a diretor e a vice-diretor de uma escola, há 8 candidatos. O mais votado assumirá o cargo de diretor e o segundo mais votado, o de vice- diretor. Quantas são as possibilidades de ocupação dos cargos de diretor e vice-diretor dessa escola? a) 15 b) 27 c) 34 d) 56 e) 65 16. (Unigranrio - Medicina 2017) Quantos são os anagramas da palavra VESTIBULAR, em que as consoantes aparecem juntas, mas em qualquer ordem? a) 120 b) 720 c) 17.280 d) 34.560 e) 86.400 17. (Unisinos 2017) Quantos são os números formados por dois algarismos em que ambos são ímpares e diferentes? a) 30 b) 25 c) 24 d) 20 e) 15 18. (Pucsp 2017) Uma pessoa dispõe das seguintes cores de tinta: amarela, azul, verde, vermelha e branca, e irá utilizá-las para pintar um pote. Nesse pote serão pintadas a tampa, a lateral e uma lista na lateral, de modo que a tampa e a lateral poderão ter a mesma cor ou cores diferentes. O número de maneiras distintas de pintar esse pote é a) 100 b) 80 c) 60 d) 40 19. (Ucs 2016) Um supermercado está selecionando, entre 15 candidatos que se apresentaram, 3 funcionários para desempenhar a função de “caixa”. De quantas maneiras diferentes pode ser feita essa escolha? a) 5 b) 45 c) 215 d) 360 e) 455 20. (Ueg 2016) Um aluno terá que escrever a palavra PAZ utilizando sua caneta de quatro cores distintas, de tal forma que nenhuma letra dessa palavra tenha a mesma cor. O número de maneiras que esse aluno pode escrever essa palavra é a) 64 b) 24 c) 12 d) 4 21. (Imed 2016) O número de candidatos inscritos para realização do último vestibular de verão, em um determinado curso, corresponde ao número de anagramas da palavra VESTIBULAR que começam por VE e terminam por AR. Esse número é igual a: a) 120. b) 240. c) 360. d) 540. e) 720. 22. (Unisc 2016) Newton possui 7 livros distintos, sendo 3 de Álgebra, 2 de Cálculo e 2 de Geometria. O número de maneiras diferentes que Newton pode organizar esses livros em uma estante, de forma que os livros de um mesmo assunto permaneçam juntos, é a) 24 b) 36 c) 56 d) 72 e) 144 23. (Enem 2015) Uma família composta por sete pessoas adultas, após decidir o itinerário de sua viagem, consultou o site de uma empresa aérea e constatou que o voo para a data escolhida estava quase lotado. Na figura, disponibilizada pelo site as poltronas ocupadas estão marcadas com X e as únicas poltronas disponíveis são as mostradas em branco. O número de formas distintas de se acomodar a família nesse voo é calculado por a) 9! 2! b) 9! 7! 2! c) 7! d) 5! 4! 2! e) 5! 4! 4! 3! 24. (Espcex (Aman) 2019) Considere o conjunto de números naturais {1, 2, ,15}. Formando grupos de três números distintos desse conjunto, o número de grupos em que a soma dos termos é ímpar é a) 168. b) 196. c) 224. d) 227. e) 231. 25. (G1 - ifce 2019) Certo departamento de uma empresa tem como funcionários exatamente oito mulheres e seis homens. A empresa solicitou ao departamento que enviasse uma comissão formada por três mulheres e dois homens para participar de uma reunião. O departamento pode atender à solicitação de ______ maneiras diferentes. a) 840. b) 720. c) 401. d) 366. e) 71. 26. (Ufrgs 2019) Uma caixa contém 32 esferas numeradas de 1 a 32. O número de maneiras distintas de retirar 3 esferas da caixa, ordenadas como primeira, segunda e terceira, em que a esfera com o número 8 seja pelo menos a terceira a ser retirada é a) 27. b) 96. c) 2000. d) 2018. e) 2790. 27. (Ufjf-pism 3 2018) Em uma festa havia 21 pessoas presentes. Ao chegarem, cumprimentaram com um aperto de mão uma única vez cada umadas outras pessoas. Quantos apertos de mão ocorreram ao todo? a) 42 b) 84 c) 105 d) 210 e) 420 28. (G1 - ifpe 2018) Os alunos do curso de Computação Gráfica do campus Olinda estão desenvolvendo um vídeo com todos os anagramas da palavra CARNAVAL. Se cada anagrama é mostrado durante 0,5 s na tela, a animação completa dura a) menos de 1 minuto. b) menos de 1 hora. c) menos de meia hora. d) menos de 10 minutos. e) mais de 1 hora. 29. (Uefs 2018) Daniela tem 5 pulseiras diferentes e as utiliza necessariamente colocando-as uma após a outra. Ela pode usar todas as pulseiras em apenas um braço ou distribuí-las entre os braços direito e esquerdo. Daniela considera como um arranjo diferente tanto o braço em que as pulseiras são colocadas quanto a ordem como elas são distribuídas. As figuras mostram três arranjos diferentes que Daniela pode fazer. O número de arranjos diferentes que Daniela pode fazer usando todas essas pulseiras é a) 240. b) 360. c) 480. d) 600. e) 720. 30. (Unigranrio - Medicina 2017) Considere 5 pontos distintos sobre uma reta r e 4 pontos distintos sobre uma reta s, de forma que r seja paralela a s. O número de triângulos com vértices nesses pontos é igual a: a) 10 b) 12 c) 20 d) 50 e) 70 31. (Espm 2017) Em uma competição de vôlei de praia participaram n duplas. Ao final, todos os adversários se cumprimentaram uma única vez com apertos de mãos. Sabendo-se que foram contados 180 apertos de mãos, podemos concluir que n é igual a: a) 8 b) 9 c) 10 d) 11 e) 12 32. (ifsul 2017) O número de anagramas distintos que podemos formar com o termo DIREITO é a) 5.040 b) 2.520 c) 120 d) 7 33. (Pucrs 2017) O número de anagramas da palavra PRÊMIO nos quais as três vogais ficam juntas é igual a a) 2! 3! b) 3! 3! c) 3! 4! d) 3! 6! e) 6! 34. (Fgv 2017) O total de números de cinco algarismos que possuem pelo menos dois dígitos consecutivos iguais em sua composição é igual a a) 6.581. b) 9.590. c) 18.621. d) 27.930. e) 30.951. 35. (Udesc 2016) A Câmara de Vereadores de uma cidade é composta por 13 vereadores, sendo que 6 destes são de partidos políticos da situação (aliados ao governo municipal) e os 7 restantes são de partidos da oposição (contrários ao governo municipal). É necessário compor uma comissão especial a ser formada por exatamente 5 vereadores, de forma que haja pelo menos dois representantes de cada um destes blocos políticos. Além disso, foi definido que o líder da situação e o líder da oposição não poderão fazer parte da mesma comissão. Sob essas condições, a quantidade de comissões distintas que pode ser constituída é igual a: a) 945 b) 500 c) 620 d) 810 e) 310 36. (G1 - ifpe 2016) O auditório do IFPE, campus Vitoria de Santo Antão, tem formato retangular e dispõe de quatro aparelhos de ar-condicionado, sendo um ar-condicionado instalado em cada uma das suas quatro paredes. Em todos os eventos, pelo menos um aparelho deve estar ligado para a refrigeração do ambiente. De quantos modos diferentes este auditório pode ser refrigerado? a) 4 b) 16 c) 8 d) 64 e) 15 37. G1 - ifpe 2016) Uma urna contém 10 bolas, sendo 3 bolas pretas iguais, 3 bolas brancas iguais, 2 bolas verdes iguais e 2 bolas azuis iguais. Quantas são as maneiras diferentes de se extrair, uma a uma, as 10 bolas da urna, sem reposição? a) 25.200 b) 10! c) 144 d) 3.600 e) 72.000 38.(G1 - ifsp 2016) João trocou os móveis de seu quarto e, junto ao novo guarda-roupa, há também uma sapateira. João possui 7 pares de sapato do tipo social, 3 pares de tênis esportivos e 3 pares de chinelos. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de disposições possíveis para os calçados, desde que os calçados de mesmo tipo fiquem juntos, lado a lado. a) 181.440. b) 209.350. c) 709.890. d) 920.870. e) 1.088.640. 39. (Enem 2016) Para cadastrar-se em um site, uma pessoa precisa escolher uma senha composta por quatro caracteres, sendo dois algarismos e duas letras (maiúsculas ou minúsculas). As letras e os algarismos podem estar em qualquer posição. Essa pessoa sabe que o alfabeto é composto por vinte e seis letras e que uma letra maiúscula difere da minúscula em uma senha. Disponível em: www.infowester.com. Acesso em: 14 dez. 2012. O número total de senhas possíveis para o cadastramento nesse site é dado por a) 2 210 26 b) 2 210 52 c) 2 2 4!10 52 2! d) 2 2 4!10 26 2! 2! e) 2 2 4!10 52 2! 2! 40. (Upf 2016) Na figura a seguir, as linhas horizontais e verticais representam ruas e os quadrados representam quarteirões. A quantidade de trajetos de comprimento mínimo ligando A a B é: a) 40.320 b) 6.720 c) 256 d) 120 e) 56 41. (Efomm 2016) A quantidade de anagramas da palavra MERCANTE que não possui vogais juntas é a) 40320. b) 38160. c) 37920. d) 7200. e) 3600. 42. (Ebmsp 2016) Na figura, a malha é formada por quadrados do mesmo tamanho cujos lados representam ruas de determinado bairro onde o deslocamento de veículos só é permitido no sentido leste ou norte e ao longo das ruas representadas pelas linhas. Nessas condições, o menor percurso para ir de P até R, sem passar por Q, pode ser feito por um número máximo de formas distintas igual a a) 115 b) 75 c) 54 d) 36 e) 15 43. (Enem 2ª aplicação 2016) Para estimular o raciocínio de sua filha, um pai fez o seguinte desenho e o entregou à criança juntamente com três lápis de cores diferentes. Ele deseja que a menina pinte somente os círculos, de modo que aqueles que estejam ligados por um segmento tenham cores diferentes. De quantas maneiras diferentes a criança pode fazer o que o pai pediu? a) 6 b) 12 c) 18 d) 24 e) 72 44. (Unisinos 2016) A bandeira a seguir está dividida em 4 regiões. Cada região deverá ser pintada com uma cor, e regiões que fazem fronteira devem ser pintadas com cores diferentes. Sabendo que dispomos de 6 cores, de quantas maneiras distintas podemos pintar essa bandeira? a) 20. b) 24. c) 120. d) 600. e) 720. 45. (Eear 2016) Considere os algarismos 1, 2, 3, 4, 5 e 6. A partir deles, podem ser criados _____ números pares de quatro algarismos distintos. a) 60 b) 120 c) 180 d) 360 46. (Uece 2015) A turma K do Curso de Administração da UECE é formada por 36 alunos, sendo 22 mulheres e 14 homens. O número de comissõesque podem ser formadas com alunos desta turma, tendo cada comissão três componentes e sendo assegurada a participação de representantes dos dois sexos em cada comissão, é: a) 5236. b) 6532. c) 3562. d) 2635. 47. (Pucsp 2015) No vestiário de uma Academia de Ginástica há exatamente 30 armários, cada qual para uso individual. Se, no instante em que dois alunos dessa Academia entram no vestiário para mudar suas roupas, apenas 8 dos armários estão desocupados, quantas opções eles terão para escolher seus respectivos armários? a) 14 b) 28 c) 48 d) 56 e) 112 48. (Pucrj 2015) A quantidade de anagramas da palavra CONCURSO é: a) 2520 b) 5040 c) 10080 d) 20160 e) 40320 49. (Upe 2015) A vendedora de roupas está arrumando os cabides da vitrine de uma loja. Ela deve pendurar 5 camisas, 3 bermudas e 2 casacos na vitrine, de modo que cada peça fique uma do lado da outra sem sobreposição. Quantas são as disposições possíveis nessa arrumação, de modo que as peças de um mesmo tipo fiquem sempre juntas, lado a lado na vitrine? a) 30 b) 120 c) 1.440 d) 4.320 e) 8.640 50. (Ueg 2015) Érika resolve passear com a cachorrinha Kika e, antes de sair do apartamento, escolhe colocar uma roupa e uma coleira na cachorrinha. Se Kika tem 7 roupas e 3 coleiras, todas distintas, de quantas maneiras Érika pode escolher uma roupa e uma coleira para passear com a Kika? a) 10 b) 21 c) 35 d) 42