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MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// PROFESSOR(A): ALEXANDRE MOURA ASSUNTO: PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA CONTAGEM (PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO) FRENTE: MATEMÁTICA III OSG.: 117578/17 AULA 02 EAD – MEDICINA Resumo Teórico Princípio Fundamental da Contagem (Princípio Multiplicativo) Introdução Dentre as técnicas de contagem, a fundamental e bastante intuitiva é o princípio fundamental da contagem (P.F.C.), que apresentaremos através de exemplos. Exemplo 1: Tenho 3 blusas: uma verde (V), uma azul (A) e uma branca (B) e duas calças: uma preta (P) e uma branca(B). De quantas maneiras diferentes posso me vestir? V P A B B Blusas Calças Maneiras de vestir-me: (V, P); (V, B); (A, P); (A, B); (B, P) e (B, B) Existem, portanto, 6 maneiras diferentes de vestir-me. Note que para cada blusa escolhida, existem duas possibilidades para a escolha da calça (preta ou branca). Como são 3 blusas diferentes, tenho: 3 · 2 = 6 maneiras diferentes de vestir-me. Eis o que diz o princípio fundamental da contagem: Observações: “Se uma ação é composta de duas etapas sucessivas, sendo que a primeira pode ser feita de m modos e, para cada um destes, a segunda pode ser feita de n modos, então o número de modos de realizar a ação é dado pelo produto m · n”. No caso das ações com mais de duas etapas, o número de modos da ação ocorrer é o produto dos números de possibilidades das respectivas etapas. No exemplo 1 anterior, a ação (vestir-se) é composta de duas etapas: a escolha da blusa (3 possibilidades) e a escolha da calça (2 possibilidades). Daí, pelo P.F.C., temos: Blusas Calças Possibilidades: 3 · 2 = 6 modos de vestir-me Observações: Caso tivéssemos que escolher, além da blusa e da calça, um par de tênis, dentre quatro pares possíveis, o número de vestimentas passaria a ser 3 · 2 · 4 = 24, pois para cada um dos 6 modos do exemplo 1 anterior, temos 4 possibilidades para a escolha do par de tênis (6 · 4 = 24). Exemplo 2: Uma igreja tem 7 portas. De quantas maneiras diferentes pode uma pessoa entrar por uma porta e sair por outra? Comentário: Temos, aqui, uma ação composta de duas etapas: a escolha da porta para entrar, com 7 possibilidades (a pessoa poderá entrar por qualquer uma das 7 portas) e a escolha da porta para sair, com 6 possibilidades (a pessoa poderá sair por qualquer das portas, exceto a que usou para entrar). Solução: Utilizando o princípio fundamental da contagem (P.F.C), temos: Entrar Sair Possibilidades: 7 · 6 = 42 Resposta: 42 maneiras. 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO OSG.: 117578/17 Exemplo 3: Quantos subconjuntos tem o conjunto A = {1, 3, 4}? Comentários: Formar um subconjunto de A é formar um conjunto em que cada um dos elementos de A (1, 2 e 3) pode ou não participar de sua formação. São, por exemplo, subconjuntos de A: S1 = {1, 4}, onde 1 ∈ S1; 3 ∉ S1 e 4 ∈ S1 S2 = {3}, onde 1 ∉ S2; 3 ∈ S2 e 4 ∉ S2 S3 = {1, 3, 4}, onde 1 ∈ S3, 3 ∈ S3 e 4 ∈ S3 S4 = ∅, onde 1 ∉ S4, 3 ∉ S4 e 4 ∉ S4 Observe que cada elemento de A pode fazer parte ou não de um subconjunto de A. Assim, formar um subconjunto de A é uma ação composta de três etapas, cada etapa com duas possibilidades, pois A tem três elementos e para cada elemento temos duas possibilidades: pertencer ou não pertencer ao subconjunto. Solução: Usando o princípio fundamental da contagem, temos: Elemento 1 Elemento 3 Elemento 4 Possibilidades: 2 · 2 · 2 = 23 = 8 Note: Cada etapa tem duas possibilidades (o elemento pode pertencer ou não pertencer ao subconjunto) Resposta: A tem 8 subconjuntos. É fácil deduzir que se A tem n elementos, então ele terá, pelo P.F.C., 2 2 2 2 2⋅ ⋅ ⋅ =... n vezes n ! "## $## subconjuntos. Em símbolos: N(A) = n ⇒ N(P(A)) = 2n (Leia: Se o número de elementos de A é igual a n, então o número de elementos do conjunto das partes de A é igual a 2 elevado a n) Nessa sentença, se tem: P(A): Conjunto das partes de A, ou seja, conjunto cujos elementos são os subconjuntos de A. N(P(A)): Número de elementos do conjunto das partes de A ou número de subconjuntos de A. Exemplo 4: De quantas maneiras podemos colorir o seguinte mapa, utilizando somente 4 cores (azul, amarelo, verde e violeta), com a condição de que as províncias vizinhas tenham cores diferentes? Solução: Chamando as províncias de A, B, C, D e E, temos: 1º Para pintar a primeira província (A), pode-se usar qualquer uma das 4 cores; 2° Para pintar a segunda província (B), só não se pode usar a cor utilizada na província A. As outras 3 podem; 3° Para pintar a terceira província (C), não se pode usar as cores utilizadas nas províncias A e B (vizinhas de C); As outras duas podem; 4° Para pintar a quarta província (D), não se pode usar as cores utilizadas nas províncias B e C, mas já se pode utilizar a cor da província A. Portanto, duas cores podem ser utilizadas em D; 5° Para pintar a quinta província (E), pode-se usar qualquer das quatro cores, exceto a cor da província D. Portanto, três cores podem ser utilizadas em D. E D C B A Então, pelo P.F.C., obtemos: A C B D E Possibilidades: 4 · 3 · 2 · 2 · 3 = 144 Resposta: 144 maneiras diferentes Exemplo 5: (UFC–ADAP) Um número natural é divisível por 4 quando os seus dois últimos algarismos da direita (dezenas e unidades) formarem um número múltiplo de 4. Seja A o conjunto dos números inteiros positivos divisíveis por 4 e de cinco dígitos, que se podem formar com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5 e 6. Se n é o número de elementos de A, determine o valor de n 36 . Solução: Como o enunciado não especificou, os algarismos de um elemento de A podem ser repetidos ou não. As possíveis terminações para um elemento de A são 12, 16, 24, 32, 36, 44, 52, 56 e 64 (múltiplos de 4 com dois algarismos que podem ser formados com os algarismos dados, repetidos ou não). Daí, usando o princípio fundamental da contagem, temos: * *!"$ Possibilidades: 6 · 6 · 6 · 9 = 63 · 9 (**) , , , , , , , ,→ 12 16 24 32 36 44 52 56 64 9 possibilidades ! "###### $####### Daí, A tem 63 · 9 elementos, ou seja, n = 63 · 9. Portanto, n 36 6 9 6 6 9 54 3 2= ⋅ = ⋅ = Resposta: 54 3F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO OSG.: 117578/17 Exercícios 01. (IFPE) Um auditório em forma de um salão circular dispõe de 6 portas, que podem ser utilizadas tanto como entrada ou para saída do salão. De quantos modos distintos uma pessoa que se encontra fora do auditório pode entrar e sair do mesmo, utilizando como porta de saída uma porta diferente da que utilizou para entrar? A) 6 B) 5 C) 12 D) 30 E) 36 02. (Uerj-Adaptado) Com o objetivo de melhorar o tráfego de veículos, a prefeitura de uma grande cidade propôs a construção de quatro terminais de ônibus. Para estabelecer conexão entre os terminais, foram estipuladas as seguintes quantidades de linhas de ônibus: – do terminal A para o B, 4 linhas distintas; – do terminal B para o C, 3 linhas distintas; – do terminal A para o D, 5 linhas distintas; – do terminal D para o C, 2 linhas distintas. Não há linhas diretas entre os terminais A e C. Supondo que um passageiro utilize exatamente duas linhas de ônibus para ir do terminal A para o terminal C, calcule a quantidade possível de trajetos distintos que ele poderá fazer. A) 18 B) 20 C) 22 D) 60 E) 120 03. (UFRJ) A mala do Dr. Z tem um cadeado cujo segredo é uma combinação com cinco algarismos, todos variando de 0 a 9. Ele esqueceu a combinação que escolhera, mas sabe que atende às condições: 1ª) se o primeiro algarismo é ímpar, então o último também é ímpar; 2ª) se o primeiro algarismo é par, então o último algarismo é igual ao primeiro; 3ª) a soma dos segundo e terceiro algarismos é 5. Quantas combinações diferentes atendem às condições do Dr. Z? A) 1600 B) 1700 C) 1800 D) 1850 E) 1900 04. De quantos modos diferentes podemos repartir 12 lápis e 8 borrachasentre Maria e João, de tal modo que cada um receba, no mínimo, 3 lápis e 2 borrachas? A) 96 B) 70 C) 54 D) 35 E) 30 05. (Uece) Paulo possui 709 livros e identificou cada um destes livros com um código formado por três letras do nosso alfabeto, seguindo a “ordem alfabética” assim definida: AAA, AAB,..., AAZ, ABA, ABB,..., ABZ, ACA,... Então, o primeiro livro foi identificado com AAA, o segundo com AAB,... Nestas condições, considerando o alfabeto com 26 letras, o código associado ao último livro foi: A) BAG. B) BAU. C) BBC. D) BBG. 06. (Enem-PPL) Um procedimento padrão para aumentar a capacidade do número de senhas de banco é acrescentar mais caracteres a essa senha. Essa prática, além de aumentar as possibilidades de senha, gera um aumento na segurança. Deseja-se colocar dois novos caracteres na senha de um banco, um no início e outro no final. Decidiu-se que esses novos caracteres devem ser vogais e o sistema conseguirá diferenciar maiúsculas de minúsculas. Com essa prática, o número de senhas possíveis ficará multiplicado por: A) 100 B) 90 C) 80 D) 25 E) 20 07. (Unicamp) Para acomodar a crescente quantidade de veículos, estuda-se mudar as placas, atualmente com três letras e quatro algarismos numéricos, para quatro letras e três algarismos numéricos, como está ilustrado abaixo. ABC 1234 ABCD 123 Considere o alfabeto com 26 letras e os algarismos de 0 a 9. O aumento obtido com essa modificação em relação ao número máximo de placas em vigor seria: A) inferior ao dobro. B) superior ao dobro e inferior ao triplo. C) superior ao triplo e inferior ao quádruplo. D) mais que o quádruplo. 4F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO OSG.: 117578/17 08. (Enem) Numa cidade, cinco escolas de samba (I, II, III, IV e V) participaram do desfile de Carnaval. Quatro quesitos são julgados, cada um por dois jurados, que podem atribuir somente uma dentre as notas 6, 7, 8, 9 ou 10. A campeã será a escola que obtiver mais pontuação na soma de todas as notas emitidas. Em caso de empate, a campeã será a que alcançar a maior soma atribuídas pelos jurados no quesito Enredo e Harmonia. A tabela mostra as notas do desfile desse ano no momento em que faltava somente a divulgação das notas do jurado B no quesito Bateria. Quesitos 1. Fantasia e Alegoria 2. Evolução e Conjunto 3. Enredo e Harmonia 4. Bateria Total Jurado A B A B A B A B Escola I 6 7 8 8 9 9 8 55 Escola II 9 8 10 9 10 10 10 66 Escola III 8 8 7 8 6 7 6 50 Escola IV 9 10 10 10 9 10 10 68 Escola V 8 7 9 8 6 8 8 54 Quantas configurações distintas das notas a serem atribuídas pelo jurado B, no quesito Bateria, tornariam campeã a Escola II? A) 21 B) 90 C) 750 D) 1.250 E) 3.125 09. (UPF) Alice não se recorda da senha que definiu no computador. Sabe apenas que é constituída por quatro letras seguidas, com pelo menos uma consoante. Usuário Senha Alice Se considerarmos o alfabeto como constituído por 23 letras, bem como que não há diferença para o uso de maiúsculas e minúsculas, quantos códigos dessa forma é possível compor? A) 234 B) 233 · 18 C) 233 · 72 D) 234 – 54 E) 184 + 54 10. (Enem) Um banco solicitou aos seus clientes a criação de uma senha pessoal de seis dígitos, formada somente por algarismos de 0 a 9, para acesso à conta-corrente pela Internet. Entretanto, um especialista em sistemas de segurança eletrônica recomendou à direção do banco recadastrar seus usuários, solicitando, para cada um deles, a criação de uma nova senha com seis dígitos, permitindo agora o uso das 26 letras do alfabeto, além dos algarismos de 0 a 9. Nesse novo sistema, cada letra maiúscula era considerada distinta de sua versão minúscula. Além disso, era proibido o uso de outros tipos de caracteres. Uma forma de avaliar uma alteração no sistema de senhas é a verificação do coeficiente de melhora, que é a razão do novo número de possibilidades de senhas em relação ao antigo. O coeficiente de melhora da alteração recomendada é: A) 62 10 6 6 B) 62 10 ! ! C) 62 4 10 56 ! ! ! ! D) 62! – 10! E) 626 – 106 11. (Enem) O designer português Miguel Neiva criou um sistema de símbolos que permite que pessoas daltônicas identifiquem cores. O sistema consiste na utilização de símbolos que identificam as cores primárias (azul, amarelo e vermelho). Além disso, a justaposição de dois desses símbolos permite identificar cores secundárias (como o verde, que é o amarelo combinado com o azul). O preto e o branco são identificados por pequenos quadrados: o que simboliza o preto é cheio, enquanto o que simboliza o branco é vazio. Os símbolos que representam preto e branco também podem ser associados aos símbolos que identificam cores, significando se estas são claras ou escuras. Folha de São Paulo. Disponível em: <www1.folha.uol.com.br>. Acesso em: 18 fev. 2012. (adaptado) De acordo com o texto, quantas cores podem ser representadas pelo sistema proposto? A) 14 B) 18 C) 20 D) 21 E) 23 12. (Enem) O diretor de uma escola convidou os 280 alunos de terceiro ano a participarem de uma brincadeira. Suponha que existem 5 objetos e 6 personagens numa casa de 9 cômodos; um dos personagens esconde um dos objetos em um dos cômodos da casa. O objetivo da brincadeira é adivinhar qual objeto foi escondido por qual personagem e em qual cômodo da casa o objeto foi escondido. Todos os alunos decidiram participar. A cada vez um aluno é sorteado e dá a sua resposta. As respostas devem ser sempre distintas das anteriores, e um mesmo aluno não pode ser sorteado mais de uma vez. Se a resposta do aluno estiver correta, ele é declarado vencedor e a brincadeira é encerrada. O diretor sabe que algum aluno acertará a resposta porque há: A) 10 alunos a mais do que possíveis respostas distintas. B) 20 alunos a mais do que possíveis respostas distintas. C) 119 alunos a mais do que possíveis respostas distintas. D) 260 alunos a mais do que possíveis respostas distintas. E) 270 alunos a mais do que possíveis respostas distintas. 13. (Uece) Se X e Y são conjuntos que possuem 6 e 12 elementos, respectivamente, então o número de funções injetivas f : X → Y que podem ser construídas é: A) 665.280 B) 685.820 C) 656.820 D) 658.280 5F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO OSG.: 117578/17 SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: ALEXANDRE MOURA DIG.: VICENTINA – REV.: LUCELENA 14. (Enem) A escrita Braile para cegos é um sistema de símbolos no qual cada caractere é um conjunto de 6 pontos dispostos em forma retangular, dos quais pelo menos um se destaca em relação aos demais. Por exemplo, a letra A é representada por: O número total de caracteres que podem ser representados no sistema Braile é: A) 12 B) 31 C) 36 D) 63 E) 720 15. (UPE) Um palíndromo ou capicua é um número, que se lê da mesma maneira nos dois sentidos, ou seja, da esquerda para a direita ou ao contrário, como 333, 1661 e 28482. Assinale a alternativa correspondente à quantidade de palíndromos que são números pares de cinco algarismos do nosso sistema de numeração. A) 300 B) 400 C) 500 D) 600 E) 800 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// RESOLUÇÃORESOLUÇÃO OSG.: 117579/17 MATEMÁTICA III PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA CONTAGEM (PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO) AULA 02 EXERCÍCIOS 01. Existem 6 portas para a pessoa entrar e para cada uma delas existem 5 para sair. Assim, pelo Princípio Fundamental da Contagem, temos: 6 5 30 entrar sair !"# !"#× = modos. Resposta: D 02. Tomando exatamente dois ônibus, temos as possibilidades: I. De A até B e de B até C. Nesse caso, Pelo Princípio Multiplicativo, existem 4 · 3 = 12 maneiras II. De A até D e de D até C. Nesse caso, pelo princípio multiplicativo, existem 5 · 2 = 10 maneiras. Logo, ao todo, são 12 + 10 = 22 modos diferentes de ir de A até C. Resposta: C 03. I. Caso o primeiro algarismo seja ímpar, temos: – 1º e 5º algarismos ímpares: 5× 5 = 25 possibilidades; – Possibilidades para o 2º e 3º algarismos são: (2,3), (3,2), (1,4), (4,1), (5,0), (0,5) ⇒ 6 possibilidades; – Possibilidades para 4º algarismo: 10 possibilidades. Nesse caso, temos, pelo PFC, 25 · 6 · 10 = 1500 combinações. II. Caso o primeiro algarismo seja par, temos: – 1º e 5º algarismos: 5 × 1 = 5 possibilidades; (note que uma vez escolhido o primeiro, só tem uma possibilidade para o 5º, ele é igual ao primeiro) – Possibilidades para o 2º e 3º algarismos: 6 possibilidades (igual ao anterior); – Possibilidades para 4º algarismo: 10 possibilidades (igual ao anterior). Nesse caso, temos, pelo PFC, 5 · 6 · 10 = 300 combinações. Logo, ao todo, são 1500 + 300 = 1800 combinações diferentes. Resposta: C 04. Cada um pode receber no mínimo 3 e, no máximo, 9 lápis. Cada um também pode receber no mínimo 2 e, no máximo, 6 borrachas. Logo, o João pode receber 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 lápis (7 possibilidades) e 2, 3, 4, 5 ou 6 borrachas (5 possibilidades). Assim, pelo PFC, existem 7 · 5 = 35 modos diferentes do João receber seu material. Note que para cada modo do João receber seu material, o restante já está determinado e vai para a Maria. Logo, são 35 modos diferentes de repartir o material entre João e Maria. Resposta: D 05. Quantidade de códigos que começam por A: 1 · 26 · 26 = 676 Quantidade de códigos que começam por BA: 1 · 1 · 26 = 26 Já são 676 + 26 = 702 livros, sendo o último associado ao código BAZ. Os próximos livros estarão associados aos códigos: BBA (livro 703), BBB, BBC, BBD, BBE, BBF e BBG (livro 709, último livro). Resposta: D 06. Como são cinco vogais e o sistema pode diferenciar maiúsculas de minúsculas, temos 10 possibilidades para o primeiro algarismo acrescentado e 10 para o último. Assim, pelo PFC, o número de senhas fica multiplicado por 10 · 10 = 100. Resposta: A 07. No modelo atual, temos 26 · 26 · 26 · 10 · 10 · 10 · 10 = 263 · 104 placas No modelo em estudo, teremos 26 · 26 · 26 · 26 · 10 · 10 · 10 = 264 · 103 placas Assim, o aumento será de 264 · 103 – 263 · 104 = 263 · 103 (26 – 10) = 263 · 103 · 16 Como aumento elo atualmod ,= ⋅ ⋅ ⋅ = =26 10 16 26 10 16 10 16 3 3 3 4 , o aumento seria inferior ao dobro. Resposta: A 2 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// OSG.: 117579/17 RESOLUÇÃO – MATEMÁTICA III 08. As escolas I, III e V não podem mais alcançar os pontos da escola II, nenhuma delas pode ser campeã. A escola II só pode perder para a escola IV. Como a escola II tem maior soma das notas no quesito Enredo e Harmonia, ela deverá fazer 2 ou mais pontos que a escola IV para ser campeã. Assim, a escola II será campeã nos seguintes casos: I. Escola II tira nota 10, a escola IV tira nota 8, 7 ou 6 e as demais escolas podem tirar qualquer uma das cinco notas: 1 · 3 · 5 · 5 · 5 = 375 possibilidades II. Escola II tira nota 9, escola IV tira nota 7 ou 6 e as demais escolas podem tirar qualquer uma das cinco notas: 1 · 2 · 5 · 5 · 5 = 250 possibilidades III. Escola II tira nota 8, escola IV tira nota 6 e as demais escolas podem tirar qualquer uma das cinco notas: 1 · 1 · 5 · 5 · 5 = 125 possibilidades Logo, ao todo, serão 375 + 250 + 125 = 750 possibilidades Resposta: C 09. Ao todo, sem restrição, temos 23 · 23 · 23 · 23 = 234 códigos. Dentre esses códigos, temos: 5 · 5 · 5 · 5 = 54 formados exclusivamente por vogais. Logo, existem 234 – 54 com pelo menos uma consoante. Resposta: D 10. No sistema antigo, temos 10 · 10 · 10 · 10 · 10 · 10 = 106 senhas possíveis. No novo sistema, para cada dígito temos 26 + 26 + 10 = 62 possibilidades (26 letras maiúsculas, 26 minúsculas e 10 algarismos). São, portanto, 626 senhas possíveis. Logo, o coeficiente de melhora será: 62 10 6 6 . Resposta: A 11. Temos: I. Três cores primárias: azul (A) , amarelo (M) e vermelho (V); II. Três cores secundárias: A + M, A + V e M + V. São, portanto, 3 + 3 = 6 cores, que podem cada uma delas ser normal, clara ou escura. Logo, são 6 · 3 = 18 cores, além da cor preta e da branca. Ao todo são 18 + 2 = 20 cores. Resposta: C 12. Existem 5 modos de se escolher o objeto, 6 para o personagem e 9 para o cômodo. Assim, pelo PFC, existem 5 · 6 · 9 = 270 respostas possíveis. Portanto, o diretor sabe que algum aluno acertará a resposta porque há 280 – 270 = 10 alunos a mais do que o número de respostas possíveis. Resposta: A 13. Em uma função injetiva, elementos distintos do domínio (X) têm imagens distintas no contra domínio (Y). Assim, sendo X = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, temos que f(1), f(2), f(3), f(4), f(5) e f(6) apresentam, respectivamente, 12, 11, 10, 9, 8 e 7 possibilidades. Logo, pelo PFC, existem 12 · 11 · 10 · 9 · 8 · 7 = 665280 funções injetivas possíveis. Resposta: A 14. Para cada um dos seis pontos, temos duas possibilidades (destacado ou não). Assim, pelo Princípio Fundamental da Contagem, há 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 64 conjuntos possíveis, sendo que em um deles nenhum dos pontos se destaca em relação aos demais. Portanto, o número total de caracteres que podem ser representados no sistema Braile é 64 – 1 = 63. Resposta: D 15. Os números procurados têm a forma: ABCBA I. Como A deve ser par e diferente de zero, ele tem 4 possibilidades; II. Para B e C existem 10 possibilidades para cada um deles. Logo, pelo Princípio Multiplicativo, temos 4 · 10 · 10 = 400 palíndromos pares de cinco algarismos. Resposta: B SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: ALEXANDRE MOURA DIG.: VICENTINA – REV.: LUCELENA
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