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CENTRO DE ENSINO TEÓFILO DIAS – ALDEIAS AL- TAS –MARANHÃO PROFESSOR José Gentil Moita Neto DISCIPLINA DE matemática SÉRIE: 2ª ETAPA EJA A, B Kit impresso 05 (02/08 a 02/09) 1- Aprendizagens esperadas: Elaborar e resolver problemas de contagem relacionando o Princípio Multiplicativo da Contagem com do Diagrama de árvore. 2- Objetivos: Noção de organização triangular e construção de grafos e tabelas para representação de contagens. 3- Conteúdo: PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO DA CONTAGEM E DI- AGRAMAS DE ÁRVORE A análise combinatória é a matéria que desenvolve métodos para fazer a contagem com eficiência. Os problemas de conta- gem estão presentes no cotidiano, por exemplo, no planeja- mento de pratos em um cardápio, a combinação de números em um jogo de loteria, nas placas dos veículos, entre inúmeras outras situações. A ideia é a seguinte: Imagine que você tenha 3 calças, 5 camisas e 2 sapatos e queira saber quantas são as combinações possíveis utilizando essas peças. Para isso basta efetuar a multiplicação, assim: 5 . 3 . 2 = 30 possibilidades de combinações. Esse é chamado de princípio multiplicativo. Exemplo 1. Quantos números de dois algarismos distintos podemos formar com os dígitos: 3, 5, 7 e 6? Então são 4 possibilidades para as dezenas, são quatro dígitos diferentes, e para as unidades serão 3, pois não queremos repetidos, portanto: 4 . 3 = 12 números de dois algarismos distintos. Muitos problemas de Análise combinatória podem ser resolvi- dos utilizando o fatorial (n!), que é a multiplicação de números consecutivos: 4!= 4.3.2.1= 24. Exemplo 2. Calcule o valor de: 5! 5.4.3.2.1 5.4 20 . 3 . 2 . 1 120 Essa propriedade utilizada na análise combinatória é a permu- tação, significa mudar a ordem, pense: De quantas maneiras distintas sete pessoas podem sentar em sete poltronas? Temos uma permutação de sete elementos, então: 7! = 7.6.5.4.3.2.1 = 5.040 maneiras. No dia-a-dia estamos interessados em contar o número de maneiras que um experi- mento ou experiência pode ser realizado. Por exemplo: 1. De quantas maneiras podemos organizar uma fila com 4 pessoas? 2. Quantas senhas com 3 dígitos podemos formar usan- do os dígitos ímpares do sistema decimal? 3. De quantas maneiras podemos entrar e sair de um es- tádio de futebol que possui 5 portões? 4. De quantas maneiras diferentes podemos pintar uma bandeira de 3 listras, usando as cores amarela ou ver- de? Uma maneira simples de obter o total de possibilidades de um experimento acontecer é descrever todas as opções possíveis e fazer a contagem direta. Entretanto, isso nem sempre é viável porque o número de possibilidades pode ser tão grande que se torna impraticável a contagem direta dos resultados. Por exemplo: 1. De quantas maneiras diferentes um candidato pode “chutar” todas as questões de um teste com 10 ques- tões do tipo V ou F? 2. Um estádio de futebol possui 6 portões. De quantas maneiras distintas uma pessoa pode entrar no estádio e sair dele por um portão diferente do que usou para entrar? Para essas situações, usamos o princípio fundamental da contagem ou princípio multiplicativo, que é um método algé- brico para determinar o número total de possibilidades. Este método consiste em multiplicar o número de possibilida- des de cada etapa do experimento. Para entendermos melhor, observe o infográfico abaixo: Observe o seguinte problema: Três atletas participam de uma corrida. Quantos re- sultados existem para o 1º, 2º e 3º lugares? Resolução: Cada resultado consta como uma “tripla ordenada” (A, B, C) onde A representa o atleta que chegou em 1º lugar, B o que chegou em 2º, e C o que chegou em 3º. A, B e C pertencem ao conjunto dos atletas e A ≠ B, A ≠ C e B ≠ C. Podemos obter as sequências possíveis, usando o diagrama de árvore. https://www.infoescola.com/matematica/sequencias/ Pelo princípio fundamental da contagem (PFC), o resultado procurado é: 3 . 2. 1 = 6 1º) Com os algarismos: 1, 2, 3, 4, 5 e 6, quantos números de três algarismos distintos podemos formar? Resolução: Formar um número de três algarismos pode ser considerado uma ação constituída de três etapas sucessivas, a saber: 1ª) escolha do algarismo das centenas: temos seis possibilidades; 2ª) escolha do algarismo das dezenas: como não pode haver repetição de algarismo, devemos ter um alga- rismo diferente do algarismo escolhido para a cente- na. Assim, há cinco possibilidades; 3ª) escolha do algarismo das unidades: devemos ter um algarismo diferente dos dois anteriores (centena e dezena). Assim, há apenas quatro possibilidades. Aplicando o princípio fundamental da contagem (PFC), te- mos: 6 x 5 x 4 = 120 números. 2º) Uma prova consta de 10 questões do tipo V ou F. De quan- tas maneiras distintas ela pode ser resolvida? Resolução: Para cada questão, há duas possibilidades de escolha de res- posta: V ou F. 3º) Quantos números pares de três algarismos distintos pode- mos formar com os dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7? Resolução: Observe que, além do princípio multiplicativo também usamos o princípio aditivo, pois ou o número termina em zero ou o número não termina em zero. Observação: O Princípio Fundamental da Contagem (PFC) fornece-nos o instrumento básico para a resolução de problemas de conta- gem, entretanto, sua aplicação pode, às vezes, tornar-se muito trabalhosa. Alguns problemas de contagem são mais complexos e devem ser resolvidos adotando-se novas técnicas de contagem. Se faz necessária a distinção entre os diferentes tipos de agrupamen- tos, que constituem sequências de elementos pertencentes a um conjunto dados. A partir da compreensão desses agrupa- mentos e, usando os princípios aditivos e multiplicativo, po- demos deduzir fórmulas que permitem a contagem dos mes- mos, em cada caso particular a ser estudado. Vale lembrar que as fórmulas deverão ser interpretadas como atalhos para a obtenção do resultado final. Os principais tipos de agrupamentos são: arranjos, permuta- ções e combinações. Exemplo 1 João está em um hotel e pretende ir visitar o centro histórico da cidade. Partindo do hotel existem 3 linhas de metrô que levam ao shopping e 4 ônibus que se deslocam do shopping para o centro histórico. https://www.infoescola.com/combinatoria/arranjo-simples/ https://www.infoescola.com/matematica/permutacao/ https://www.infoescola.com/matematica/permutacao/ https://www.infoescola.com/matematica/combinacao-simples/ De quantas maneiras João pode sair do hotel e chegar até o centro histórico passando pelo shopping? Solução: O diagrama de árvore ou árvore de possibilidades é útil para analisar a estrutura de um problema e visualizar o número de combinações. Observe como a constatação das combinações foi feita utili- zando o diagrama de árvore. Se existem 3 possibilidades de sair do hotel e chegar até o shopping, e do shopping para o centro histórico temos 4 possi- bilidades, então o total de possibilidades é 12. Outra maneira de resolver o exemplo seria pelo princípio fun- damental da contagem, efetuando a multiplicação das possibi- lidades, ou seja, 3 x 4 = 12. Exemplo 2 Um restaurante possui em seu cardápio 2 tipos de entradas, 3 tipos de pratos principais e 2 tipos de sobremesas. Quantos menus poderiam ser montados para uma refeição com uma entrada, um prato principal e uma sobremesa? Solução: Utilizaremos a árvore de possibilidades para enten- der a montagem dos menus com entrada (E), prato principal (P) e sobremesa (S). Pelo princípio fundamental da contagem, temos: 2 x 3 x 2 = 12. Portanto, poderiam ser formados 12 menus com uma en- trada, um prato principal e uma sobremesa. VÍDEOS https://www.youtube.com/watch?v=a0GcRAWcoUY https://www.youtube.com/watch?v=3dm6pq6akQI https://www.youtube.com/watch?v=ihYehubzSsI&list=PLoug O8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&t=0shttps://www.youtube.com/watch?v=PS1owQf_pt8&list=PLou gO8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&index=3 EXERCÍCIOS 1) - Quantas placas (distintas) de automóveis, poderão ser emitidas; com o sistema atual de emplacamento? 2) Obtenha o total de linhas telefônicas que podem ser instala- das, com o prefixo 436, se os telefones têm 7 algarismos (ex 436-0000). 3) Quantos números ímpares de 3 algarismos distintos, são possíveis utilizando os algarismos: 1, 3, 4, 5, 7, 8. ? 4) Uma garota tem 3 saias e 4 blusas. De quantas maneiras ela poderá sair usando saia e blusa sem repetir o mesmo conjunto? https://www.youtube.com/watch?v=a0GcRAWcoUY https://www.youtube.com/watch?v=3dm6pq6akQI https://www.youtube.com/watch?v=ihYehubzSsI&list=PLougO8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&t=0s https://www.youtube.com/watch?v=ihYehubzSsI&list=PLougO8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&t=0s https://www.youtube.com/watch?v=PS1owQf_pt8&list=PLougO8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&index=3 https://www.youtube.com/watch?v=PS1owQf_pt8&list=PLougO8IRm3JaFX4eZY1NYJ0kq-mdlG-nZ&index=3 5 ) Um rapaz dispõe de 6 calças, 9 camisas e 2 pares de sapa- tos. Com estas peças, quantos conjuntos diferentes de calça, camisa e sapato ele pode formar para vestir-se? 6) Para a diretoria de uma firma concorrem 4 candidatos a presidente e 2 a vice-presidente. Quantas chapas podem ser formadas? 7) Um salão possui 10 portas. Pergunta-se: a) quantas são as possibilidades de uma pessoa entrar no salão e sair dele? b) quantas são as possibilidades de uma pessoa entrar por uma porta e sair por outra diferente? 8) Uma bandeira deve ser formada por três faixas de cores diferentes escolhidas entre 10 cores diferentes. De quantas maneiras essa bandeira pode ser composta? 9) Quantos números de 3 algarismos podemos formar com os algarismos 1, 2, 4, 8 e 9? 10) Quantos números de 4 algarismos distintos podemos for- mar com os algarismos 3, 5, 6, 7 e 8? 11) Dados os algarismos 1,3, 4, 7 e 8, pergunta-se: a) quantos números de 3 algarismos podemos formar? b) quantos números de 3 algarismos, iniciando por 8, podemos formar? c) quantos números de 3 algarismos, não iniciando por 4, podemos formar? d) quantos números de 3 algarismos distintos terminam por 3? 12) Numa cidade os números de telefone tem 6 algarismos. Determine: a) o número de telefones que podem ser formados, sabendo-se que os números não podem começar por zero; b) quantos telefones existem com prefixos 47; c) quantos telefones terminam por 3. 13) (FGV/2005) Em uma gaveta de armário de um quarto escuro há 6 camisetas vermelhas, 10 camisetas brancas e 7 camisetas pretas. Qual é o número mínimo de camisetas que se deve retirar da gaveta, sem que se vejam suas cores, para que: a) Se tenha certeza de ter retirado duas camisetas de cores diferentes. b) Se tenha certeza de ter retirado duas camisetas de mesma cor. c) Se tenha certeza de ter retirado pelo menos uma camiseta de cada cor. 14) (Enem/2004)No Nordeste brasileiro, é comum encontrar- mos peças de artesanato constituídas por garrafas preenchidas com areia de diferentes cores, formando desenhos. Um artesão deseja fazer peças com areia de cores cinza, azul, verde e amarela, mantendo o mesmo desenho, mas variando as cores da paisagem (casa, palmeira e fundo), conforme a figura. O fundo pode ser representado nas cores azul ou cinza; a casa, nas cores azul, verde ou amarela; e a palmeira, nas cores cinza ou verde. Se o fundo não pode ter a mesma cor nem da casa nem da palmeira, por uma questão de contraste, então o núme- ro de variações que podem ser obtidas para a paisagem é a) 6. b) 7. c) 8. d) 9. e) 10. 15) (UFES/2002) Num aparelho telefônico, as dez teclas nu- meradas estão dispostas em fileiras horizontais, conforme indica a figura a seguir. Seja N a quantidade de números de telefone com 8 dígitos, que começam pelo dígito 3 e terminam pelo dígito zero, e, além disso, o 2o e o 3o dígitos são da pri- meira fileira do teclado, o 4o e o 5o dígitos são da segunda fileira, e o 6o e o 7o são da terceira fileira. O valor de N é a) 27 b) 216 c) 512 d) 729 e) 1.331 16) (UFC/2002) A quantidade de números inteiros, positivos e ímpares, formados por três algarismos distintos, escolhidos dentre os algarismos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, é igual a: a) 320 b) 332 c) 348 d) 360 e) 384 17)(UFAL/200) Quantos números pares de quatro algaris- mos distintos podem ser formados com os elementos do conjunto A={0,1,2,3,4}? a) 60 b) 48 c) 36 d) 24 e) 18 18)(UFPI/2000) Escrevendo-se em ordem decrescente todos os números de cinco algarismos distintos formados pelos algarismos 3, 5, 7, 8 e 9, a ordem do número 75389 é: a) 54 b) 67 c) 66 d) 55 e) 56 19)(UFAL/99) Com os elementos do conjunto {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} formam-se números de 4 algarismos distintos. Quantos dos números formados NÃO são divisíveis por 5? a) 15 b) 120 c) 343 d) 720 e) 840 20)(ITA/2001) Considere os números de 2 a 6 algarismos distintos formados utilizando-se apenas 1, 2, 4, 5, 7 e 8. Quantos destes números são ímpares e começam com um dígito par? a) 375 b) 465 c) 545 d) 585 e) 625 21)(UNESP/2000) Um turista, em viagem de férias pela Europa, observou pelo mapa que, para ir da cidade A à cida- de B, havia três rodovias e duas ferrovias e que, para ir de B até uma outra cidade, C, havia duas rodovias e duas ferrovi- as. O número de percursos diferentes que o turista pode fazer para ir de A até C, passando pela cidade B e utilizando rodovia e trem obrigatoriamente, mas em qualquer ordem, é: a) 9. b) 10. c) 12. d) 15. e) 20. 22)(UECE/99) Quantos números ímpares, cada um com três algarismos, podem ser formados com os algarismos 2,3,4,6 e 7, se a repetição de algarismos é permitida? a) 60 b) 50 c) 40 d) 30
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