تمارين متقدمة في التعداد

تطبيقات على مبدأ الجداء، الترتيبات، والتوفيقات
اختيار الحافلات والسائقين
تمرين 1

يوجد 3 حافلات، 3 سائقين، و 3 تلاميذ.

أ) بكم من طريقة يمكن ركوب التلاميذ في الحافلات؟

ب) بكم من طريقة يمكن اختيار الحافلات للسائقين؟

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

فكر في كل تلميذ (أو سائق) كقرار مستقل. كم عدد الخيارات المتاحة لكل شخص؟ استخدم مبدأ الجداء لدمج هذه الخيارات.

📝 الطريقة

أ) ركوب التلاميذ:

  • التلميذ الأول لديه 3 خيارات (3 حافلات).
  • التلميذ الثاني لديه أيضاً 3 خيارات (يمكنه ركوب أي حافلة).
  • التلميذ الثالث لديه أيضاً 3 خيارات.

ب) اختيار الحافلات للسائقين:

  • السائق الأول لديه 3 خيارات (3 حافلات).
  • بما أن السائق الأول أخذ حافلة، يتبقى للسائق الثاني خياران فقط.
  • يتبقى للسائق الثالث حافلة واحدة فقط.

الحل الكامل

أ) ركوب التلاميذ:

$$ 3 \times 3 \times 3 = 3^3 = 27 \text{ طريقة} $$

ب) اختيار الحافلات للسائقين (ترتيبات):

$$ 3 \times 2 \times 1 = 3! = 6 \text{ طرق} $$
اختيار رئيس ونائب
تمرين 2

قسم به 25 تلميذاً. بكم من طريقة يمكن اختيار رئيس قسم ونائبه؟

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

هل الترتيب مهم هنا؟ بمعنى، هل اختيار (أحمد كرئيس، فاطمة كنائب) هو نفسه اختيار (فاطمة كرئيس، أحمد كنائب)؟ بما أن الترتيب مهم، فهذه "ترتيبات" (Arrangements).

📝 الطريقة

نستخدم مخطط شجرة الاختيارات:

  • لاختيار الرئيس: لدينا 25 خياراً.
  • لاختيار النائب: بعد اختيار الرئيس، يتبقى 24 تلميذاً، إذن لدينا 24 خياراً للنائب.

باستخدام مبدأ الجداء، نضرب عدد الخيارات في كل خطوة.

الحل الكامل

عدد طرق اختيار الرئيس هو 25.

لكل رئيس تم اختياره، عدد طرق اختيار النائب هو 24.

إذن، العدد الإجمالي للطرق هو:

$$ 25 \times 24 = 600 \text{ طريقة} $$
تكوين لجنة مختلطة
تمرين 3

نريد تكوين لجنة من شخصين من بين 3 رجال وامرأتين.

أ) بكم من طريقة يمكن تكوين هذه اللجنة؟

ب) جد عدد إمكانيات الحصول على لجنة تتكون من جنسين مختلفين.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

في لجنة، هل ترتيب الأعضاء مهم؟ (لجنة بها أحمد وفاطمة هي نفسها لجنة بها فاطمة وأحمد). بما أن الترتيب غير مهم، فهذه "توفيقات" (Combinations).

📝 الطريقة

أ) تكوين اللجنة بشكل عام:

  • لدينا 5 أشخاص في المجموع ($3+2$).
  • نحتاج لاختيار 2 منهم.
  • بما أن الترتيب غير مهم، نستخدم صيغة التوفيقات: $C_n^p = \frac{A_n^p}{p!} = \frac{n!}{p!(n-p)!}$.

ب) لجنة من جنسين مختلفين:

  • هذا يعني أننا يجب أن نختار رجلاً واحداً و امرأة واحدة.
  • عدد طرق اختيار رجل واحد من بين 3.
  • عدد طرق اختيار امرأة واحدة من بين 2.
  • استخدم مبدأ الجداء لدمج الخيارين.

الحل الكامل

أ) عدد الطرق الممكنة لتكوين اللجنة:

لدينا 5 أشخاص ونريد اختيار 2 منهم دون اعتبار الترتيب.

$$ C_5^2 = \frac{5!}{2!(5-2)!} = \frac{5 \times 4}{2 \times 1} = 10 \text{ طرق} $$

ب) عدد اللجان المختلطة (رجل وامرأة):

عدد طرق اختيار رجل واحد من 3 هو $C_3^1=3$.

عدد طرق اختيار امرأة واحدة من 2 هو $C_2^1=2$.

العدد الإجمالي للطرق هو:

$$ C_3^1 \times C_2^1 = 3 \times 2 = 6 \text{ طرق} $$