Глава

Принципы подсчёта

Модуль вводит олимпиадный подсчёт через порядок выбора, правило суммы, правило произведения, случаи, метод дополнения и первые ловушки переучёта.
Войдите, чтобы сохранять решённые и закладки.

Теория

Ключевая идея

Подсчёт начинается не с формулы, а с вопроса: что выбирается первым, что потом, и зависит ли следующий выбор от предыдущего? Правило суммы используется для непересекающихся случаев, правило произведения — для последовательных независимых или зависимых шагов, где число вариантов на каждом шаге известно.

Олимпиадная трудность часто не в арифметике, а в том, чтобы не посчитать объект дважды и не пропустить запрещённый случай. Поэтому в этом модуле важны аккуратный порядок выбора, разбиение на случаи и метод дополнения.

Основные факты

  • Если объект можно получить одним из \(a\) способов первого типа или одним из \(b\) способов второго типа, и типы не пересекаются, всего \(a+b\) способов.
  • Если первый шаг можно сделать \(a\) способами, а после каждого первого шага второй — \(b\) способами, всего \(a\cdot b\) способов.
  • Если число вариантов на втором шаге зависит от первого, нужно записывать произведение по случаям или строить дерево выбора.
  • Метод дополнения: иногда проще посчитать все объекты и вычесть запрещённые.
  • Переучёт возникает, когда один и тот же объект можно получить несколькими путями; тогда нужен другой порядок выбора или деление на число повторов.

Когда применять метод

  • Нужно посчитать количество чисел, слов, путей, выборов или раскрасок с простыми ограничениями.
  • Условие естественно разбивается на непересекающиеся случаи.
  • Проще посчитать запрещённые варианты, чем разрешённые.
  • Есть опасность, что разные описания дают один и тот же объект.

Как распознать метод

Слова “или” обычно намекают на правило суммы, если случаи не пересекаются. Слова “сначала”, “затем”, “после этого” намекают на правило произведения. Если в задаче есть “хотя бы один”, “не менее одного”, “без такого свойства”, проверьте метод дополнения.

Если вы выбираете несколько объектов, спросите: порядок важен или нет? Если порядок не важен, нельзя просто умножать варианты как для последовательности без последующей проверки.

Типичные ошибки

  • Складывают варианты, хотя выборы должны выполняться одновременно.
  • Умножают варианты, хотя случаи пересекаются.
  • Забывают, что первая цифра числа не может быть \(0\).
  • Считают “хотя бы один” прямым перебором, хотя дополнение короче.
  • Дважды считают один объект из-за разного порядка выбора.

Мини-чеклист

  • Что именно является одним объектом?
  • Порядок выбора важен?
  • Случаи действительно не пересекаются?
  • Есть ли запрещённые варианты, которые проще вычесть?
  • Зависит ли следующий выбор от предыдущего?
  • Не получаем ли один объект несколькими способами?

Примеры

Пример 1. Правило суммы

Случаи должны быть непересекающимися.

Задача. У ученика есть \(5\) книг по математике и \(4\) книги по физике. Сколькими способами он может выбрать одну книгу?

Решение.

Он выбирает либо математическую книгу, либо физическую. Эти случаи не пересекаются. Поэтому всего \(5+4=9\) способов.

Комментарий. Если бы нужно было выбрать две книги, одну по математике и одну по физике, было бы произведение, а не сумма.

Пример 2. Правило произведения

Последовательные шаги дают произведение.

Задача. Из города \(A\) в город \(B\) ведут \(3\) дороги, а из \(B\) в \(C\) — \(4\) дороги. Сколько маршрутов из \(A\) в \(C\) через \(B\)?

Решение.

Сначала выбираем дорогу \(A o B\): \(3\) варианта. Затем дорогу \(B o C\): \(4\) варианта. Всего \(3\cdot4=12\) маршрутов.

Комментарий. Здесь каждый первый выбор совместим с каждым вторым.

Пример 3. Выбор без повторений

Число вариантов меняется после каждого шага.

Задача. Сколько трёхзначных чисел можно составить из цифр \(1,2,3,4,5\), если цифры не повторяются?

Решение.

Сотни можно выбрать \(5\) способами, десятки — \(4\) способами, единицы — \(3\) способами. Всего \(5\cdot4\cdot3=60\) чисел.

Комментарий. После выбора первой цифры она уже недоступна.

Пример 4. Первая цифра не ноль

Ограничение на первый шаг нельзя забывать.

Задача. Сколько трёхзначных чисел с различными цифрами можно составить из цифр \(0,1,2,3,4\)?

Решение.

Сотни можно выбрать \(4\) способами: \(1,2,3,4\). После этого остаётся \(4\) цифры для десятков и \(3\) для единиц. Всего \(4\cdot4\cdot3=48\).

Комментарий. Если начать с \(5\cdot4\cdot3\), будут посчитаны записи, начинающиеся с нуля.

Пример 5. Метод дополнения

“Хотя бы один” часто лучше считать через противоположное.

Задача. Сколько двоичных строк длины \(6\) содержат хотя бы одну единицу?

Решение.

Всего двоичных строк \(2^6=64\). Строка без единиц только одна: \(000000\). Значит нужных строк \(64-1=63\).

Комментарий. Прямой подсчёт по числу единиц был бы длиннее.

Пример 6. Случаи по последней цифре

Разбиение на случаи помогает учитывать делимость.

Задача. Сколько четырёхзначных чисел с различными цифрами из \(0,1,\ldots,7\) делятся на \(5\)?

Решение.

Последняя цифра должна быть \(0\) или \(5\). Если последняя \(0\), первую цифру выбираем \(7\) способами, затем \(6\) и \(5\): \(210\). Если последняя \(5\), первая цифра не \(0\) и не \(5\): \(6\) способов, затем \(6\) и \(5\): \(180\). Всего \(390\).

Комментарий. Случаи непересекающиеся, поэтому результаты складываются.

Пример 7. Переучёт

Иногда порядок выбора создаёт лишние копии.

Задача. Сколькими способами можно выбрать двух дежурных из \(8\) учеников, если роли одинаковые?

Решение.

Если выбирать первого и второго по порядку, получим \(8\cdot7=56\) вариантов. Но каждая пара посчитана дважды: \(AB\) и \(BA\). Поэтому ответ \(56/2=28\).

Комментарий. Это первый сигнал: порядок выбора не всегда является частью объекта.

Пример 8. Дополнение с двумя запретами

Два запрета требуют аккуратного возвращения пересечения.

Задача. Сколько слов длины \(5\) над алфавитом \(\{A,B,C\}\) содержат хотя бы одну букву \(A\) и хотя бы одну букву \(B\)?

Решение.

Всего слов \(3^5=243\). Без \(A\): \(2^5=32\). Без \(B\): \(2^5=32\). Слова без \(A\) и без \(B\) состоят только из \(C\), такое слово одно. По методу дополнения получаем \(243-32-32+1=180\).

Комментарий. Пересечение запретов вычли дважды, поэтому его нужно вернуть.

Задачи

Задачи

#1.1
#1.1

Один выбор из двух групп

Подсчёт 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

В коробке лежат \(6\) красных и \(5\) синих карточек. Сколькими способами можно выбрать одну карточку?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P001
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.2
#1.2

Два последовательных выбора

Подсчёт 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

В кафе есть \(4\) вида супа и \(3\) вида второго блюда. Сколько обедов из супа и второго блюда можно составить?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P002
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.3
#1.3

Двузначные числа

Правило произведения 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

Сколько двузначных чисел с разными цифрами можно составить из цифр \(1,2,3,4,5\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P003
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Правило произведения
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.4
#1.4

Непустые подмножества

Метод дополнения 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

Сколько непустых подмножеств имеет множество из \(6\) элементов?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P004
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.5
#1.5

Сумма двух положительных чисел

Подсчёт 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

Сколько пар натуральных чисел \((a,b)\) удовлетворяют \(a+b=7\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P005
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.6
#1.6

Чётные трёхзначные числа

Цифры 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Сколько чётных трёхзначных чисел с различными цифрами можно составить из цифр \(0,1,2,3,4,5\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P006
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Цифры
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.7
#1.7

Короткие маршруты

Подсчёт 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Сколько кратчайших путей ведёт из левого нижнего угла прямоугольной сетки \(3\) на \(2\) в правый верхний, если можно идти только вправо и вверх?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P007
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.8
#1.8

Без соседних равных букв

Правило произведения 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Сколько слов длины \(4\) над алфавитом \(\{A,B,C\}\) не имеют двух соседних равных букв?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P008
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Правило произведения
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.9
#1.9

Делятся на \(3\) или \(5\)

Метод дополнения 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Сколько чисел от \(1\) до \(200\) делятся на \(3\) или на \(5\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P009
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.10
#1.10

Председатель и секретарь

Правило произведения 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

В классе \(12\) учеников. Сколькими способами можно выбрать председателя и секретаря, если это разные ученики?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P010
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Правило произведения
Grade: 7 класс, 8 класс
#1.11
#1.11

Команда с условием

Разбор случаев 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

Из \(4\) мальчиков и \(3\) девочек выбирают команду из \(3\) человек. Сколько команд содержат хотя бы одну девочку?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P011
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Разбор случаев
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.12
#1.12

Трёхполосный флаг

Правило произведения 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

Флаг состоит из трёх горизонтальных полос. Есть \(4\) цвета, соседние полосы не должны иметь одинаковый цвет. Сколько флагов можно получить?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P012
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Правило произведения
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.13
#1.13

Четырёхзначные числа, кратные \(5\)

Цифры 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько четырёхзначных чисел с различными цифрами из \(0,1,\ldots,7\) делятся на \(5\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P013
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Цифры
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.14
#1.14

Ровно три единицы

Подсчёт 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько двоичных строк длины \(10\) содержат ровно три единицы?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P014
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.15
#1.15

Хотя бы \(A\) и \(B\)

Метод дополнения 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько слов длины \(5\) над \(\{A,B,C\}\) содержат хотя бы одну \(A\) и хотя бы одну \(B\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P015
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.16
#1.16

Путь через запретную точку

Метод дополнения 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько кратчайших путей из \((0,0)\) в \((4,3)\), идущих только вправо и вверх, не проходят через точку \((2,1)\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P016
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.17
#1.17

Пары с чётной суммой

Четность 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько пар \((a,b)\), где \(1\le a,b\le20\), имеют чётную сумму?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P017
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Четность
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.18
#1.18

Возрастающие цифры

Подсчёт 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько трёхзначных чисел имеют строго возрастающие ненулевые цифры?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P018
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.19
#1.19

Пять шаров в три коробки

Разбор случаев 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколькими способами можно разложить \(5\) одинаковых шаров по \(3\) различным коробкам так, чтобы каждая коробка была непустой?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P019
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Разбор случаев
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.20
#1.20

Прямоугольники в сетке

Подсчёт 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько прямоугольников можно выбрать в сетке \(4\) на \(5\) клеток?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P020
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.21
#1.21

Шестизначные числа с чётной суммой цифр

Цифры 8 класс 9 класс ★★★★☆

Сколько шестизначных чисел с различными цифрами имеют чётную сумму цифр?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P021
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Цифры
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.22
#1.22

Подмножества с двумя свойствами

Метод дополнения 8 класс 9 класс ★★★★☆

Сколько подмножеств множества \(\{1,2,\ldots,20\}\) содержат хотя бы одно чётное число и хотя бы одно число, кратное \(5\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P022
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.23
#1.23

Ни одна буква не встречается ровно один раз

Разбор случаев 8 класс 9 класс ★★★★☆

Сколько строк длины \(5\) над алфавитом \(\{A,B,C,D\}\) имеют свойство: ни одна буква не встречается ровно один раз?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P023
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Разбор случаев
Grade: 8 класс, 9 класс
#1.24
#1.24

Перестановки без соседних последовательных чисел

Перестановки 9 класс ★★★★★

Сколько перестановок чисел \(1,2,\ldots,8\) не имеют соседних элементов, отличающихся на \(1\)?

Детали
Задача: COM-B1-M01-P024
Сложность: Уровень 5 из 5
Tag: Перестановки
Grade: 9 класс

Лестницы

Опубликованных лестниц пока нет.
Следующая глава