Пять книг
Сколькими способами можно расставить \(5\) разных книг на полке?
Это перестановка \(5\) различных объектов.
Ответ \(5!=120\).
Практика
Сколькими способами можно расставить \(5\) разных книг на полке?
Это перестановка \(5\) различных объектов.
Ответ \(5!=120\).
Сколько различных слов можно получить перестановкой букв слова \(MAMA\)?
Есть две буквы \(M\) и две буквы \(A\).
Если считать все \(4\) буквы различными, будет \(4!=24\). Каждое слово посчитано \(2!\cdot2!=4\) раза. Ответ \(24/4=6\).
Сколькими способами можно выбрать и упорядочить \(3\) разных ученика из \(7\)?
Выбирайте первого, второго, третьего.
Первого можно выбрать \(7\) способами, второго \(6\), третьего \(5\). Всего \(7\cdot6\cdot5=210\).
Сколькими способами можно посадить \(5\) разных людей за круглый стол?
Зафиксируйте одного человека.
Фиксируем одного человека, чтобы убрать повороты. Остальных \(4\) рассаживаем \(4!=24\) способами.
Сколькими способами можно расставить \(6\) человек в ряд, если двое заданных должны стоять рядом?
Склейте этих двоих в блок.
Блок и ещё \(4\) человека — всего \(5\) объектов, их можно расставить \(5!\) способами. Внутри блока \(2\) порядка. Ответ \(2\cdot5!=240\).
Сколькими способами можно расставить \(6\) человек в ряд, если двое заданных не должны стоять рядом?
Вычтите случаи, где они рядом.
Всего \(6!=720\). Рядом они стоят \(2\cdot5!=240\) способами. Значит ответ \(720-240=480\).
Сколько различных перестановок букв слова \(BANANA\)?
Буква \(A\) встречается \(3\) раза, \(N\) — \(2\) раза.
Всего \(6\) букв. Делим \(6!\) на \(3!\) для букв \(A\) и на \(2!\) для букв \(N\). Получаем \(6!/(3!\cdot2!)=60\).
Семь учеников становятся в ряд. Сколькими способами это можно сделать, если два заданных ученика не должны стоять рядом?
Всего минус рядом.
Всего \(7!=5040\). Если двое рядом, склеиваем их: \(6!\cdot2=1440\). Ответ \(5040-1440=3600\).
На полке \(3\) книги по математике, \(2\) по физике и \(2\) по истории, все книги разные. Сколькими способами расставить их так, чтобы книги каждого предмета стояли вместе?
Считайте каждый предмет блоком.
Три предметных блока можно переставить \(3!\) способами. Внутри блоков: \(3!\), \(2!\), \(2!\). Всего \(3!\cdot3!\cdot2!\cdot2!=144\).
Сколькими способами можно посадить \(6\) человек за круглый стол, если двое заданных должны сидеть рядом?
Склейте пару и используйте круговую перестановку.
Пара образует блок. Итого \(5\) объектов на круге, их можно расположить \((5-1)!=24\) способами. Внутри блока \(2\) порядка. Ответ \(48\).
Сколько перестановок чисел \(1,2,3,4\) не оставляют ни одно число на своём месте?
Используйте включение-исключение по неподвижным точкам.
Всего \(24\). С одной указанной неподвижной точкой: \(3!\), таких точек \(4\). С двумя: \(2!\), таких пар \(6\). С тремя: \(1!\), таких наборов \(4\). С четырьмя: \(1\). Ответ \(24-4\cdot6+6\cdot2-4\cdot1+1=9\).
Сколько перестановок чисел \(1,2,3,4,5\) имеют \(1\) раньше \(2\)?
Для каждой перестановки с \(1\) раньше \(2\) есть парная с \(2\) раньше \(1\).
Всего \(5!=120\) перестановок. По симметрии ровно половина имеет \(1\) раньше \(2\). Ответ \(60\).
Сколькими способами можно поставить в ряд \(5\) мальчиков и \(4\) девочек так, чтобы никакие две девочки не стояли рядом?
Сначала расставьте мальчиков, затем выберите промежутки для девочек.
Мальчиков можно расставить \(5!\) способами. Вокруг них \(6\) промежутков: до первого, между соседними и после последнего. Выбираем \(4\) промежутка для девочек и расставляем девочек \(4!\) способами. Ответ \(5!\cdot15\cdot4!=43200\).
Сколько перестановок букв \(A,A,B,B,C,C\) не имеют двух одинаковых соседних букв?
Вычтите случаи, где \(AA\), \(BB\) или \(CC\) стоят блоком.
Всего \(6!/(2!2!2!)=90\). Если \(AA\) рядом, считаем блок \(AA\), \(B,B,C,C\): \(5!/(2!2!)=30\), таких букв \(3\). Если две пары рядом, например \(AA\) и \(BB\), получаем \(4!/2!=12\), таких выборов \(3\). Если все три пары рядом, \(3!=6\). Ответ \(90-3\cdot30+3\cdot12-6=30\).
Сколько четырёхзначных чисел с различными цифрами можно составить из \(0,1,\ldots,6\), если число делится на \(5\)?
Последняя цифра \(0\) или \(5\).
Если последняя \(0\), первая цифра выбирается \(6\) способами, затем \(5\) и \(4\): \(120\). Если последняя \(5\), первая цифра не \(0\) и не \(5\): \(5\) способов, затем \(5\) и \(4\): \(100\). Всего \(220\).
Сколькими способами можно посадить \(8\) человек за круглый стол, если двое заданных не должны сидеть рядом?
Всего круговых рассадок минус рассадки, где они рядом.
Всего \((8-1)!=5040\). Если двое рядом, склеиваем их в блок: остаётся \(7\) объектов на круге, \((7-1)!=720\), внутри блока \(2\) порядка. Плохих \(1440\). Ответ \(5040-1440=3600\).
На полке стоят \(8\) разных книг. Сколькими способами можно расставить их так, чтобы книги \(A,B,C\) стояли в порядке \(A\) раньше \(B\) раньше \(C\), не обязательно подряд?
Среди \(3!\) относительных порядков \(A,B,C\) подходит один.
Всего \(8!\) расстановок. Относительные порядки книг \(A,B,C\) равновозможны, их \(3!=6\). Подходит один порядок, значит ответ \(8!/6=6720\).
Сколько перестановок чисел \(1,2,\ldots,7\) имеют чётные числа ровно на чётных местах?
Чётных мест три, чётных чисел тоже три.
Чётные числа \(2,4,6\) можно расставить по местам \(2,4,6\) в \(3!\) способах. Нечётные числа \(1,3,5,7\) занимают остальные места в \(4!\) способах. Ответ \(3!\cdot4!=144\).
Сколько слов длины \(5\) над алфавитом \(\{A,B,C,D\}\) содержат ровно две буквы \(A\), причём они не стоят рядом?
Сначала выберите две несоседние позиции для \(A\).
Всего пар позиций для двух \(A\): \(10\). Соседних пар \(4\), значит несоседних \(6\). Остальные \(3\) позиции можно заполнить буквами \(B,C,D\) независимо: \(3^3=27\). Ответ \(6\cdot27=162\).
Сколькими способами можно посадить \(5\) человек за круглый стол, если между Антоном и Борисом должен сидеть ровно один человек?
Зафиксируйте Антона.
Зафиксируем Антона. Для Бориса есть \(2\) места на расстоянии два шага по кругу от Антона. Оставшихся \(3\) человек рассаживаем \(3!\) способами. Ответ \(2\cdot3!=12\).
Сколько перестановок чисел \(1,2,3,4,5\) не оставляют ни одно число на своём месте?
Примените включение-исключение по неподвижным точкам.
Всего \(5!=120\). С хотя бы одной указанной неподвижной точкой считаем по включению-исключению: \(120-5\cdot4!+10\cdot3!-10\cdot2!+5\cdot1!-1=120-120+60-20+5-1=44\).
Сколькими способами можно посадить \(6\) мальчиков и \(6\) девочек за круглый стол так, чтобы мальчики и девочки чередовались?
Сначала посадите мальчиков за круглый стол, затем девочек в промежутки.
Мальчиков можно посадить по кругу \((6-1)!=120\) способами. Между ними образуется \(6\) промежутков, в которые нужно рассадить \(6\) девочек: \(6!\) способов. Ответ \(120\cdot720=86400\).
Сколько перестановок чисел \(1,2,\ldots,8\) имеют свойство: никакие два из чисел \(1,2,3\) не стоят рядом?
Сначала расставьте остальные пять чисел.
Числа \(4,5,6,7,8\) можно расставить \(5!\) способами. Они создают \(6\) промежутков, включая края. Нужно выбрать \(3\) промежутка для чисел \(1,2,3\) и расположить эти числа \(3!\) способами. Ответ \(5!\cdot20\cdot6=14400\).
Сколько перестановок букв \(A,A,B,B,C,C,D,D,E,E\) не имеют двух одинаковых соседних букв?
Используйте включение-исключение по событиям \(AA\), \(BB\), \(CC\), \(DD\), \(EE\) стоят рядом.
Всего перестановок \(10!/(2!^5)=113400\). Если выбрать \(k\) букв, пары которых склеены, получаем \(C(5,k)(10-k)!/(2!^{5-k})\) расположений. По включению-исключению: \(113400-113400+50400-12600+1800-120=39480\).