Matemáticas

Combinatoria

Permutaciones, variaciones y combinaciones con y sin repetición. Número combinatorio y esquema para diferenciar operaciones combinatorias.

Es el número de formas diferentes en que podemos ordenar los elementos de un conjunto. Se calcula por:
Pn=n!P_n = n!
Se lee permutaciones de n elementos.
Ejemplo: Calcular el número de palabras, con o sin significado, que se pueden formar con las letras MESA.
P4=4!=4321=24P_4 = 4! = 4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24

Permutaciones con repetición
Las formas diferentes en que se pueden ordenar n elementos, en los que uno se repite aa veces, otro se repite bb veces... etc.
PRna,b,c...=n!a!b!c!...PR_n^{a,b,c...} = \frac{n!}{a!b!c!...}
Ejemplo: ¿Qué número de palabras, con o sin significado, se pueden formar con las letras CARCAJADA?
El conjunto tiene 9 elementos, de los cuales la letra A se repite 4 veces y la letra C se repite 2 veces, entonces:
PR94,2=9!4!2!=7560PR_9^{4,2} = \frac{9!}{4!2!} = 7560
Dado un conjunto de m elementos, el número de formas diferentes en que se pueden ordenar n elementos distintos, son variaciones de m elementos tomados de n en n (nmn \le m)
Vmn=m!(mn)!V_m^n = \frac{m!}{(m-n)!}
Ejemplo: ¿Cuántas palabras diferentes de 2 letras podemos formar con la letras ABETO?
V52=5!(52)!=54321321=20V_5^2 = \frac{5!}{(5-2)!} = \frac{5 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1}{3 \cdot 2 \cdot 1} = 20

Variaciones con repetición
Dado un conjunto de m elementos, el número de secuencias diferentes de n elementos, incluso repetidos, que se pueden formar, son las variaciones con repetición de m elementos tomados de n en n
VRmn=mnVR_m^n = m^n
Ejemplo: ¿Cuántos números de 4 cifras podemos formar con las cifras 1, 2, 3?
Es un conjunto de 3 elementos. Los tomamos de 4 en 4
VR34=34=81VR_3^4 = 3^4 = 81
Número combinatorio
Se llama número combinatorio (mn)\binom{m}{n}, se lee mm sobre nn, a la operación:
(mn)=m!n!(mn)!\binom{m}{n} = \frac{m!}{n!(m-n)!}

Combinaciones
Dado un conjunto de m elementos, el número de subconjuntos diferentes de n elementos que podemos extraer son las combinaciones de m elementos tomados de n en n (nmn \le m)
Cmn=(mn)C_m^n = \binom{m}{n}
Ejemplo: un examen consta de 10 preguntas de las que hay que elegir 5 ¿De cuántas formas diferentes podemos elegir esas 5 preguntas?
C105=(105)=10!5!(105)!=252C_{10}^5 = \binom{10}{5} = \frac{10!}{5!(10-5)!} = 252

Combinaciones con repetición
Dados m tipos de elementos, el número de grupos de n elementos que podemos formar incluso repetidos, son las combinaciones con repetición de m elementos tomados de n en n
CRmn=(m+n1n)CR_m^n = \binom{m+n-1}{n}
Ejemplo: en una pastelería hay 3 tipos de pasteles ¿De cuántas formas diferentes podemos comprar 5 pasteles?
CR35=(3+515)=(75)=7!5!(75)!=21CR_3^5 = \binom{3+5-1}{5} = \binom{7}{5} = \frac{7!}{5!(7-5)!} = 21
Esquema para diferenciar combinatoria