Analisiscombinatorioprobabilidades 130603213333-phpapp01
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El documento presenta dos principios fundamentales de conteo: el principio de adición y el principio de multiplicación. El principio de adición establece que si un evento A puede ocurrir de n maneras y un evento B puede ocurrir de m maneras, entonces el número de maneras en que pueden ocurrir A o B es n + m. El principio de multiplicación establece que si un evento A puede ocurrir de n maneras y es seguido por un evento B que puede ocurrir de m maneras, entonces el número de maneras en que pueden ocurrir
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- 1. PROFESOR: ANTONIO MEDINA C. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE CONTEO En lo que respecta a técnicas de conteo, tenemos dos principios importantes: El principio de adición El principio de multiplicación El principio de adición (o) Si un evento o suceso “A” ocurre de n maneras y otro “B” ocurre de m maneras, luego: Nº de maneras en que puede ocurrir el evento A o el evento B es: n m Un evento o suceso ocurre de una forma o de otra, más no de ambas formas a la vez (no sucede en simultaneo) El principio de multiplicación (y) (Conocido también como el principio fundamental del análisis combinatorio). Si un evento A ocurre de n maneras diferentes seguido de otro evento B que ocurre de maneras m maneras distintas, entonces: Nº de maneras en que puede ocurrir A y B es: n m Los sucesos o eventos ocurren uno a continuación de otro, originando un suceso compuesto. Ejemplos: Erika para ir a de su casa a la universidad lo Los alumnos de un colegio se comprometen hace tomando un solo microbus. Si por su a pintarlo por motivo de su aniversario. El casa pasan 3 líneas de transporte que la primer piso lo harían los alumnos de un aula llevan a la universidad, ¿de cuantas maneras del 3º año, el segundo piso lo harían los diferentes, según el microbus que tome, alumnos de un aula de 4º año, el tercer piso llegara Erika a la universidad? Se sabe que lo harían los alumnos de un aula de 5º año. la línea A tiene 3 microbuses, la línea B tiene Si el colegio tiene 4 aulas de 3º año, 5 de 4º 5 microbuses y la línea C tiene 8 microbuses. año y 6 de 5º año,¿de Cuántas maneras distintas, según las aulas que intervienen, podrá hacerse la distribución para el pintado del colegio?
- 2. EJERCICIOS 1.Víctor desea viajar de Lima a Piura y tiene a su 5.¿De cuantas maneras se pueden acomodar 4 disposición 3 líneas aéreas y 5 líneas terrestres. alumnos en una fila de 5 asientos si dos de ellos ¿de cuantas maneras diferentes puede realizar el están juntos? viaje? 6.¿Cuántos números de 4 cifras existen tal que el 2.¿Cuántas parejas de baile diferentes pueden formarse con 5 niños y 3 niñas? 3. Rosa posee 3 blusas distintas, 2 pantalones producto de sus cifras centrales es par y el producto de las cifras extremas, impar? 7.¿Cuántas comisiones integradas por un chico y diferentes y 4 pares de zapatos diferentes. ¿De una chica pueden formarse con 5 chicos y 8 cuantas maneras distintas puede vestirse chicas, si cierto chico rehúsa trabajar con dos utilizando las prendas mencionadas? chicas en particular? 4.Carlos lleva al cine a María y a sus 3 hermanos y 8.¿De cuantas maneras diferentes se puede encuentra 5 asientos libres en una fila. ¿De distribuir cuatro camisas de diferente color en cuantas maneras diferentes podrán sentarse si a tres cajones distintos? la derecha e izquierda de Carlos esta un hermano de María? 9.¿Cuántos números de 10 cifras de base 6 existen tal que el producto de sus cifras es 30?
- 3. ANÁLISIS COMBINATORIO FACTORIAL DE UNA NÚMERO Los productos 1 2 3 4 y 1 2 3 4 5 6 7 se pueden simbolizar como 4! y 7! , respectivamente, los cuales se leen como factorial de 4 y factorial de 7, tal FACTORIALES DE LOS PRIMEROS NÚMEROS NATURALES que: 0! 1 por convensión 1! 1 2! = 1×2 = 2 3!=1×2×3=6 4!=1×2×3×4=24 5!=1×2×3×4×5=120 6!=1×2×3×4×5×6=720 7!=1×2×3×4×5×6×7=5040 4! 1 2 3 4 7! 1 2 3 4 5 6 7 ; Se llama factorial de n n al producto de todos los enteros desde 1 hasta n y se simboliza por : n! o n . n n ! 1 2 3 ... n Ejemplo: Propiedad 5! 1 2 3 4 5 6! 1 2 3 4 5 6 COMBINACIÓN Y PERMUTACIÓN Si tenemos tres fichas A B C . Al escoger dos de ellas tenemos los siguientes: A B A C B C La combinacion de 3 elementos tomados de 2 en 2 es: 3 El número de combinaciones de m elementos m tomados de n en n se simboliza por Cn y se m calcula del modo siguiente: Cn m! n ! m n ! Ejemplo 1: A una reunión acuden 10 personas. Si se saludan con apretones de manos entre ellos, ¿Cuántos apretones se producen? Resolución: Cada apretón es una combinación de 2 en 2 de las 10 personas. 10 N º apretones C2 10! 9 10 45 2!8! 2 n ! n 1 ! n n 1 Ejemplos: 5! 4! 5 10! 9! 10 m m Cn Cm n Ejemplos: 7 7 C2 C5 8 8 C6 C2 NÚMERO m COMBINATORIO Cn En forma practica: m Cn m m 1 m 2 .... m n 1 1 2 3 ... n 345 1 2 3 87654 8 C5 1 2 3 4 5 5 C3 Ejemplo 2: Uniendo 3 vértices de un hexágono regular, ¿Cuántos triángulos diferentes se obtienen? PROPIEDADES DE LOS NÚMEROS COMBINATORIOS Resolución: Cada triangulo se obtiene combinando 3 vértices de los 6 que tiene el hexágono. m m m m C0 C1 C2 ... Cm 2 6 N º triángulos C3 6! 456 20 3!3! 1 2 3 Si de las 3 fichas mencionadas al principio escogemos 2 y las ordenamos en filas; se tendría lo siguiente: A B B A A C C A B C C B Hay 6 maneras de ordenar 3 elementos tomándolos de 2 en 2. Cada uno de ellos, es una permutación. Ejemplos: 3 3 3 3 C0 C1 C2 C3 23 4 4 4 4 4 C0 C1 C2 C3 C4
- 4. Las permutaciones de m elementos tomados de n en n, consiste en ordenarlos de todas las maneras posibles tomando n elementos para cada ordenamiento y se puede calcular mediante: m Pn m! n ! m n ! 0nm Ejemplo 3: ¿De cuantas maneras diferentes se puede acomodar 4 personas en una fila de 4 asientos? Resolución: N º formas PERMUTACIÓN CIRCULAR Para acomodar n personas en una mesa circular de “n” asientos hacemos que una de ellas ocupe un lugar fijo y equivale a acomodar (n=1) personas en una fila de (n=1) asientos que resulta (n-1)! Maneras Ejemplos: * Cuatro personas en una mesa circular de 4 asientos se pueden acomodar de Pc 4 4 1 ! 6 maneras diferente Ejemplo 4: ¿De cuantas maneras se pueden colocar dos anillos diferentes en la misma mano de modo que no estén en el mismo dedo? N º maneras Permutaciones con repetición Con las cifras 6, 6, 9, 9 se pueden formar los siguientes números de 4 cifras. 6699, 6969, 6996, 9669, 9696, 9966 Hay 6 maneras de permutar las cifras 6 y 9. Cuatro elementos de los cuales el 6 se repite 2 veces y 9 veces. Se llaman permutaciones con repetición de n elementos, donde el primer elemento se repite r1 veces, el segundo r2 veces y así sucesivamente el último se repite rk veces, a todos los ordenamientos que se puedan realizar con todos ellos y se calcula: P n : r1r2r3 r4 .....rk n! donde r1 r2 r3 r4 .....rk n r1 ! r2 ! r3 ! r4 !.....rk ! Ejemplo 5: ¿De cuantas maneras se pueden permutar las letras de la palabra LATA? N º maneras * ¿De cuantas maneras se pueden sentar 6 personas en una mesa circular de 6 asientos? Nº maneras
- 5. EJERCICIOS 1.En la final de un concurso de matemática ,participan 8 estudiantes .¿De cuantas formas distintas podrán ser premiados los tres primeros ,con medallas de oro ,plata y bronce? 2.- ¿De cuantas formas diferentes podrán sentarse 5 niños alrededor de una mesa circular? 3.- ¿De cuantas maneras se pueden formar comisiones de cuatro integrantes; si hay 6 personas para escoger? 4.- Un grupo de amigas acuden al teatro y se disponen a sentarse en una fila de 6 asientos desocupados .¿De cuantas maneras diferentes pueden ocupar los 6 asientos las 6 amigas , si dos de ellas están enemistadas y no pueden sentarse juntas? 5.- Tres abuelos y sus dos nietos van ocupar una fila de 5 asientos, ¿De cuantas maneras se podrán acomodar, si los abuelos permanecen juntos? 6.- ¿Cuántos jugos surtidos se pueden preparar con 5 frutas diferentes? 8.- Al final de una reunión se observa que los invitados se retiran en grupos de 4 para conseguir movilidad; notándose que podrían formarse 70 grupos distintos; ¿Cuántos invitados hubo en dicha reunión? 9.- De 7 hombres y 5 mujeres se forman grupos mixtos de 6 personas; ¿de cuantas maneras se pueden formar los grupos? 10.- ¿De cuántas maneras se pueden sentar 7 amigos alrededor de una mesa circular, si tres de ellos deben estar juntos? 11.- De un grupo de 8 jóvenes, uno de ellos es arquero; ¿Cuántos equipos de 6 miembros se pueden formar? 12.- ¿De cuántas maneras 2 peruanos y 4 argentinos se pueden sentar en fila, de modo que no se separen los de la misma nacionalidad? 13.- ¿De cuántas maneras se pueden escoger un comité de 3 hombres y una mujer a partir de un grupo de 5 hombres y 3 mujeres? 7.- ¿De cuantas formas se pueden sentarse cinco personas alrededor de una mesa, si dos de ellos nunca deben estar juntos? REPASANDO 1.- Cuatro viajeros llegan a una ciudad que tiene 7 hoteles; ¿de cuántas maneras pueden ocupar sus habitaciones, si cada viajero se hospeda en un hotel diferente? a) 420 b) 480 c) 960 d) 840 e) 500 2.- ¿Cuántos productos diferentes de tres factores cada uno; se pueden obtener con los números: 2; 5; 17; 19; 23 y 31? a) 16 b) 8 c) 10 d) 12 e) 14 3.- Se dispone de 6 cajas de colores diferentes: rojo; azul; amarillo; blanco; negro y celeste .Si se debe formar una columna colocando un encima de otra, ¿de cuantas maneras se puede apilar las 6 cajas con la condición de que la caja amarilla no vaya en la base? a) 420 b) 480 c) 460 d) 540 e) 600
- 6. PROBABILIDAD EXPERIMENTO ALEATORIO Y DETERMINÍSTICO Si lanzamos un dado no podemos predecir el resultado. Igualmente, si extraemos una ficha de una bolsa que contiene 3 fichas rojas y 4 fichas azules, no podemos predecir el color de la ficha extraída. Ambos son experimentos aleatorios. Un experimento aleatorio es aquel en el cual no se puede predecir resultado DIAGRAMA DEL ÁRBOL Al lanzar dos monedas al aire los resultados posibles, los podemos representar mediante el diagrama del árbol. Siendo cara (c) y sello (s) 1ra Cuando soltamos una bola de billar vacío y medimos su aceleración de caída, esta 2 será constante, de 9,8 m/s . También si tenemos un cubito de hielo expuesto al sol podemos decir que se derretirá. Ambos son experimentos determinísticos. Un experimento determinístico es aquel que se puede predecir o calcular su resultado antes de ser efectuado ESPACIO MUESTRAL Si lanzamos dos dados, uno blanco y otro negro, en el dado blanco puede salir cualquier puntaje del 1 al 6. Igualmente en el dado negro. Todos los resultados posibles los podemos graficar en el sistema de coordenadas rectangulares. 2da c c s c c c s s c s s s c s cc; cs; sc; ss SUCESO SEGURO Es aquel que esta formado por todos los resultados posibles del experimento, y, por tanto coincide con el espacio muestral. Ejemplo: Al lanzar un dado, un suceso seguro es sacar un número del 1 al 6. SUCESO IMPOSIBLE Es aquel que nunca va a suceder. Ejemplo: Que al lanzar un dado se obtenga un 8. CARDINAL DEL ESPACIO MUESTRAL DEL LANZAMIENTO DE DADOS O MONEDAS Ejemplos: * Al lanzar 2 dados n 6 6 36 dado 1 dado 2 * Al lanzar 3 dados n 6 6 6 dado 1 dado 2 216 dado 3 El conjunto de todos los posibles resultados es: 1;1 ; 1;2 ; 1;3 ;......; 6;4 ; 6;5 ; 6;6 Este conjunto se llama espacio muestral. El espacio muestral es el conjunto formado por todos los posibles resultados de un experimento aleatorio. * Al lanzar 2 monedas n 2 primera moneda 2 4 segunda moneda * Al lanzar 3 monedas n 2 primera moneda 2 segunda moneda 2 tercera moneda 8
- 7. SUCESO O EVENTO Si lanzamos un solo dado anotamos el número que aparece en la cara superior obtendríamos el espacio muestral: 1,2,3, 4,5,6 Los subconjuntos “sale un número impar” y “sale un número mayor que 5”, son: A1 1,3,5 A2 5,6 Estos subconjuntos se llaman sucesos o eventos. Se llama suceso o evento (A) a cualquier subconjunto del espacio muestral Probabilidad de un suceso (regla de La Place) Si lanzamos un dado, ¿Cuál es la probabilidad de obtener 1 ó 6? El espacio muestral es 1,2,3,4,5,6 n 6 El suceso o evento es: A 1,6 n A 2 La probabilidad de A se obtiene dividiendo el número de casos favorables (cardinal del suceso) y el total de casos (cardinal del espacio muestral) Probabilidad de A número de casos favorables 2 1 número de casos posibles 6 3 La probabilidad de que ocurra un suceso A durante un experimento aleatorio, es el cociente entre el número de casos favorables (cardinal del suceso) y el número de casos posibles (cardinal del experimento aleatorio). Probabilidad de A número de casos favorables n A P A n número de casos posibles Ejemplo Si lanzamos dos dados, ¿Cuál es la posibilidad de que la suma sea mayor o igual que 9? EJERCICIOS 1. De una urna que contiene 2 bolas amarillas y 3 bolas blancas se extrae aleatoriamente una bola. Determine la probabilidad de que la bola sea: a) Amarilla b) blanca 2. Se tiene 15 libros diferentes: 6 de aritmética y el resto de lenguaje. ¿Cuál es la probabilidad de que al escoger al azar un libro resulte de aritmética? 4. De un lote de 40 artefactos, se observa que 25 son buenos, 10 están dañados y el resto presenta daños importantes. ¿Cuál es la probabilidad de que al sacar 2 artefactos al azar, resulten buenos? Al extraer dos artefactos el total es: 40 C2 ... 39 De 25 buenos obtener 2 buenos es: 25 C2 ... 12 P 3. ¿Cuál es la probabilidad de obtener dos resultados iguales al lanzar dos dados al mismo tiempo? 25 12 ... 20 39 ...
- 8. 5. Una caja contiene 4 bolas blancas, 3 rojas y 2 azules. Si se extrae 3 bolas al azar, ¿Cuál es la probabilidad de que ninguna sea roja? 6. Se extrae una carta de una baraja de 52. ¿Cuál es la probabilidad de que sea roja y menor que 7? 7. ¿Cuál es la probabilidad de que al ordenar en una línea 4 hombres y 2 mujeres, estas quedan siempre juntas? 8. En una oficina trabajan 4 hombres y 2 mujeres. Si se elige dos representantes, ¿Cuáles es la probabilidad de que ambos sean hombre? 9. Lucio debe tomar un jugo surtido de al menos dos frutas escogidas entre piñas, papaya, fresas, pera y plátano. ¿Cuál es la probabilidad de que el jugo contenga papaya entre ingredientes? 10. Se lanza tres dados simultáneamente. ¿Cuál es la probabilidad de que la suma resulte impar? 11. Se lanza una moneda cuatro veces. ¿Cuál es la probabilidad de obtener el mismo resultado en los cuatro lanzamientos? 12. ¿Cuál es la probabilidad de que al lanzar dos dados la suma resulte un número primo? 13. Se tiene una baraja de 52 cartas. ¿Cuál es la probabilidad de que al extraer dos de ellas una sea trébol y la otra, diamante? 14. Se lanza un dado 3 veces. ¿Cuál es la probabilidad de que la suma de los tres números se par REPASANDO: 1. Se tiene 4 libros de geometría y 3 libros de R.M. 3. Cinco personas se sientan en una fila de cinco ¿Cuál es la probabilidad de que al escoger un butacas. ¿Cuál es la probabilidad de que 2 libro al azar resulte se de R.M? personas A y B se sienten en los extremos? 2. Luis y Juan juegan un partido de fulbito de mano. Si el partido termina cuando marcan 8 goles, y al cabo de cierto tiempo Luis va ganando 2 a 1, ¿Cuál es la probabilidad que al final gane Juan?
- 9. OPERACIONES CON SUCESOS Considerando el experimento de lanzar un dado con las caras numeradas del 1 al 6 y los sucesos: Suceso A: obtener un número par. Suceso B: obtener un número primo. A 2,4,6 B 2,3,5 La unión de dos sucesos A y B se representa como A B . Es el suceso que consiste en que se cumpla al menos uno de los dos. A B 2,3,4,5,6 Si sacamos 6 cumplirá con A Al sacar 3 cumplirá con B Al extraer 2 cumplirá con A y B La intersección de dos sucesos A y B lo representamos como A B . Es el suceso que consiste en que se cumpla A y B a la vez. A B 2 Para que se cumpla A y B la única posibilidad es que al lanzar el dado resulte 2. La diferencia de dos sucesos se representa como A B . Es el suceso que consiste en que se cumpla A y no se cumpla B. SUCESOS COMPATIBLES Si Alexandra postula a la UNI y a la UNMSM y dados los sucesos. A: ingresa a la UNI B: Ingresa a la UNMSM Ambos sucesos son compatibles porque Alexandra puede ingresar a la UNI y a la UNMSM A B SUCESOS INCOMPATIBLES Si lanzamos un dado, los sucesos: A: de obtener un número par. B: de obtener un número impar. Son sucesos incompatibles porque la intersección es el . A B 2 A B 4,6 6 4 5 1 3 P A B P A P B Al lanzar un dado y obtener 4 ó 6 verifica el suceso A pero no B. SUCESOS CONTRARIOS COMPLEMENTARIOS PROBABILIDAD DE SUCESOS COMPATIBLES Dado el suceso: Si A y B son sucesos compatibles la probabilidad del suceso A B es la suma de las probabilidades de A y B menos la probabilidad de A B . Si A B P A B P A P B P A B obtener un as al extraer A una carta de una baraja de 42 cartas Tiene como su caso contrario. A no obtener as Ejemplo: La probabilidad que tiene un estudiante de ingresar a la UNI o a la UNMSM es 0,85, la probabilidad de que ingrese a la UNI es 0,35 y la probabilidad que ingrese a la UNMSM es 0,6. ¿Cual es la probabilidad de que ingrese a las dos universidades? Resolución: *P UNI UNMSM 0,85 * P UNI 0,35 * P UNMSM 0,60 0,85 0,35 0,60 P UNI UNMSM P UNI UNMSM 0,35 0,60 0,85 0,10 PROBABILIDAD DE SUCESOS ELEMENTALES Siendo A1, A2 , A3 ,..., An , los sucesos elementales de un espacio muestral, se cumple. P A P A2 ... P An 1 1
- 10. APLICACIÓN DEL DIAGRAMA DEL ÁRBOL EN PROBABILIDAD ¿Cuál es la probabilidad que al lanzar un dado dos veces solo uno de ellos sea 0 3? P A P AC 1 P AC 1 P A Resolución: 0 Siendo A, el suceso “sale un resultado 3 ” E 1,2,3,4,5,6 A 3,6 P A 1er Lanzamiento 0 P A 0 3 1 3 2 0 P AC no 3 3 1 3 0 0 no 3 2 P A 3 C La probabilidad es : 2 1 2 P AC 6 3 3 2do Lanzamiento 3 1 1 1 3 3 9 1 2 2 P 3,no 3 0 0 P A 1 3 2 0 P AC no 3 3 3 P A P 3,3 0 0 3 3 9 3 9 2 1 2 3 3 9 2 2 4 P no 3,no 3 0 0 P no 3,3 0 0 3 2 2 4 9 9 9 Ejemplo 2: En una urna hay 4 fichas rojas y 6 fichas azules. Si se extraen 2 fichas sin reposición, ¿Cuál es la posibilidad que sean iguales? Resolución: r r a a a r r a a a 4 3 12 10 9 90 4 6 24 r P r ,a 10 9 90 6 4 24 P a, r a 6 10 9 90 10 6 5 30 P a, a 10 9 90 12 30 42 P sean iguales : 90 90 90 4 10 3 9 6 a 9 4 r 9 5 a 9 r P r ,r PROBABILIDAD DE SUCESOS COMPLEMENTARIOS c Siendo A y A sucesos complementarios. Ejemplo: Si en la Av. Abancay la probabilidad que ocurra un accidente es 0,25, la probabilidad de que no ocurra es: 1 0,25 0,75 EXTRACCIÓN CON REPOSICIÓN Es cuando el cardinal del espacio muestral no varias. Lo extraído se repone para la siguiente extracción. EXTRACCIÓN SIN REPOSICIÓN En este caso el cardinal del espacio muestral va disminuyendo. Lo extraído no se devuelve para la siguiente extracción.
- 11. EJERCICIOS 1. 3. En un grupo, 10 personas usan pantalón; 12, camisa; 8, pantalón y camisa y 6 no usan pantalón ni camisa. Si se escoge una persona al azar, ¿Cuál es la probabilidad de que use pantalón y no camisa? Sean A y B 2 espacios de un evento muestral S, tales que: P(A) = 0,6 P(B) = 0,5 P(A” U B”) = 0,7 7. Si en cada 20 km de carretera, la probabilidad de que ocurra un accidente es 2/9, ¿Cuál es la probabilidad de que en un tramo de 40 km no ocurra ningún accidente? 8. 2. De 40 postulantes, 15 postulan a una universidad A, 20 a una universidad B y 10 no postulan a ninguna. Si se escoge un postulante al azar, ¿Qué probabilidad hay de que postule solo a B? Halle x si x 3 ! x 5 ! 120 x 3 ! x 4 x 3 ! 9. Halle el valor de n si n 2 ! n 1 ! n ! n ! n 1! n ! n 10. Calcule 20! 19! 18! 17! 3! 2! M ...... 18! 17! 16! 15! 1! 0! 11. Una persona desea viajar de Lima a Tacna para ello dispone de 3 líneas aéreas, 8 líneas terrestres y 1 ruta marítima. ¿De cuantas maneras distintas puede realizar su viaje, si puede utilizar solo una de las rutas? 12. Carlos desea comprar un televisor, para lo cual ha consultado en tres tiendas, la primera ofrece 3 sistemas de crédito, la segunda ofrece 4 sistemas de crédito y la tercera 5 sistemas de crédito y la tercera ofrece 5 sistemas de crédito y la tercera ofrece 5 sistemas de crédito. ¿De cuantas maneras diferentes puede comprar el televisor usando estos sistemas de crédito? Halle P(A U B) 4. La probabilidad de que un alumno apruebe historia es 0,7 y la probabilidad de que apruebe lenguaje, 0,6. Halle la probabilidad de que apruebe al menos unos de estos dos cursos, si la probabilidad de que apruebe los 2 cursos, si la probabilidad de que apruebe los 2 cursos es 0,42. 5. Un grupo de estudiantes esta compuesto por 5 varones y 4 mujeres. Si se eligen 3 estudiantes al azar, ¿Cuál es la probabilidad de que los 3 sean mujeres? 6. En una canasta hay 4 manzanas, 3 naranjas y 3 mangos. La probabilidad de que al escoger al azar 2 frutas por lo menos una sea mango es: