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Me´todos de contagem www.ufjf.br/joaquim neto 1.1 Introduc¸a˜o A princ´ıpio, pode parecer desnecessa´ria a existeˆncia de me´todos para realizar uma contagem. Isto de fato e´ verdade se o nu´mero de elementos que queremos contar for pequeno. Entretanto, se o nu´mero de elementos for grande, a contagem pode se tornar uma tarefa a´rdua. Exemplo 1.1: Seja A o conjunto de nu´meros de 3 algarismos distintos. Assim, A = {123, 124, 125, ..., 875, 876}. Observe que e´ trabalhoso obter todos os elementos deste conjunto e depois conta´-los. Corre-se o risco de haver omisso˜es ou repetic¸o˜es de elementos. Resultado 1.1: Consideremos os conjuntos A = {a1, a2, ..., an} e B = {b1, b2, ..., bm}. Podemos formar n ·m pares ordenados (a, b), onde a ∈ A e b ∈ B. O diagrama de a´rvore, ilustrado abaixo, pode ser usado para visualizar os pares ordena- dos. 𝒃𝟏 𝒂𝟏,𝒃𝟏 𝒃𝟐 𝒂𝟏,𝒃𝟐 ⋮ ⋮ 𝒃𝒎 𝒂𝟏,𝒃𝒎 𝒃𝟏 𝒂𝟐,𝒃𝟏 𝒃𝟐 𝒂𝟐,𝒃𝟐 ⋮ ⋮ 𝒃𝒎 𝒂𝟐,𝒃𝒎 𝒃𝟏 𝒂𝒏,𝒃𝟏 𝒃𝟐 𝒂𝒏,𝒃𝟐 ⋮ ⋮ 𝒃𝒎 𝒂𝒏,𝒃𝒎 𝒂𝟏 𝒂𝟐 ⋮ 𝒂𝒏 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Exemplo 1.2: Consideremos 3 cidades: X, Y e Z. Suponhamos 4 rodovias que ligam X a` Y e 5 que ligam Y a` Z. Partindo de X e passando por Y , de quantas formas podemos chegar ate´ Z? Soluc¸a˜o: 𝒃𝟏 𝒂𝟏 𝒂𝟐 𝒂𝟑 𝒂𝟒 𝒃𝟐 𝒃𝟑 𝒃𝟒 𝒃𝟓 𝒀 𝑿 𝒁 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 7 de 67 SejamA = {a1, a2, a3, a4} o conjunto das rodovias que ligamX a` Y eB = {b1, b2, b3, b4, b5} o conjunto das rodovias que ligam Y a` Z. Cada modo de viajar de X ate´ Z pode ser associado a um par (a, b), com a ∈ A e b ∈ B. Logo nu´mero de modos de viajar de X ate´ Z e´ 4 · 5 (nu´mero de pares ordenados). Definic¸a˜o 1.1: Seja n um nu´mero natural (inteiro na˜o negativo). O fatorial de n, indicado por n!, e´ definido por: n! = n · (n− 1) · (n− 2) · · · · · 3 · 2 · 1, para n ≥ 2, 1! = 1 e 0! = 1. Exemplo 1.3: • • 3! = 3 · 2 · 1. • • 4! = 4 · 3 · 2 · 1. • • 5! = 5 · 4 · 3 · 2 · 1. 1.2 Princ´ıpio fundamental da contagem Resultado 1.2 (Primeira parte do princ´ıpio fundamental da contagem): Consideremos os conjuntos A1, A2, ..., An. O nu´mero de n-uplas ordenadas (sequeˆncias de n elementos) do tipo (a1, a2, ..., an) tais que ai ∈ Ai ∀i ∈ {1, 2, ..., n} e´ #A1 ·#A2 · · ·#An. 𝒂𝟏, 𝒂𝟐, ⋯ , 𝒂𝒏 𝑨𝟏 𝑨𝟐 𝑨𝒏 ⋯ ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Exemplo 1.4: Treˆs classes diferentes conte´m 20, 18 e 25 estudantes e nenhum estudante e´ membro de mais de uma das classes. Se uma equipe deve ser composta por um estudante de cada classe, de quantos modos diferentes os membros desta equipe podem ser escolhidos? Soluc¸a˜o: Sejam A1, A2, A3 conjuntos que representam as 3 classes. Cada equipe escolhida pode ser associada a um vetor (a1, a2, a3), com ai ∈ Ai. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 8 de 67 𝒂𝟏, 𝒂𝟐, 𝒂𝟑 𝑨𝟏 𝑨𝟐 𝑨𝟑 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Logo, aplicando a primeira parte do princ´ıpio fundamental da contagem, o nu´mero de modos que esta equipe pode ser escolhida e´ #A1 ·#A2 ·#A3 = 20 · 18 · 25 = 9000. Resultado 1.3 (Segunda parte do princ´ıpio fundamental da contagem): SejamA = {a1, a2, ..., an} e p ≤ n. O nu´mero de sequeˆncias (vetores) do tipo (b1, b2, ..., bp) tais que bi ∈ A ∀i ∈ {1, ..., p} e bi 6= bj para i 6= j e´ n! (n− p)! = n · (n− 1) · (n− 2) · · · · · (n− p+ 1)︸ ︷︷ ︸ p fatores . Em outras palavras, o nu´mero de sequeˆncias de tamanho p formadas com elementos distintos 2 a 2 de A e´ n!/(n− p)!. 𝒃𝟏 , 𝒃𝟐 , ⋯ , 𝒃𝒑 𝒃𝟏 ≠ 𝒃𝟐 ≠ ⋯ ≠ 𝒃𝒑 𝑨 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Exemplo 1.5: Em um campeonato de futebol participam 20 times. Quantos resultados sa˜o poss´ıveis para os 3 primeiros lugares? Soluc¸a˜o: Seja A o conjunto dos times que participam do campeonato. Os resultados pos- s´ıveis para os 3 primeiros lugares podem ser associados a sequeˆncias-vetores (b1, b2, b3) de elementos distintos dois a dois escolhidos em A. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 9 de 67 𝒃𝟏 , 𝒃𝟐 , 𝒃𝟑 𝒃𝟏 ≠ 𝒃𝟐 ≠ 𝒃𝟑 𝒃𝟏 𝒃𝟐 𝒃𝟑 𝑨 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Logo, aplicando a segunda parte do princ´ıpio fundamental da contagem, o nu´mero de resultados poss´ıveis para os 3 primeiros lugares e´ 20! (20− 3)! = 20 · 19 · 18 = 6840. Como veremos no exemplo a seguir, algumas vezes as sequeˆncias a serem contadas possuem tamanhos diferentes, o que impede o uso do princ´ıpio fundamental da contagem. Exemplo 1.6: Uma pessoa lanc¸a uma moeda sucessivamente ate´ que ocorram duas caras consecutivas ou quatro lanc¸amentos sejam feitos, o que ocorrer primeiro. Quantos sa˜o os resul- tados poss´ıveis? Soluc¸a˜o: No diagrama abaixo, representamos os resultado “cara” e “coroa” com “K” e “C”, respectivamente. Como podemos ver, o nu´mero de resultados poss´ıveis e´ 12. C K 1° lançamento 2° lançamento 3° lançamento 4° lançamento C K C K K C K C K C K C K C K C K C K C ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto 1.3 Arranjos Definic¸a˜o 1.2: Um arranjo e´ uma sequeˆncia formada com os elementos de um conjunto. Um arranjo de elementos distintos e´ chamado de arranjo sem repetic¸a˜o. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 10 de 67 O nu´mero de arranjos com p elementos de um conjuntoA com n elementos sera´ denotado por An,p e chamado de arranjo de n tomado p a p. Para o nu´mero de arranjos sem repetic¸a˜o, usaremos a notac¸a˜o ASn,p e diremos arranjo sem repetic¸a˜o de n tomado p a p. Arranjo sem repetição A Arranjo A 𝒃𝟏, 𝒃𝟐, 𝒃𝟑, . . . , 𝒃𝒑 𝒃𝟏 ≠ 𝒃𝟐 ≠... ≠ 𝒃𝒑 𝒃𝟏 , 𝒃𝟐 , 𝒃𝟑, … , 𝒃𝒑 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Obs: Para formar um arranjo, na˜o e´ preciso usar todos os elementos do conjunto. Resultado 1.4: Pelo princ´ıpio fundamental da contagem, temos que An,p = n p e ASn,p = n! (n−p)! , para p ≤ n. Exemplo 1.7: As placas dos automo´veis sa˜o formadas por 3 letras (26 letras no alfabeto) seguidas de 4 algarismos (nu´meros de 0 a 9). Quantas placas podem ser formadas? Soluc¸a˜o: Seja A um conjuntos de sequeˆncias de 3 letras e B um conjunto de sequeˆncias de 4 algarismos. Pelo princ´ıpio fundamental da contagem, temos que #A = A26,3 = 26 3 e #B = A10,4 = 10 4. Assim, cada placa pode ser associada a um par (a, b) tal que a ∈ A e b ∈ B. Aplicando novamente o princ´ıpio fundamental da contagem, o nu´mero de placas que podem ser formadas e´ #A ·#B = 263 · 104 = 175760000. Exemplo 1.8: Uma linha ferrovia´ria tem 16 estac¸o˜es. Quantos tipos de bilhetes devem ser impressos, se cada tipo deve assinalar a estac¸a˜o de partida e a de chegada. Soluc¸a˜o: Seja A o conjunto de estac¸o˜es da linha ferrovia´ria. Cada bilhete pode ser associado a um par (a1, a2), tal que a1 ∈ A, a2 ∈ A e a1 6= a2. Logo, pelo princ´ıpio fundamental da contagem, o nu´mero de bilhetes e´ AS16,2 = 16 · 15. Exemplo 1.9: Os caracteres em co´digo MORSE sa˜o formados por sequeˆncias de trac¸os (-) e pontos (.), sendo permitidas repetic¸o˜es. Por exemplo: “- . - - . .”. a) Quantos caracteres podem ser representados usando 3 s´ımbolos? b) Quantos caracteres podem ser representados usando no ma´ximo 8 s´ımbolos? Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 11 de 67 Soluc¸a˜o: a) Seja A = {−, .}. Cada caracter de 3 s´ımbolos pode ser associado a um vetor (a1, a2, a3), tal que a1, a2, a3 ∈ A. Pelo princ´ıpio fundamental da contagem, temos que o nu´mero de caracteres de 3 s´ımbolos e´ A2,3 = 2 3 = 8. b) O nu´mero de caracteres usando p s´ımbolos e´ A2,p e, consequentemente, o nu´mero de caracteres com no ma´ximo 8 s´ımbolos e´ a soma do nu´mero de caracteres obtidos com p = 1, 2, ..., 8 s´ımbolos, ou seja, A2,1 +A2,2 + ...+A2,8 = 2 + 2 2 + ...+ 28 = 510. 1.4 Permutac¸o˜es Definic¸a˜o 1.3: Uma permutac¸a˜o, e´ uma sequeˆncia de elementos distintos formada com todos os elementos de um determinado conjunto. O nu´mero de permutac¸o˜es de um conjunto com n elementos sera´ denotado por Pn e chamado simplesmente de permutac¸a˜o de n elementos. 𝒃𝟏, 𝒃𝟐 , . . . , 𝒃𝒏 𝒃𝟏 ≠ 𝒃𝟐 ≠... ≠ 𝒃𝒏 A ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Obs: Para formar uma permutac¸a˜o, todos os elementos do conjunto devem ser utilizados. Resultado 1.5: Pelo princ´ıpio fundamental da contagem, temos Pn = ASn,n = n! Exemplo 1.10: Quantos anagramas possui a palavra “Joaquim”? Soluc¸a˜o: Seja A o conjunto das letras da palavra “Joaquim”. Como cada anagrama e´ uma permutac¸a˜o dos elementos de A, temos que a quantidade procurada e´ P7 = 7! = 5040. 1.5 Permutac¸o˜es com repetic¸a˜o Resultado 1.6: Seja A = {a1, ..., ar} um conjunto qualquer. Uma sequeˆncia com Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 12 de 67 n1 elementos iguais a a1, n2 elementos iguais a a2, ... nr elementos iguais a ar e´ uma permutac¸a˜o com repetic¸a˜o dos elementos de A. Sendo n = n1 + n2 + ... + nr, o nu´mero total de sequeˆncias deste tipo e´ Pn1,n2,...,nrn = n! n1!n2!...nr! . (∆ , ◊ , ◊ , ◊ ,∆ , ,∆ ) ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Exemplo 1.11: Um bairro e´ formado por 12 quarteiro˜es dispostos segundo a figura abaixo. Uma pessoa sai do ponto P e caminha ate´ o ponto Q, sempre usando o caminho mais curto (movendo-se sempre da esquerda para direita ou de baixo para cima no gra´fico). Nestas condi- c¸o˜es, quantos caminhos diferentes ela podera´ fazer? Q P ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Soluc¸a˜o: Usando V para denotar um movimento vertical e H para um movimento horizon- tal, cada caminho pode ser associado a uma sequeˆncia com 3 elementos iguais a V e 4 elementos iguais a H. Por exemplo, a sequeˆncia (V, V, V,H,H,H,H) representa 3 movimentos verti- cais seguidos de 4 movimentos horizontais. Deste modo, o problema se resume a contagem de sequeˆncias com elementos repetidos. Logo, a quantidade procurada e´ P 3,47 = 7! 4!3! = 35. 1.6 Combinac¸o˜es Definic¸a˜o 1.4: SejaA um conjunto qualquer. Um subconjunto deA e´ chamado de combinac¸a˜o dos elementos de A. O nu´mero de combinac¸o˜es com p elementos de um conjunto com n ele- mentos e´ denotado por Cn,p e chamado de combinac¸a˜o de n tomado p a p. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 13 de 67 𝒃𝟏, 𝒃𝟐, . . . , 𝒃𝒑 𝒃𝟏 ≠ 𝒃𝟐 ≠... ≠ 𝒃𝒑 A ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Obs: Uma outra notac¸a˜o para Cn,p e´ ( n p ) . E´ importante notar a diferenc¸a entre combinac¸a˜o e arranjo sem repetic¸a˜o. Em uma combi- nac¸a˜o a ordem dos elementos na˜o importa, ou seja, elementos que diferem apenas pela ordem sa˜o contados como um u´nico elemento. Ja´ em um arranjo, a ordem importa, ou seja, sequeˆncias com os mesmos elementos, mas em ordem diferente sa˜o contadas separadamente. Resultado 1.7: A combinac¸a˜o de n tomado p a p e´ dada por Cn,p = n! (n− p)!p! . Exemplo 1.12: Dentre 10 homens e 8 mulheres, quantas comisso˜es de 5 pessoas podem ser formadas, sendo que em cada uma deve haver 3 homens e 2 mulheres? Soluc¸a˜o: Seja A o conjunto dos subconjuntos de 3 homens e B o conjunto dos subconjuntos de 2 mulheres. Pelo resultado 1.6, temos que #A = C10,3 = 120 e #B = C8,2 = 28. Ale´m disso, cada comissa˜o pode ser associada a um par (a, b), com a ∈ A e b ∈ B. Logo, pela primeira parte do princ´ıpio fundamental da contagem, o nu´mero de comisso˜es e´ #A ·#B = 120 · 28 = 3360. 1.7 Triaˆngulo de Pascal O triaˆngulo de pascal e´ uma forma de organizar os resultados de ( n p ) para diferentes valores de n e p. A figura abaixo apresenta o triaˆngulo. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 14 de 67 Henrique Neto 29 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto A seguir, veremos alguns resultados relacionados a` combinac¸o˜es e, consequentemente, ao Triaˆngulo de Pascal. Resultado 1.8: ∀n ∈ N, temos que ( n 0 ) = 1. Prova: ( n 0 ) = n! (n− 0)!0! = n! n! = 1. Resultado 1.9: ∀n ∈ N, temos que ( n n ) = 1. Prova: ( n n ) = n! (n− n)!n! = n! n! = 1. Resultado 1.10 (Relac¸a˜o de Stiefel): Se n, p ∈ N e n > p ≥ 0 enta˜o ( n p ) + ( n p+ 1 ) = ( n+ 1 p+ 1 ) . Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 15 de 67 Prova:( n p ) + ( n p+ 1 ) = n! p! (n− p)! + n! (p+ 1)! (n− p− 1)! = n! p! (n− p)! + n! (p+ 1) p! (n− p− 1)! = n! p! ( 1 (n− p)! + 1 (p+ 1) (n− p− 1)! ) = n! p! ( 1 (n− p) (n− p− 1)! + 1 (p+ 1) (n− p− 1)! ) = n! p! (n− p− 1)! ( 1 (n− p) + 1 (p+ 1) ) = n! p! (n− p− 1)! ( n+ 1 (n− p) (p+ 1) ) = n! (n+ 1) (n− p) (n− p− 1)! (p+ 1) p! = (n+ 1)! (n− p)! (p+ 1)! = ( n+ 1 p+ 1 ) . Podemos usar os resultados acima para fazer o ca´lculo das combinac¸o˜es do triaˆngulo de pascal. Note que: • • Como ( n 0 ) = 1 ∀n ∈ N, todos os elementos da coluna 0 sa˜o iguais a 1. • • Como ( n n ) = 1 ∀n ∈ N, o u´ltimo elemento de cada linha e´ igual a 1. • • Cada elemento do triaˆngulo que na˜o seja da coluna 0 nem o u´ltimo de cada linha e´ igual a` soma daquele que esta´ na mesma coluna e linha anterior com o elemento que se situa a` esquerda deste u´ltimo (Relac¸a˜o de Stifel). A figura abaixo ilustra passo-a-passo como a relac¸a˜o de Stiefel pode ser usada para construir o triaˆngulo de Pascal. Henrique Neto 29 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Resultado 1.11: Se n, p ∈ N e p ≤ n, enta˜o( n p ) = ( n n− p ) . Prova: ( n n− p ) = n! (n− p)! [n− (n− p)!] = n! (n− p)!p! = ( n p ) . Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 16 de 67 O resultado anterior afirma que os elementos de uma linha do triaˆngulo de Pascal equ¨idis- tantes dos extremos sa˜o iguais. Veja a figura abaixo. Henrique Neto 29 ww w. ufj f.b r/jo aq uim _n eto Resultado 1.12: ∀n ∈ N, temos( n 0 ) + ( n 1 ) + ( n 2 ) + ...+ ( n n ) = 2n. Prova: Seja A um conjunto com n elementos. Como ( n p ) e´ o nu´mero de subconjuntos com p elementos do conjunto A, temos que ( n 0 ) + ( n 1 ) + ( n 2 ) + ... + ( n n ) e´ o nu´mero total de subconjuntos de A. Pensando de outra forma, para formar um subconjunto, temos duas opc¸o˜es de escolha para cada elemento de A: ou o elemento esta´ no subconjunto ou na˜o esta´. Como A tem n elementos, tera´ 2n subconjuntos. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 17 de 67 1.8 Exerc´ıcios Exerc´ıcio 1.1 Treˆs classes diferentes conte´m 20, 18 e 25 estudantes e nenhum estudante e´ membro de mais de uma das classes. Se uma equipe deve ser composta por um estudante de cada classe, de quantos modos diferentes os membros desta equipe podem ser escolhidos? Exerc´ıcio 1.2 Em um campeonato de futebol participam 20 times. Quantos resultados sa˜o poss´ıveis para os 3 primeiros lugares? Exerc´ıcio 1.3 Um cofre possui um disco marcado com os d´ıgitos 0,1,2,3,4,5,6,7,8 e 9. O segredo do cofre e´ formado por uma sequeˆncia de 3 d´ıgitos distintos. Se uma pessoa tentar abrir o cofre, quantas tentativas devera´ fazer (no ma´ximo) para conseguir abri-lo? Suponha que a pessoa sabe a quantidade de d´ıgitos do segredo e que este e´ formado por d´ıgitos distintos. Exerc´ıcio 1.4 De quantas formas 6 pessoas podem sentar-se numa fileira de 6 cadeiras se duas delas, Joaquim e Rafael, se recusam a sentar um ao lado do outro? Exerc´ıcio 1.5 Considere 10 cadeiras numeradas de 1 a 10. De quantas maneiras 2 pessoas podem sentar-se, devendo haver ao menos uma cadeira entre eles? Exerc´ıcio 1.6 Quantos anagramas da palavra “estudo” comec¸am e terminam com vogal? Exerc´ıcio 1.7 Considere 2 urnas. A primeira com 4 cartas numeradas de 1 a 4 e a segunda com 3 cartas numeradas de 7 a 9. Duas cartas sa˜o extra´ıdas da primeira urna, sucessivamente e sem reposic¸a˜o, e em seguida duas cartas sa˜o extra´ıdas da segunda urna, sucessivamente e sem reposic¸a˜o. Quantos nu´meros de 4 algarismos podem ser formados com os nu´meros das cartas obtidas? Exerc´ıcio 1.8 Com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, quantos nu´meros de 4 algarismos com pelo menos dois algarismos iguais existem? Exerc´ıcio 1.9 De quantas formas 5 meninos e 5 meninas podem ficar em fila, de modo que meninos e meninas devem ficar em posic¸o˜es alternadas? Exerc´ıcio 1.10 Dez pessoas, dentre elas Antoˆnio e Beatriz, devem ficar em fila. De quantas formas isto pode ser feito de modo que Antoˆnio e Beatriz fiquem sempre juntos? Exerc´ıcio 1.11 De quantas formas 4 homens e 5 mulheres podem ficar em fila se a) os homens devem ficar juntos? b) E se os homens devem ficar juntos e as mulheres tambe´m? Exerc´ıcio 1.12 Considere 15 livros em uma estante, dos quais 4 sa˜o de probabilidade. De quan- tas formas podemos coloca-lo em uma prateleira da estante de modo que os livros de probabilidade fiquem sempre juntos? Exerc´ıcio 1.13 Quantos anagramas existem da palavra “AMARILIS”? Exerc´ıcio 1.14 Uma urna conte´m 3 bolas vermelhas e 2 amarelas, que se distinguem apenas pela cor. Quantas sequeˆncias de cores sa˜o poss´ıveis de observar extraindo uma a uma sem reposic¸a˜o? Exerc´ıcio 1.15 Quantos nu´meros de 7 algarismos existem nos quais comparecem uma so´ vez os algarismos 3, 4 e 5 e quatro vezes o algarismo 9? Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 18 de 67 Exerc´ıcio 1.16 Uma moeda e´ lanc¸ada 20 vezes. Quantas sequeˆncias de caras e coroas existem com 10 caras e 10 coroas? Exerc´ıcio 1.17 Quantos produtos podemos obter se tomarmos 3 fatores distintos escolhidos entre 2,3,5,7 e 11? Exerc´ıcio 1.18 Um time de futebol de sala˜o deve ser escalado a partir de um conjunto de 10 jogadores, entre eles Joaquim e Caio. Quantos times de 5 jogadores podem ser formados se Ari e Arnaldo devem ser escalados necessariamente? Exerc´ıcio 1.19 Considere 10 homens e 10 mulheres. Quantas comisso˜es de 5 pessoas podemos formar se em cada uma deve haver 3 homens e 2 mulheres? Exerc´ıcio 1.20 Uma urna conte´m 10 bolas brancas e 6 pretas, todas marcadas com s´ımbolos distintos. Quantos conjuntos de 7 bolas (retiradas desta urna) podemos formar de modo que pelo menos 4 bolas do conjunto sejam pretas? Exerc´ıcio 1.21 Em uma reunia˜o, cada pessoa cumprimentou todas as outras, havendo ao todo 45 apertos de ma˜o. Quantas pessoas haviam na reunia˜o? Exerc´ıcio 1.22 Um qu´ımico possui 10 tipos diferentes de substaˆncias. De quantos modos pos- s´ıveis podera´ associar 6 diferentes tipos destas substaˆncias, sendo que dois tipos (somente) na˜o podem ser juntados pois produzem mistura explosiva? Exerc´ıcio 1.23 Quantas diagonais tem um pol´ıgono regular de n lados? Exerc´ıcio 1.24 Obter o nu´mero de maneiras que nove algarismos iguais a 0 e seis algarismos iguais a 1 podem ser colocados em sequeˆncia de modo que dois uns na˜o comparec¸am juntos. Exerc´ıcio 1.25 Quantos subconjuntos de 5 cartas contendo exatamente 3 ases podem ser for- mados de um baralho de 52 cartas? Exerc´ıcio 1.26 A diretoria de uma firma e´ composta por 7 diretores brasileiros e 4 japoneses. Quantas comisso˜es podem ser formadas com 3 diretores brasileiros e 3 japoneses? Exerc´ıcio 1.27 Em um grupo de 15 pessoas existem 5 me´dicos, 7 engenheiros e 3 advogados. Selecionando pessoas neste grupo, quantas comisso˜es de 5 pessoas podemos formar, de modo que cada comissa˜o seja constitu´ıda de 2 me´dicos, 2 engenheiros e 1 advogado? Exerc´ıcio 1.28 Um homem possui 8 pares de meias distintos. De quantas formas ele pode selecionar escolher dois pe´s de meia (um direito e um esquerdo) de modo que eles sejam de pares diferentes? Exerc´ıcio 1.29 Com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, quantos nu´meros de algarismos distintos existem entre 500 e 1000? Exerc´ıcio 1.30 Com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5 e 6, quantos nu´meros pares de 3 algarismos distintos podemos formar? Exerc´ıcio 1.31 Quantos nu´meros pares de 3 algarismos podemos formar com os algarismos 1, 3, 6, 7, 8 e 9? Exerc´ıcio 1.32 Suponhamos que todos os nu´meros obtidos a partir da permutac¸a˜o dos algaris- mos 1,2,4,6 e 8 foram dispostos em ordem crescente. Qual posic¸a˜o ocupa o nu´mero 68412? Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 19 de 67 1.9 Respostas dos exerc´ıcios 1.1) 20× 18× 25 =9000. 1.2) 20× 19× 18 =6840. 1.3) 10× 9× 8 =720. 1.4) 6!− 2× 5! =480. 1.5) 90− 18 =72. 1.6) 3× 2× 4× 3× 2× 1 =144. 1.7) 4× 3× 3× 2 =72. 1.8) 94 − 9× 8× 7× 6 =3537. 1.9) 5!× 5!× 2 =28800. 1.10) 2× 9! =725760. 1.11) a) 4!× 5!× 6 =17280; b) 4!× 5!× 2 =5760. 1.12) 4!× 11!× 12 =11496038400. 1.13) 8! 2!2! =10080. 1.14) 5! 3!2! =10. 1.15) 7! 4! =210. 1.16) 20! 10!10! =184756. 1.17) C5,3 =10. 1.18) C8,3 =56. 1.19) C10,3 × C10,2 =5400. 1.20) C6,4 × C10,3 + C6,5 × C10,2 + C6,6 × C10,1 =2080. 1.21) Cn,2 = 45⇒ n =10. 1.22) C10,6 − C8,4 =140. 1.23) Cn,2 − n = n(n−3)2 . 1.24) C10,6 =210. 1.25) C4,3 × C48,2 =4512. 1.26) C7,3 × C4,3 =140. 1.27) C5,2 × C7,2 × C3,1 =630. 1.28) 8× 7 + 8× 7 =112. 1.29) 5× 8× 7 =280. 1.30) 3× 5× 4 =60. 1.31) 2× 6× 6 =72. 1.32) 3× 4! + 3× 3! + 2× 2! + 1 =95. Joaquim Neto www.ufjf.br/joaquim neto pa´gina 20 de 67 Métodos de contagem Introdução Princípio fundamental da contagem Arranjos Permutações Permutações com repetição Combinações Triângulo de Pascal Exercícios Respostas dos exercícios