Metode de numărare. Probabilități. Matematici financiare – teorie, formule și exemple rezolvate
Bacalaureat – Subiectul I · clasa a X-a. Permutări, aranjamente și combinări, binomul lui Newton, formule de numărare, probabilități și matematici financiare (procente, TVA, dobânzi), cu exemple rezolvate.
8.1Permutări, aranjamente, combinări
Factorial
\(n!=1\cdot2\cdot3\cdot\ldots\cdot n\),\(0!=1\),\(1!=1\),\(n!=(n-1)!\cdot n\)
Permutări \(P_n=n!\) – numărul mulțimilor ordonate formate cu toate cele \(n\) elemente distincte
Aranjamente \(A_n^k=\dfrac{n!}{(n-k)!}\) – numărul submulțimilor ordonate de \(k\) elemente alese din \(n\) (\(k\le n\))
Combinări \(C_n^k=\dfrac{n!}{k!\,(n-k)!}\) – numărul submulțimilor neordonate de \(k\) elemente alese din \(n\)
Proprietăți ale combinărilor:
1. \(C_n^0=C_n^n=1\)2. \(C_n^1=n\)3. \(C_n^k=C_n^{n-k}\) (formula combinărilor complementare)
4. \(C_n^k+C_n^{k+1}=C_{n+1}^{k+1}\)5. \(A_n^k=C_n^k\cdot k!\)6. \(C_n^0+C_n^1+\cdots+C_n^n=2^n\)
Exemplul 8.1
Rezolvare
Exemplul 8.2
Rezolvare
Exemplul 8.3
Rezolvare
8.2Binomul lui Newton
\[(a+b)^n=C_n^0a^n+C_n^1a^{n-1}b+C_n^2a^{n-2}b^2+\cdots+C_n^nb^n=\sum_{k=0}^{n}C_n^k\,a^{n-k}b^k\]
Termenul general (al \((k+1)\)-lea termen):
\[\boxed{T_{k+1}=C_n^k\,a^{n-k}\,b^k,\qquad k=\overline{0,n}}\]
Dezvoltarea are \(n+1\) termeni. Pentru \((a-b)^n\) termenii alternează: \(T_{k+1}=(-1)^kC_n^ka^{n-k}b^k\).
Sume de coeficienți binomiali:
\(C_n^0+C_n^1+\cdots+C_n^n=2^n\);\(C_n^0+C_n^2+C_n^4+\cdots=C_n^1+C_n^3+C_n^5+\cdots=2^{n-1}\)
Suma coeficienților dezvoltării unui polinom \(f\) este \(f(1)\).
Exemplul 8.4
Rezolvare
Exemplul 8.5
Rezolvare
8.3Formule de numărare
- Numărul submulțimilor unei mulțimi cu \(n\) elemente: \(2^n\).
- Numărul funcțiilor \(f:A\to B\), cu \(\operatorname{card}A=n\), \(\operatorname{card}B=m\): \(m^n\).
- Numărul funcțiilor bijective \(f:A\to A\), cu \(\operatorname{card}A=n\): \(n!\).
- Numărul funcțiilor injective \(f:A\to B\) (\(n\le m\)): \(A_m^n\).
- Numere de \(n\) cifre distincte formate cu cifre dintr-o mulțime dată: aranjamente, cu atenție la cifra \(0\) în față.
Exemplul 8.6
Rezolvare
8.4Probabilități
Definiția clasică
\[P(A)=\dfrac{\text{numărul cazurilor favorabile}}{\text{numărul cazurilor posibile}},\qquad P(A)\in[0,1].\]
\(P(\emptyset)=0\) (eveniment imposibil), \(P(E)=1\) (eveniment sigur).
\(P(\overline{A})=1-P(A)\);\(P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)\)
Dacă \(A\) și \(B\) sunt incompatibile: \(P(A\cup B)=P(A)+P(B)\). Dacă \(A\) și \(B\) sunt independente: \(P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B)\).
Exemplul 8.7
Rezolvare
Exemplul 8.8
Rezolvare
8.5Matematici financiare
Procente: \(p\%\) din \(x\) este \(\dfrac{p}{100}\cdot x\).
| Scumpire cu \(p\%\) | Ieftinire cu \(p\%\) |
|---|---|
| \(x_f=x+\dfrac{p}{100}x=x\left(1+\dfrac{p}{100}\right)\) | \(x_f=x-\dfrac{p}{100}x=x\left(1-\dfrac{p}{100}\right)\) |
T.V.A. (\(x\) = preț fără TVA, \(p\) = procentul TVA, \(x_f\) = preț final):
\(x_f=x\left(1+\dfrac{p}{100}\right)\),\(x=\dfrac{x_f}{1+\frac{p}{100}}\),\(\text{TVA}=x_f-x\)
Dobânda simplă (\(S\) = suma depusă, \(r\) = rata anuală în %, \(n\) = ani):
\(D=\dfrac{S\cdot r\cdot n}{100}\),\(S_f=S+D=S\left(1+\dfrac{r\cdot n}{100}\right)\)
Dobânda compusă:
\(S_f=S\left(1+\dfrac{r}{100}\right)^n\),\(D=S\left[\left(1+\dfrac{r}{100}\right)^n-1\right]\)
Exemplul 8.9
Rezolvare
Exemplul 8.10
Rezolvare
Exemplul 8.11
Rezolvare
Atenție!
O scumpire cu \(20\%\) urmată de o ieftinire cu \(20\%\) nu readuce prețul inițial: \(x\cdot1{,}2\cdot0{,}8=0{,}96x\), adică prețul scade cu \(4\%\).
Capitol din culegerea Formule esențiale – clasele IX–XII, Bacalaureat, autor prof. Andrei Dobre (Math Academy®).