فصل ۵: شمارش بدون شمردن
ریاضی پایه هفتم — آموزش تعاملی ضرب دکارتی، شمارش، احتمال و نمودار درختی
بدون اینکه یکییکی بشماری، تعداد حالتها را پیدا کن و احتمال رخ دادن هر اتفاق را حساب کن.
بخشهای آموزشی فصل پنجم
وقتی میخواهیم چند کار را پشت سر هم انجام دهیم و هر کار چند حالت دارد، تعداد کل حالتها از ضرب تعداد حالتهای هر مرحله به دست میآید.
تعداد کل = m × n
۳ × ۴ = ۱۲ ست مختلف
• تعداد حالتهای هر مرحله را دقیق پیدا کن.
• حالتها را ضرب کن، جمع نکن!
ضرب دکارتی دو مجموعه یعنی تمام زوجهای مرتبی که عضو اول از مجموعهٔ اول و عضو دوم از مجموعهٔ دوم انتخاب شده باشد.
تعداد عضوهای A × B = تعداد عضوهای A ضربدر تعداد عضوهای B
A × B = {(۱,a), (۱,b), (۱,c), (۲,a), (۲,b), (۲,c)}
تعداد = ۲ × ۳ = ۶
• A × B با B × A فرق دارد (مگر موارد خاص).
• تعداد زوجها = ضرب تعداد عضوها.
نمودار درختی ابزاری تصویری برای نمایش تمام حالتهای ممکن در یک مسئلهٔ شمارش است. هر شاخه یک انتخاب و هر مسیر کامل یک حالت نهایی را نشان میدهد.
۲. برای هر حالت مرحلهٔ اول یک شاخه بکش.
۳. از انتهای هر شاخه، شاخههای مرحلهٔ بعد را بکش.
۴. تعداد مسیرهای کامل = تعداد کل حالتها.
(شیر، شیر)، (شیر، خط)، (خط، شیر)، (خط، خط)
تعداد = ۲ × ۲ = ۴ حالت
• برای مسائل ساده، نمودار درختی بهترین راه است.
• مراحل را به ترتیب بکش.
برای شمارش بدون اشتباه، میتوانیم حالتها را در جدول یا لیست منظم بنویسیم تا چیزی جا نیفتد.
۲. جدول — مناسب ضرب دکارتی دو مجموعه
۳. لیست منظم — نوشتن همهٔ حالتها با نظم
(۱,۶) (۲,۵) (۳,۴) (۴,۳) (۵,۲) (۶,۱)
تعداد = ۶ حالت
• اگر ترتیب مهم باشد، (۱,۲) با (۲,۱) فرق دارد.
• کل حالتهای دو تاس = ۶ × ۶ = ۳۶
احتمال عددی بین ۰ و ۱ است که شانس رخ دادن یک پیشامد را نشان میدهد.
حالتهای مطلوب: {۲، ۴، ۶} → ۳ حالت
کل حالتها: ۶
احتمال = ۳/۶ = ۱/۲
• احتمال ۰ یعنی غیرممکن. احتمال ۱ یعنی حتمی.
• ابتدا «کل حالتها» و بعد «حالتهای مطلوب» را بشمار.
پیشامد حتمی: قطعاً رخ میدهد — احتمال = ۱
پیشامد ناممکن: هرگز رخ نمیدهد — احتمال = ۰
پیشامد مکمل: احتمال رخ ندادن یک پیشامد.
یعنی: P(Ā) = ۱ − P(A)
احتمال نیامدن عدد زوج (یعنی فرد) = ۱ − ½ = ½
• وقتی محاسبهٔ مستقیم سخت است، از مکمل استفاده کن.
آزمایش تصادفی: آزمایشی که نتیجهٔ آن از قبل مشخص نیست (مثل پرتاب سکه).
فضای نمونه: مجموعهٔ تمام نتایج ممکن یک آزمایش.
پیشامد: زیرمجموعهای از فضای نمونه.
• پیشامد یک زیرمجموعه از فضای نمونه است.
• تعداد اعضای فضای نمونه = کل حالتها.
پیشامد «عدد بزرگتر از ۴»: {۵, ۶}
• هر پیشامد عضوی از فضای نمونه است.
برای حل مسائل ترکیبی:
۱. مسئله را بخوان و دادهها را پیدا کن.
۲. تعداد کل حالتها را با اصل ضرب بشمار.
۳. تعداد حالتهای مطلوب را پیدا کن.
۴. احتمال را محاسبه کن.
کل حالتها = ۶ × ۶ = ۳۶
حالتهای مطلوب: (۱,۶)(۲,۵)(۳,۴)(۴,۳)(۵,۲)(۶,۱) → ۶ حالت
احتمال = ۶/۳۶ = ۱/۶
• حالتهای مطلوب را با نظم بنویس تا جا نیفتد.
• کسر احتمال را ساده کن.
شمارشیار — محاسبهگرهای آموزشی
محاسبهٔ اصل ضرب
محاسبهٔ احتمال
ضرب دکارتی
احتمال مکمل
آزمون فصل پنجم — ۱۰ سؤال
خلاصهٔ سریع فصل پنجم
اصل ضرب
تعداد حالتهای کل = حاصلضرب حالتهای هر مرحله.
ضرب دکارتی
A × B = تمام زوجهای مرتب از A و B.
نمودار درختی
هر مسیر از ریشه تا برگ یک حالت است.
جدول شمارش
هر خانه یک زوج مرتب یا حالت را نشان میدهد.
احتمال
مطلوب تقسیم بر کل. عددی بین ۰ و ۱.
احتمال مکمل
P(Ā) = ۱ − P(A)
فضای نمونه
مجموعهٔ تمام نتایج ممکن یک آزمایش تصادفی.
حل مسئله
داده → شمارش کل → شمارش مطلوب → احتمال