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Organizar los 15 animales en 15 jaulas

Cinco tigres, cinco leones y cinco guepardos van a ser alojados en $15$ consecutivos jaulas en el zoológico. Debido a algunas restricciones en el zoológico de los reglamentos, no podemos poner a los tigres en el $5$ más a la izquierda de las jaulas de los leones en el $5$ medio de las jaulas y los guepardos en el $5$ más a la derecha de las jaulas. Se puede calcular todos los posibles arreglos?

Si todos los animales eran iguales, no sería $15!$ diferentes maneras. Ahora que tenemos $5$ de cada tipo, si no hubo restricciones desde el zoológico de reglamentos, tendríamos $\frac{15!}{5!5!5!}$. No sé a pesar de cómo aplicar las restricciones :(

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Pieter21 Puntos 1072

Vamos a convertirlo en letras, animales $a,b,c$ y jaulas $A,B,C$ donde $a$ no puede ser en $A$.

Tenemos que decidir sobre el número de $n$ de los animales $b$ a un lugar en $A$. Esto puede ser cualquier cosa, desde la $0$$5$. Así que más tarde tendrá que sumar sobre todas estas opciones.

Tan pronto como usted pone $n$ animales $b$ en la jaula $A$, $(5-n)$ los animales $b$ deben ser colocados en $C$. El resto de $C$ serán llenadas $n$ veces $a$, por lo que el número de $n$ se aplica a todos los tres conjuntos de jaulas!

Dentro de cada conjunto de jaulas, tenemos $5\choose {n}$ de las ubicaciones posibles, por lo que el total de uso será:

$$\sum_{n=0}^{5} {5\elegir n}^3 $$


Anotación al margen de la dirección de uno de sus comentarios:

Si usted acaba de ver en la primera $N$ jaulas con indistinguibles de los animales, $$\sum_{n=0}^{N} {N\elegir n} = 2^N$$ lo que se observa en uno de sus comentarios.

3voto

lesath82 Puntos 163

Estoy asumiendo que usted no puede colocar cualquiera de los tigres en cualquier de más a la izquierda de las jaulas y así sucesivamente. Por el momento el $5$ de los miembros de cada animal de la familia son idénticos en ambos casos. Voy a seguir Pieter la notación con animales $a, b$ $c$ y jaulas $A, B$ $C$ con prohibido $a$ en $A$, $b$ en $B$$c$$C$.

Empezar a colocar los cinco $a$'s. Ha $10$ lugares disponibles para que usted tiene ${10 \choose 5} = 252$ arreglos. Estos pueden ser cathegorized en tres casos:

$I)$ todos $5$ $a$ los animales en la misma jaula ($B$ o $C$);

$II)$ $4$ animales en una jaula y $1$ en el otro;

$III)$ $3$ en uno y $2$ en el otro.

Cada uno de estos casos recuentos $\times 2$, ya que las funciones de $B$ $C$ pueden ser intercambiados. Vamos a ver cómo muchos arreglos corresponden a cada caso:

$I)$ sólo hay una forma de colocar a $5$ indistinguible $a$ animales en, digamos, $B$. Teniendo en cuenta el $\times 2$ (factor que podría colocarlos en $C$) tenemos la primera $2$ dijo $252$;

$II)$ $4$ $a$ los animales pueden ser colocados en $5$ maneras en $B$ (fácil si usted piensa acerca de la $5$ posibilidades para el "agujero") y el resto se coloca uno en $5$ lugares en $C$, por lo que hay $25$ arreglos. Invierta $B$ $C$ y tenemos otros $50$ de la $252$;

$III)$ $3$ $a$ los animales pueden ser colocados en $5 \choose 3$ maneras en $B$ y el restante $2$ $5 \choose 2$ maneras en $C$. Esto le da a ${5 \choose 3}\cdot {5 \choose 2}=\frac{5!}{3!2!}\cdot \frac{5!}{2!3!}=10\cdot 10=100$ posibilidades. Y tenemos el final de la $200$ acuerdos de la $252$.

Ahora tenemos que colocar otra especie. Vamos a considerar primero la que ha sido más limitados. Buscando en cada caso tenemos:

$I)$ considera nuevamente que todos los $a$ animales fueron colocados en $B$, entonces todos los $c$ animales deben ser colocados en $A$. Por último, todos los animales $b$ debe ir en $C$. Sólo una disposición posible para cada una de las $2$, por lo que este caso $(I)$ trae exactamente $2$ arreglos;

$II)$ $B$ hay un "agujero", y dado que no puede ser llenado con un $b$ debemos de poner allí un $c$. Ahora tenemos $5$ maneras de colocar el resto de los $4$ $c$'s en $A$. Finalmente nos vemos obligados a colocar el $b$'s de la única forma posible. Por eso, $5$ alternativas para cada una de las $50$ hacer caso a $(II)$ dar $250$ válidos los acuerdos;

$III)$ $2$ agujeros en $B$ debe ser llenado con $c$ de los animales. El resto de los $3$ puede ser colocado en $A$ ${5 \choose 3}=10$ maneras. De nuevo $b$'s tomar los lugares que están a la izquierda. Por lo $10\cdot 200$ contribuir con $2000$ trámites en caso de $(III)$.

El importe total final de los acuerdos que de cumplir con la restricción es:

$$2 + 250 + 2000 = \fbox{2252}$$

Si quieres a los animales a ser distinguibles, usted tiene que considerar las variaciones dentro de cada especie, por lo que se multiplica el resultado por $5!\cdot5!\cdot 5!$, y ¡listo!

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Doron Zavelevsky Puntos 337

Continuando desde donde lo dejó, sin restricciones, el número de posibilidades se $ \frac {15!}{5!5!5!}$.
Ahora podemos calcular el número de maneras en que las restricciones pueden aplicarse y restar del total original. Si el 5 tigres se ponen en los cinco más a la izquierda de las jaulas, los animales pueden ser dispuestos en $\frac{10!}{5!5!}$ maneras. Lo mismo para las otras dos restricciones. Pero tenemos un caso en común, es decir, cuando el 5 tigres están en los cinco más a la izquierda de las jaulas de los leones en los cinco medio de las jaulas y los guepardos en los cinco de más a la derecha de las jaulas.
Así que nuestra respuesta es $$ \frac {15!}{5!5!5!} - 3 \times \frac{10!}{5!5!} -2$$

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