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Por favor, ayúdame a encontrar por qué estoy equivocado. ¿Cuántas formas hay de ordenar chicos y chicas sujetos a restricciones?

Sea $n$ el número de formas en las que $5$ niños y $5$ niñas pueden pararse en una fila de manera que todas las niñas estén consecutivas en la fila. Sea $m$ el número de formas en las que $5$ niños y $5$ niñas pueden pararse en una fila de manera que exactamente $4$ niñas estén consecutivas en la fila. ¿Cuál es el valor de $\frac m n$?

Primero calculé $n= 5!6!$, no hay problema con eso. PERO LUEGO para $m$ seleccioné primero $4$ niñas de $5$ y las organicé. luego las consideré como un conjunto y organicé el conjunto junto con los niños y la niña solitaria y resté las combinaciones en las que todas las niñas están juntas. Así: $m=7!5!6!5!$. Por lo tanto, $\frac m n$ es igual a $6$. PERO LA RESPUESTA ES CINCO. Entiendo el método de "gap" utilizado para calcular la respuesta. ¡Pero no entiendo por qué mi enfoque está mal!

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Lorin Hochstein Puntos 11816

¿Cómo intentaste obtener $m$? Primero ordenaste a los chicos: $5!$ formas. Luego seleccionaste a las cuatro chicas $\binom{5}{4}=5$, las ordenaste ($4!$ formas), luego las colocaste entre los chicos ($6$ formas), luego colocaste a la quinta chica entre los chicos.... supuestamente dijiste $7$ formas, cinco lugares donde no están las otras chicas, luego ya sea primero o último si las pones con las otras chicas? Y luego tomaste esto $5!5(4!)(6)(7) = 5!7!$ y restaste los casos en los que todas las chicas están juntas...

Pero tu proceso cuenta erróneamente $m$: considera el caso en el que alineas a las chicas $1$ a través de $5$ primero, luego a los chicos $1$ a través de $5$. Contaste esto dos veces:

  1. Una vez cuando omitiste a la chica $1$, y luego decidiste ponerla antes que el resto de las chicas; y
  2. Una vez cuando omitiste a la chica $5$, y luego decidiste ponerla después del resto de las chicas.

Así es donde yace el error en tu cálculo. Tu $m$ es muy grande.

El doble conteo ocurre cada vez que todas las chicas están juntas. Así que en realidad necesitas restar $n$ dos veces, no solo una vez. Entonces obtendrías $$5!7!-2(5!6!) = 5!6!(7-2) = 5!6!5.$$


Si no quieres preocuparte por el doble conteo, puedes hacer esto:

Ordena a los cinco chicos: $5!$ formas. Ahora ordena a las cinco chicas: $5!$. Ahora selecciona dónde están las chicas: hay seis ubicaciones: primero, después del primer chico, después del segundo chico, y así sucesivamente hasta que estén después del quinto chico.

Entonces $n = 5!5!6$, (igual que afirmas, así que esa parte está correcta).

Ahora, para $m$; $5!$ formas de ordenar a los chicos; $5$ formas de selección de la chica solitaria, y $6$ lugares donde ponerla. $4!$ formas de ordenar a las chicas restantes, y $5$ lugares restantes donde ponerlas (no se pueden colocar junto a la chica solitaria). Entonces $m=(5!)5(6)(4!)5 = 5!5!(6)(5)$ (igual que obtuvimos antes).

Entonces $$\frac{m}{n}=\frac{5!5!(6)(5)}{5!5!6} = 5.$$

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