Giải Toán 10 Bài 2 (Chân trời sáng tạo): Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp
Với giải bài tập Toán lớp 10 Bài 2: Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài 2.
Giải bài tập Toán 10 Bài 2: Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp
A. Câu hỏi
Hoạt động khởi động trang 26 Toán lớp 10 Tập 2:
Học xong bài này, bạn hãy tìm cách nhanh hơn để trả lời các câu hỏi trên.
Lời giải:
- Có thể xem việc sắp xếp 5 cầu thủ vào vị trí thực hiện loạt đá luân lưu là công việc gồm 5 công đoạn
Công đoạn 1: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ nhất: có 5 lựa chọn
Công đoạn 2: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 4 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 3: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 3 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 4: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 2 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 5: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 1 lựa chọn
Vậy có 5.4.3.2.1 = 120 cách sắp xếp 5 cầu thủ vào vị trí thực hiện loạt đá luân lưu
- Có thể xem việc lựa chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ và thực hiện sắp xếp vào vị trí để đá luân lưu là một công việc gồm 5 công đoạn:
Công đoạn 1: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ nhất: có 11 lựa chọn
Công đoạn 2: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 10 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 3: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 9 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 4: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 8 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Công đoạn 5: Chọn vị trí cho cầu thủ thứ hai: có 7 lựa chọn từ những cầu thủ còn lại
Vậy có 11.10.9.8.7 = 55440 cách để chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ và thực hiện sắp xếp vào vị trí để đá luân lưu.
- Mặt khác, cũng có thể xem việc lựa chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ và thực hiện sắp xếp vào vị trí để đá luân lưu là một công việc gồm 2 công đoạn:
Công đoạn 1: Chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ : Giả sử có a cách chọn
Công đoạn 2: Sắp xếp 5 cầu thủ được chọn vào vị trí đá luân lưu có 120 cách chọn.
Áp dụng quy tắc nhân ta có số cách chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ và thực hiện sắp xếp vào vị trí để đá luân lưu là a.120 (cách)
Mà có 11.10.9.8.7 = 55440 cách để chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ và thực hiện sắp xếp vào vị trí để đá luân lưu.
Vậy có thể tính được số cách chọn 5 cầu thủ từ 11 cầu thủ là: a = 55440 : 120 = 462 cách
- Như vậy bằng cách áp dụng quy tắc nhân chúng ta vẫn có thể giải quyết được bài toán khởi động
Hoạt động khám phá 1 trang 24 Toán lớp 10 Tập 2:
a) Hãy liệt kê tất cả các kết quả bốc thăm có thể xảy ra
b) Có tất cả bao nhiêu kết quả như vậy? Ngoài cách đếm lần lượt từng kết quả, có cách tìm nào nhanh hơn không?
Lời giải:
a) Tất cả các kết quả bốc thăm có thể xảy ra:
A – B – C; A – C – B; B – C – A; B – A – C; C – A – B; C – B – A
b) Có tất cả 6 kết quả có thể xảy ra
Ngoài cách đếm lần lượt từng kết quả, có thể áp dụng quy tắc nhân để thực hiện
Có thể xem việc sắp xếp thứ tự trình bày sản phẩm là công việc có 3 công đoạn:
Công đoạn 1: vị trí thứ nhất có 3 cách lựa chọn từ một trong ba đội A; B hoặc C
Công đoạn 2: vị trí thứ 2 có 2 cách lựa chọn từ hai nhóm còn lại
Công đoạn 3: vị trí thứ 3 có 1 cách lựa chọn
Vậy có 3.2.1 = 6 cách để sắp xếp thứ tự của các nhóm
Thực hành 1 trang 28 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Mỗi cách sắp xếp sáu bạn vào vị trí của 6 chiếc ghế là một hoán vị của 6 bạn. Do đó, cách sắp xếp 6 bạn vào vị trí của 6 chiếc ghế là:
P6 = 6! = 6.5.4.3.2.1 = 720 (cách).
Vậy việc xếp chỗ ngồi cho các thành viên của nhóm có 720 cách.
Vận dụng 1 trang 28 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Mỗi thứ hạng của 14 đội bóng là một hoán vị của 14 đội bóng.Vậy số khả năng về thứ hạng của các đội bóng khi mùa giải kết thúc là: P14 = 14!
Hoạt động khám phá 2 trang 28 Toán lớp 10 Tập 2:
a) Hãy chỉ ra ít nhất bốn cách chọn và cắm cờ để báo bốn tín hiệu khác nhau.
b) Bằng cách này, có thể báo nhiều nhất bao nhiêu tín hiệu khác nhau?
Lời giải:
a) Bốn cách chọn và cắm cờ để báo bốn tín hiệu khác nhau là:
Đ – T – X ; Đ – V– C; Đ – T – C; X – V – C.
b) Có thể xem việc sắp xếp 3 cờ trong 5 cờ vào 3 vị trí để báo tín hiệu là một công việc có 3 công đoạn:
Công đoạn 1: Vị trí thứ nhất có 5 sự lựa chọn 1 trong 5 cờ.
Công đoạn 2: Vị trí thứ hai có 4 sự lựa chọn trong 4 lá cờ còn lại.
Công đoạn 3: Ví trí thứ 3 có 3 sự lựa chọn trong 3 lá cờ còn lại.
Vậy có thế báo nhiều nhất 5.4.3 = 60 tín hiệu khác nhau.
Thực hành 2 trang 29 Toán lớp 10 Tập 2:
Từ bảy chữ số 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7, lập các số có ba chữ số khác nhau.
a) Có thể lập được bao số như vậy?
b) Trong các số đó có bao nhiêu số lẻ?
Lời giải:
a) Mỗi số có 3 chữ số khác nhau được tạo thành từ 7 chữ số là một chỉnh hợp chập 3 của 7. Do đó, có thể lập được: (số).
b)
Bước 1: Chọn chữ số hàng đơn vị là số lẻ. Có 4 cách chọn (chọn 1 hoặc 3 hoặc 5 hoặc 7).
Bước 2: Chọn 2 chữ số còn lại, có : (cách).
Vậy có thể tạo thành 4.30 = 120 số lẻ có 3 chữ số khác nhau từ dãy số đã cho.
Hoạt động khám phá 3 trang 29 Toán lớp 10 Tập 2:
a) Hãy liệt kê tất cả các cách Lan có thể chọn 3 cuốn sách từ 4 cuốn sách. Có tất cả bao nhiêu cách?
b) Lan dự định đọc lần lượt từng cuốn. Lan có bao nhiêu cách sắp xếp thứ tự 3 cuốn đã chọn?
Lời giải:
a) Tất cả các cách Lan có thể chọn 3 cuốn sách từ 4 cuốn sách A; B; C; D là:
A – B – C; A – B – D; A – C – D; B – C – D
Có tất cả 3 cách để chọn ra 3 cuốn sách từ 4 cuốn sách.
b) Lan có 3! = 6 cách sắp xếp thứ tự ba cuốn sách đã chọn.
c) Lan có cách chọn 3 cuốn sách từ 4 cuốn sách và xếp theo thứ tự để đọc lần lượt từng cuốn một.
Thực hành 3 trang 31 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
a) .
b)
Ta có : = 1 nên .
c) =
= 455 – 364 = 91.
Thực hành 4 trang 31 Toán lớp 10 Tập 2:
a) Nội dung này có tất cả bao nhiêu trận đấu?
Lời giải:
a) Mỗi trận đấu được diễn ra bởi 2 đội, do đó mỗi cách chọn 2 đội từ 7 đội tham gia là một tổ hợp chập 2 của 7. Vậy có (trận đấu)
b) Số cách chọn ra ba đội có thành tích tốt nhất thi đấu cấp liên trường là: .
Vậy có 35 khả năng có thể xảy ra về ba đội được chọn đi thi đấu cấp liên trường
Vận dụng 2 trang 31 Toán lớp 10 Tập 2:
Cho 6 điểm cùng nằm trên một đường tròn như Hình 8
a) Có bao nhiêu đoạn thẳng có điểm đầu mút thuộc các điểm đã cho?
b) Có bao nhiêu tam giác có đỉnh thuộc các điểm đã cho?
Lời giải:
a) Đoạn thẳng được tạo thành nếu nối 2 điểm trong các điểm đã cho trên đường tròn lại với nhau.D o đó mỗi đoạn thẳng được tạo thành là một tổ hợp chập 2 của 6.
Vậy số đoạn thẳng có điểm đầu mút thuộc các điểm đã cho là (đoạn thẳng).
b) Mỗi tam giác có 3 đỉnh. Do đó, mỗi tam giác được tạo thành là một tổ hợp chập 3 của 6. Vậy có tam giác thuộc các đỉnh đã cho.
Hoạt động thực hành 5 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Sử dụng máy tính cầm tay, tính giá trị các biểu thức sau:
Lời giải:
Bằng cách sử dụng máy tính cầm tay ta có:
a) =1,08972864.1010
b) = 495
c) = 1150
B. Bài tập
Bài 1 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Cần xếp một nhóm 5 học sinh ngồi vào một dãy năm chiếc ghế.
Lời giải:
a) Mỗi cách sắp xếp một nhóm 5 học sinh vào một dãy năm chiếc ghế là một hoán vị của 5 học sinh. Vậy số cách sắp xếp 5 bạn học sinh vào dãy 5 chiếc ghế là: P5 = 5! = 120 (cách).
b) Bước 1: chọn vị trí ngoài cùng bên trái có 1 cách chọn (bạn Nga).
Bước 2: Chọn 4 vị trí còn lại là P4 = 4! = 24 cách.
Vậy có 24 cách để bạn Nga có thể ngồi vào chiếc ghế ngoài cùng bên trái.
Bài 2 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Từ các chữ số sau đây, có thể lập bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau?
Lời giải:
a) Mỗi số có 4 chữ số khác nhau được tạo thành từ 6 chữ số là một chỉnh hợp chập 4 của 6 .Do đó, có thể lập được: (số)
b) Việc lập số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau được lấy từ các chữ số 0; 1; 2; 3; 4; 5, được chia làm hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Vị trí hàng chục nghìn: Có 5 cách chọn (trừ số 0).
Giai đoạn 2: 3 hàng còn lại, có: .
Vậy có thể lập được 60.5 = 300 số có 4 chữ số khác nhau từ các số đã cho.
Bài 3 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
a) Mỗi cách chọn 3 bạn bất kì trong 9 bạn để tham gia trực nhật là một tổ hợp chập 3 của 9. Vậy có cách để chọn 3 bạn bất kì từ 9 bạn tổ Một.
b) Cách để cử 3 bạn của tổ Một làm trực nhật trong đó có 2 nam và 1 nữ gồm hai giai đoạn:
Bước 1: Chọn 2 bạn nam trong 4 bạn nam, có: cách.
Bước 2: Chọn 1 bạn nữ trong 5 bạn nữ, có = 5 cách.
Vậy có 6.5 = 30 cách để chọn 3 bạn gồm 2 nam và 1 nữ từ các bạn học sinh tổ Một.
Bài 4 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Mỗi kết quả của việc bầu ra các chức vụ của uỷ bạn là một chỉnh hợp chập 3 của 8 .Vậy có khả năng có thể về kết quả bầu uỷ ban này.
Bài 5 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Có thêm xem việc phân công các bạn trong nhóm làm công việc hỗ trợ tại trung tâm chăm sóc người cao tuổi là 1 công việc gồm 3 bước:
Bước 1: Chọn 3 bạn hỗ trợ đi lại, có: cách.
Bước 2: Chọn 2 bạn hỗ trợ tắm rửa trong 4 bạn còn lại , có: cách.
Bước 3: Chọn 2 bạn hỗ trợ ăn uống có 1 cách.
Vậy có 35.6.1 = 210 cách phân công các bạn trong nhóm làm công việc hỗ trợ.
Bài 6 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Với mỗi hai đường thẳng song song theo chiều dọc và 2 đường thẳng song song theo chiều ngang tạo thành 1 hình bình hành. Do đó,việc tạo thành hình bình hành từ những đường thẳng song song đã cho là một công việc gồm 2 công đoạn:
Công đoạn 1: Chọn 2 đường thẳng song song theo chiều dọc, có: cách lựa chọn
Công đoạn 2: Chọn 2 đường thẳng song song theo chiều ngang, có: cách lựa chọn
Vậy số hình bình hành được tạo thành là: 10.6 = 60 (hình bình hành).
Bài 7 trang 32 Toán lớp 10 Tập 2:
Lời giải:
Mỗi trận đấu diễn ra giữa hai đội trong 14 đội bóng là một tổ hợp chập 2 của 14. Do đó có : .
Vậy số trận đấu được diễn ra gồm 2 vòng lượt đi và lượt về là: 2.91 = 182 (trận).
Lý thuyết Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp
1. Hoán vị
– Cho tập hợp A có n phần tử (n ≥ 1).
Mỗi cách sắp xếp n phần tử của A theo một thứ tự gọi là một hoán vị các phần tử đó (gọi tắt là hoán vị của A hay của n phần tử).
Kí hiệu Pn là số hoán vị của n phần tử.
– Số các hoán vị của n phần tử (n ≥ 1) bằng:
Pn = n(n – 1)(n – 2)….2. 1.
Chú ý:
+ Ta đưa vào kí hiệu n! = n(n – 1)(n – 2)…. 2. 1 và đọc là n giai thừa hoặc giai thừa của n.
Khi đó = n!.
+ Quy ước: 0! = 1.
Ví dụ: Có thể lập được bao nhiêu số có 6 chữ số khác nhau từ các chữ số 1; 2; 3; 5; 6; 7? Trong những số đó có bao nhiêu số lẻ?
Hướng dẫn giải
• Mỗi số tự nhiên có 6 chữ số khác nhau được lập từ 6 chữ số 1; 2; 3; 5; 6; 7 là một hoán vị của 6 chữ số này. Do đó, số số tự nhiên có 6 chữ số khác nhau lập được là:
= 6! = 6. 5. 4. 3. 2. 1 = 720 (số).
Vậy lập được 720 số.
Ta lập số tự nhiên lẻ có 6 chữ số khác nhau từ các chữ số 1; 2; 3; 5; 6; 7.
• Bước 1: Chọn chữ số hàng đơn vị là chữ số lẻ.
Có 4 cách chọn (chọn một trong các chữ số 1; 3; 5; 7).
Bước 2: Chọn năm chữ số còn lại.
Có P5 = 5! cách chọn.
Từ đó, theo quy tắc nhân, số số tự nhiên lẻ có sáu chữ số khác nhau lập từ các chữ số đã cho là:
4.5! = 480 (số).
2. Chỉnh hợp
– Cho tập hợp A có n phần tử (n ≥ 1) và số nguyên k với 1 ≤ k ≤ n.
Mỗi cách lấy k phần tử của A và sắp xếp chúng theo một thứ tự gọi là một chỉnh hợp chập k của n phần tử đó.
Kí hiệu là số chỉnh hợp chập k của n phần tử.
– Số các chỉnh hợp chập k của n phần tử (1 ≤ k ≤ n) bằng:
= n(n – 1)(n – 2) ….(n – k + 1) = .
Nhận xét: Mỗi hoán vị của n phần tử cũng chính là chỉnh hợp chập n của n phần tử đó.
Ta có , n ≥ 1.
Ví dụ: Trên bàn có 10 quả cam to nhỏ khác nhau. Chọn 3 quả cam trong 10 quả đó, và đặt mỗi quả vào một giỏ nhựa khác nhau. Hỏi có bao nhiêu cách chọn 3 quả cam đó.
Hướng dẫn giải
Mỗi cách chọn 3 quả cam trong 10 quả cam đó và đặt vào 3 giỏ nhựa được gọi là một chỉnh hợp chập 3 của 10 quả cam. Ta thấy số các chỉnh hợp này bằng:
= 10. 9. 8 = 720.
Vậy có 720 cách chọn 3 quả cam đó.
3. Tổ hợp
– Cho tập hợp A có n phần tử (n ≥ 1).
Mỗi tập con gồm k phần tử (1 ≤ k ≤ n) của A được gọi là một tổ hợp chập k của n phần tử.
Kí hiệu là số tổ hợp chập k của n phần tử (1 ≤ k ≤ n).
– Số các tổ hợp chập k của n phần tử (1 ≤ k ≤ n) bằng:
= .
Chú ý: Người ta quy ước .
Nhận xét: (0 ≤ k ≤ n).
Ví dụ: Lớp 10A có 20 học sinh. Trong tuần sau có 5 bạn được cử đi dự đại hội Đoàn Thanh niên. Hỏi có bao nhiêu cách chọn 5 bạn học sinh trong lớp đi dự đại hội Đoàn Thanh niên?
Hướng dẫn giải
Mỗi cách chọn 5 bạn học sinh trong lớp từ 20 bạn học sinh là một tổ hợp chập 5 của 20 học sinh. Do đó số cách chọn 5 bạn học sinh trong lớp đi dự đại hội Đoàn Thanh niên là:
= 15 504 (cách).
Vậy có 15 504 cách chọn 5 bạn học sinh trong lớp đi dự đại hội Đoàn Thanh niên.
Ví dụ: Tính:
a)
b)
c)
Hướng dẫn giải
a)
b)
c)
4. Tính số các hoán vị, chỉnh hợp, tổ hợp bằng máy tính cầm tay
Với một số máy tính cầm tay, ta có thể tính toán nhanh các số các hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp.
Ví dụ:
• Để tính ta ấn liên tiếp các phím:
Ta nhận được kết quả là 3 628 800.
• Để tính ta ấn liên tiếp các phím:
Ta nhận được kết quả là 360.
• Để tính ta ấn liên tiếp các phím:
Ta nhận được kết quả là 70.
Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Xem thêm các chương trình khác:
- Soạn văn lớp 10 (hay nhất) – Chân trời sáng tạo
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Soạn văn lớp 10 (ngắn nhất) – Chân trời sáng tạo
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Ngữ văn lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Bố cục tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Nội dung chính tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Văn mẫu lớp 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề học tập Ngữ văn 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Tiếng Anh 10 Friends Global – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Tiếng Anh 10 Friends Global – Chân trời sáng tạo
- Trọn bộ Từ vựng Tiếng Anh 10 Friends Global đầy đủ nhất
- Ngữ pháp Tiếng Anh 10 Friends Global
- Giải sgk Vật lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Vật lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết Vật lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Vật lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Sinh học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Sinh học 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết Sinh học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Sinh học 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Lịch sử 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Lịch sử 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Lịch sử 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết Lịch sử 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Địa lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết Địa Lí 10 - Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Địa lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Địa lí 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Giáo dục Kinh tế và Pháp luật 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Giáo dục Kinh tế và Pháp luật 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải Chuyên đề Kinh tế và pháp luật 10 – Chân trời sáng tạo
- Lý thuyết KTPL 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sbt Hoạt động trải nghiệm 10 – Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Giáo dục thể chất 10 – Chân trời sáng tạo