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Combinatória da matemática, Exercícios de Matemática

A combinatória é uma área da matemática que estuda métodos de contagem, organização e arranjo de elementos em conjuntos, levando em consideração diferentes restrições. Ela se divide em três principais ramos: contagem, arranjo e permutação.

Tipologia: Exercícios

2024

Compartilhado em 28/09/2024

vitor-oliveira-de-souza
vitor-oliveira-de-souza 🇧🇷

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Col´egio Pedro II |Campus Realengo 2
Matem´atica II |3aerie (Ensino edio) |Lista 1: P.F.C.
Professor: Thiago Borges |Coordenador: Jo˜ao Carlos
Estudante: umero:
de de 2024
Princ´ıpio fundamental da contagem
IPrinc´ıpio da adi¸ao: Se AeBao dois conjuntos disjuntos (sem interse¸ao), com
peqelementos, respectivamente, ent˜ao ABpossui p+qelementos.
Exemplo 1: Se em um guarda-roupas a 4 camisetas distintas e 5 camisas polo distin-
tas, de quantas maneiras distintas uma pessoa pode se vestir, sabendo que essa pessoa usa
camiseta ou camisa polo?
Solu¸ao: Essa pessoa pode se arrumar de 4+5 = 9 maneiras distintas.
IPrinc´ıpio da multiplica¸ao: Se uma decis˜ao d1pode ser tomada de xmaneiras e se,
uma vez tomada a decis˜ao d1, a decis˜ao d2puder ser tomada de ymaneiras, ent˜ao o umero
de maneiras de se tomarem as decis˜oes d1ed2´e igual a x×y.
Exemplo 2: Numa sala a 5 professores de Matem´atica e 6 professores de Hist´oria.
De quantas formas distintas podemos escolher 1 professor de Matematica e1 de Hist´oria?
Solu¸ao: Podemos escolher o professor de Matem´atica de 5 maneiras distintas epodemos
escolher o professor de Hist´oria de 6 maneiras distintas. Logo, temos 5 ×6 = 30 formas
distintas de fazer essa escolha.
Exemplo 3: Quantos umeros naturais de trˆes algarimos distintos (na base 10) exis-
tem? Solu¸ao: O primeiro algarismo pode ser escolhido de 9 modos distintos (n˜ao podemos
usar o zero.), o segundo algarismo de 9 modos (n˜ao podemos usar o algarismo utilizado an-
teriormente) e o terceiro de 8 modos (n˜ao podemos utilizar os dois algarismos a empregados
anteriormente). A resposta ´e 9 ×9×8 = 648.
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E interessante notar que no exemplo 3 que se come¸assemos pelo ´ultimo algarismo
ter´ıamos 10 modos de escolher o ´ultimo algarismo, 9 modos de escolher o pen´ultimo algar-
ismo e... e agora estamos diante de um problema: de quantos modos podemos escolher o
primeiro algarismo? A resposta ´e: depende! Se o algarismo zero tiver sido usado em alguma
das ´ultimas casas, a resposta ´e 8 (n˜ao podendo usar os dois algarismo a utilizados anteriro-
mente). Caso contr´ario, a resposta ´e 7 (n˜ao podendo usar nem o zero nem os dois algarismos
utilizado anteriormente).
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E claro que essa dificuldade ao teria ocorrido se tiv´essemos come¸cado pela escolha do
primeiro algarismo do umero, escolha essa que ´e mais problem´atica do que a dos dois algar-
1REALENGO II
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Col´egio Pedro II | Campus Realengo 2 Matem´atica II | 3 a^ s´erie (Ensino m´edio) | Lista 1: P.F.C. Professor: Thiago Borges | Coordenador: Jo˜ao Carlos Estudante: N´umero:

de de 2024

Princ´ıpio fundamental da contagem

I Princ´ıpio da adi¸c˜ao: Se A e B s˜ao dois conjuntos disjuntos (sem interse¸c˜ao), com p e q elementos, respectivamente, ent˜ao A ∪ B possui p + q elementos.

  • Exemplo 1: Se em um guarda-roupas h´a 4 camisetas distintas e 5 camisas polo distin- tas, de quantas maneiras distintas uma pessoa pode se vestir, sabendo que essa pessoa usa camiseta ou camisa polo? Solu¸c˜ao: Essa pessoa pode se arrumar de 4+5 = 9 maneiras distintas. 

I Princ´ıpio da multiplica¸c˜ao: Se uma decis˜ao d 1 pode ser tomada de x maneiras e se, uma vez tomada a decis˜ao d 1 , a decis˜ao d 2 puder ser tomada de y maneiras, ent˜ao o n´umero de maneiras de se tomarem as decis˜oes d 1 e d 2 ´e igual a x × y.

  • Exemplo 2: Numa sala h´a 5 professores de Matem´atica e 6 professores de Hist´oria. De quantas formas distintas podemos escolher 1 professor de Matematica e 1 de Hist´oria? Solu¸c˜ao: Podemos escolher o professor de Matem´atica de 5 maneiras distintas e podemos escolher o professor de Hist´oria de 6 maneiras distintas. Logo, temos 5 × 6 = 30 formas distintas de fazer essa escolha. 
  • Exemplo 3: Quantos n´umeros naturais de trˆes algarimos distintos (na base 10) exis- tem? Solu¸c˜ao: O primeiro algarismo pode ser escolhido de 9 modos distintos (n˜ao podemos usar o zero.), o segundo algarismo de 9 modos (n˜ao podemos usar o algarismo utilizado an- teriormente) e o terceiro de 8 modos (n˜ao podemos utilizar os dois algarismos j´a empregados anteriormente). A resposta ´e 9× 9 ×8 = 648. 

E interessante notar que no^ ´ exemplo 3 que se come¸c´assemos pelo ´ultimo algarismo ter´ıamos 10 modos de escolher o ´ultimo algarismo, 9 modos de escolher o pen´ultimo algar- ismo e... e agora estamos diante de um problema: de quantos modos podemos escolher o primeiro algarismo? A resposta ´e: depende! Se o algarismo zero tiver sido usado em alguma das ´ultimas casas, a resposta ´e 8 (n˜ao podendo usar os dois algarismo j´a utilizados anteriro- mente). Caso contr´ario, a resposta ´e 7 (n˜ao podendo usar nem o zero nem os dois algarismos utilizado anteriormente).

E claro que essa dificuldade n˜´ ao teria ocorrido se tiv´essemos come¸cado pela escolha do primeiro algarismo do n´umero, escolha essa que ´e mais problem´atica do que a dos dois algar-

ismos (o primeiro n˜ao pode ser zero!)

Da´ı a recomenda¸c˜ao (Livro An´alise Combinat´oria e Probabilidade):

“Pequenas dificuldades adiadas tranformam-se em grandes dificul- dades. Se alguma decis˜ao ´e mais complicada que as demais, ela deve ser tomada em primeiro lugar.”

Exerc´ıcios:

  1. Jo˜ao recebeu R$ 2,00 de sua m˜ae para comprar uma caneta ou uma lapiseira, cada uma custando R$ 2,00. Na papelaria, Jo˜ao encontrou 5 tipos diferentes de canetas e 7 tipos diferentes de lapiseiras. De quantas formas distintas Jo˜ao pode efetuar a compra?
  2. Um cesto cont´em 16 ma¸c˜as diferentes entre si e 13 bananas tamb´em diferentes entre si. De quantas formas Severino pode escolher uma ma¸c˜a ou uma banana e de quantas maneiras ele pode escolher uma ma¸c˜a e uma banana?
  3. Dispondo de 2 cal¸cas e 3 blusas, de quantos modos distintos pode-se escolher uma cal¸ca e uma blusa para se vestir?
  4. Francisca disp˜oe de 8 jeans (4 iguais entre si), 3 saias, 7 blusas (2 iguais entre si), 6 camisas polo (3 iguais entre si) e 8 pares de sapatos. De quantas maneiras distintas ela poder´a vestir-se?
  5. De um grupo de 4 homens e 5 mulheres, de quantos modos pode-se escolher uma mulher para presidente e um homem para vice-presidente?
  6. Numa empresa h´a 5 engenheiros, 2 economistas e 4 administradores. Deseja- se formar uma comiss˜ao para estudar um projeto, composta por 1 engenheiro, 1 economista e 1 administrador. De quantos modos a comiss˜ao poder´a ser formada?
  7. Deseja-se pintar as listras de uma bandeira que possui 5 listras verticais. Se dispomos de 4 cores distintas e se duas listras adjacentes n˜ao podem ser pintadas da mesma cor, determine de quantas maneiras distintas podemos pintar a bandeira.
  8. (Enem 2017) O comitˆe organizador da Copa do Mundo 2014 criou a logomarca da Copa, composta de uma figura plana e um slogan —Juntos num s´o ritm, com m˜aos que se unem formando a ta¸ca Fifa. Considere que o comitˆe organizador resolvesse utilizar todas as cores da bandeira nacional (verde, amarelo, azul e branco) para colorir a logomarca, de forma que regi˜oes vizinhas tenham cores diferentes.

De quantas maneiras diferentes o comitˆe organizador da Copa poderia pintar a logo- marca com as cores citadas? (A palavra “todas”, foi mal utilizada pela banca, pois d´a ideia de que ter´ıamos que utilizar todas as cores na colora¸c˜ao da ta¸ca.)

  1. Juca precisa abrir a sua mala que ´e fechada por um cadeado cuja senha ´e formada por uma sequˆencia de 4 d´ıgitos. Juca esqueceu a sua senha, mas lembra- se que termina em 0 ou 5. Desse modo, quantas senhas, no m´aximo, ele dever´a testar?
  2. Existem 10 cadeiras numeradas de 1 a 10. De quantas formas duas pessoas podem se sentar, devendo haver ao menos uma cadeira entre elas?
  3. (UERJ) Na ilustra¸c˜ao abaixo, as 52 cartas de um baralho est˜ao agrupadas em linhas com 13 cartas de mesmo naipe e colunas com 4 cartas de mesmo valor.

Denomina-se quadra a reuni˜ao de quatro cartas de mesmo valor. Observe, em um conjunto de cinco cartas, um exemplo de quadra:

O n´umero total de conjuntos distintos de cinco cartas desse baralho que contˆem uma quadra ´e igual a:

(a) 624. (b) 676. (c) 715. (d) 720.

  1. Um sistema de seguran¸ca de uma casa utiliza um teclado num´erico, conforme ilustrado na figura:

Um ladr˜ao observa de longe e percebe que:

I a senha utilizada possui 4 d´ıgitos; I o primeiro e o ´ultimo d´ıgitos encontram-se numa mesma linha; I o segundo e o terceiro d´ıgitos encontram-se na linha imediatamente superior.

Determine o n´umero de senhas que dever˜ao ser experimentadas pelo ladr˜ao para que com certeza ele consiga entrar na casa.

  1. (Fuvest) Maria deve criar uma senha de 4 d´ıgitos para a sua conta banc´aria. Nessa senha somente os algarismos 1, 2, 3, 4 e 5 podem ser usados e um mesmo algarismo pode aparecer mais de uma vez. Contudo, supersticiosa, Maria n˜ao quer que sua senha contenha o n´umero 13, isto ´e, o algarismo 1 seguido imediatamente pelo algarismo 3. De quantos modos distintos Maria pode escolher sua senha?

Gabarito:

  1. 29 e 208.

  2. (e)

  3. (a)

I Segue o link com a corre¸c˜ao dos exerc´ıcios:

〈https://www.youtube.com/watch?v=07hnit0UtSk〉