francois pisze:Jest ktoś wybitnie zdolny z matematyki, konkretnie z prawdopodobieństwa?
Jak rozwiązać to zadanie?
W recepcji jest 5 kluczy do 5 pokoi. 5 osób, z których każda mieszka w jednym z tych pokoi, losowo bierze 1 klucz. Jakie jest prawdopodobieństwo, że żaden nie wejdzie do swojego pokoju?
Odp: 11/30, ale skąd te czary to nie mam pojęcia
Wiem że według zasad matematyki ułamki powinno się skracać, w tym konkretnym wypadku gdyby wynik zapisali w postaci 44/120, to łatwiej byłoby wydedukować skąd wzięła się odpowiedź. Ale po kolei. Żeby wyliczyć prawdopodobieństwo musimy ustalić dwie rzeczy: na ile sposób można było rozdzielić klucze i ile z tych sposób skutkowałoby tym, że nikt nie dostałby się do swojego.
Wszystkich możliwych kombinacji jest 5!=120 - pierwsza osoba mogła wybrać spośród 5 kluczy, kolejna spośród 4 itd. Przyjmijmy że każdy przypadek będziemy zapisywać za pomocą pięcioelementowego ciągu, w którym kolejne miejsca będą oznaczać numery kluczy, a wyrazy tego ciągu odpowiadać będą osobom. Przykładowo, niech ciąg O=(2,1,5,3,4) oznacza, że pierwszy klucz wzięła osoba nr.2, drugi osoba nr.1, trzeci osoba nr. 5 itd. Musimy znaleźć liczbę takich kombinacji, żeby dla każdego i=1,2...5 O(i)!=i. Nie jestem w tej chwili w stanie wyznaczyć uniwersalnego wzoru na liczbę takich kombinacji, ale rozpatrzmy trzy przypadki:
1) Na pierwszych dwóch miejscach stoją liczby ze zbioru {3,4,5} - wówczas liczby na kolejnych trzech miejscach można rozdzielić na 3!-2! = 4 sposoby. Dlaczego na tyle? Załóżmy że na pierwszych dwóch miejscach mamy 3 i 4. Na ostatnich trzech pozycjach musimy rozmieścić elementy {1,2,5}. Można tego dokonać na 3!=6 sposobów, przy czym trzeba odrzucić te kombinacje, w których 5 byłaby na ostatnim miejscu, a takich jest 2!=2.
Ze zbioru {3,4,5} dwie liczby można wybrać na 3 sposoby, każdą parę można rozmieścić na pierwszych dwóch miejscach na 2 sposoby, więc w sumie mamy tutaj 4*3*2=24 takie kombinacje, że nikt nie wylosuje swojego klucza.
2) Na pierwszych dwóch miejscach stoi jedna liczba ze zbioru {1,2} i jedna ze zbioru {3,4,5}. Dla każdej pary liczby na ostatnich trzech miejscach można rozdzielić na (3!-(2*2!-1)=3 sposoby. Dlaczego? Załóżmy że na pierwsze dwa miejsca trafić mają 1 i 3, a na kolejne trzy 2,4 i 5. W tym przypadku musimy odrzucić te kombinacje, w których 4 byłaby na czwartej pozycji (jest ich 2!) oraz te, w których 5 jest na piątej pozycji (również 2!), a zatem 2*2!-1. To -1 bierze się stąd, że permutacja (2,4,5) była liczona dwa razy.
Wybrać jedną liczbę ze zbioru dwuelementowego i drugą z trójelementowego można na sześć sposobów. Każdą taką parę można rozmieścić na dwóch pierwszych miejscach tylko na jeden sposób, stąd tutaj mamy 3*6*1=18 kombinacji.
3) Na pierwszych dwóch miejscach rozmieszczamy liczby ze zbioru {1,2}, na kolejnych trzech liczby ze zbioru {3,4,5}. Wyrazy w trzyosobowym ciągu można ułożyć na 3!-(
3*2!-2)=2 sposoby. Trójka zaznaczona na niebiesko bierze się stąd, że mamy w tym przypadku trzy elementy, które nie mogą znaleźć się na konkretnej pozycji - od tego odjąć trzeba jeszcze 2, bo tyle trójelementowych kombinacji policzonych byłoby podwójnie.
Liczby ze zbioru {1,2} można rozmieścić na pierwszych dwóch miejscach na jeden tylko sposób, więc tutaj mamy 2*1=2 możliwości.
Podsumowując, są 24+18+2=44 takie kombinacje, w których nikt nie trafia do swojego pokoju, przy 120 możliwych. 44/120 = 11/30, tak jak w odpowiedzi. Jeżeli moje rozwiązanie jest chaotyczne i czegoś nie rozumiesz, to pytaj.