Técnicas de conteo

Probabilidad y estadistica...

Unidad 1 Tecnicas de conteo
Subtemas
*Principio aditivo
*Principio multiplicativo
*Notacion factorial
*Permutaciones
*Combinaciones
*Diagrama de arbol
*Teorema del Binomio

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1. “Técnicas de Conteo” Unidad 1 Equipo: 6 INSTITUTO TECNOLOGICO DE VILLAHERMOSA Materia: Probabilidad y Estadística Carrera: Ingeniería En Sistemas Computacionales Maestra: Ana Laura Fernández Mena Integrantes: Gerardo Emilio Hidalgo García José Carmen Carrera Álvarez Perla Cristel López Oliveros Jesús Francisco García López José del Carmen Rivas De la Cruz

2. “Técnicas de Conteo” Las técnicas de conteo son aquellas que son usadas para enumerar eventos difíciles de cuantificar. Se les denomina técnicas de conteo a: las combinaciones, permutaciones y diagrama de árbol, las que a continuación se explicarán y hay que destacar que éstas nos proporcionan la información de  todas las maneras posibles en que ocurre un evento determinado.

3. Ejemplificación del uso de Técnicas de Conteo Suponga que se encuentra al final de una línea de ensamble final de un producto y que un supervisor le ordena contar los elementos de un lote que se ha manufacturado hace unas horas y del que se desconoce el número de productos que lo constituyen, de inmediato usted empezará a contar un producto tras otro y al final informará al supervisor que son, 48, 54 u otro número cualquiera. Ahora suponga que ese mismo supervisor le plantea la siguiente pregunta: ¿cuántas muestras o grupos será posible formar con los productos del lote, si las muestras o grupos a formar son de ocho elementos cada una de ellas?

4. Ejemplificación del uso de Técnicas de Conteo En el primer caso el cuantificar los elementos del lote no presenta dificultad alguna para la persona encargada de hacerlo, pero cuando se le hace el segundo planteamiento, al tratar de formar las muestras o grupos de ocho elementos la persona encargada empezará a tener dificultad para hacerlo, en casos como este es necesario hacer uso de las técnicas de conteo para cuantificar los elementos del evento en cuestión (el número de muestras posibles a formar de ocho elementos).

5. Principio Aditivo Si se desea llevar a efecto una actividad, la cuál tiene formas alternativas para ser realizada, donde la primera de esas alternativas puede ser realizada de M maneras o formas, la segunda alternativa puede realizarse de N maneras o formas y la última de las alternativas puede ser realizada de W maneras o formas, entonces esa actividad puede ser llevada  a cabo de,                            M + N + .........+ W    Maneras o formas.  

6. Ejemplos: Una persona desea comprar una computadora, las cuales hay en tres marcas TOSHIBA, HP y LENOVO. TOSHIBA tiene dos capacidades de memoria RAM (2 y 4 GB) y tres colores diferentes, la HP tiene tres capacidades de memoria RAM (2,6 y8 GB) y cuatro colores diferentes, y la marca LENOVO tiene una capacidad de memoria RAM (4 GB) y dos colores diferentes. ¿Cuantas maneras tiene esta persona de comprar una computadora? M = 2*3 = 6 N = 3*4 = 12 W = 1*2 = 2 M + N + W = 20 M aneras de comprar una computadora.

7. Ejemplos: Una persona de la ciudad de México desea visitar un rancho que se encuentra en un municipio del estado de Oaxaca, Si para ir de la ciudad de México al estado de Oaxaca se puede ir en avión o en autobús, después para ir al municipio se podría trasladar en taxi, camioneta o autobús(ADO), posteriormente como el rancho está a 10 minutos del municipio, él podría llegar al rancho en bicicleta, motocicleta o en caballo . ¿De cuantas maneras podrá llegar al rancho ? M = 1*3*3 = 9 N = 1*3*3 = 9 M + N = 18 Maneras de llegar al rancho.

8. Un estudiante que está terminando su bachillerato, debe decidir si estudia en el Instituto Tecnológico de Villahermosa o en la UJAT. Si decide estudiar en el Tecnológico, tendrá que decidir si estudia Ing. en Sistemas Computacionales, Ing. Mecánica o Ing. Electrónica. Si decide estudiar en la UJAT, tendrá que decidir si estudia Ing. Civil, Ing. Meca trónica, Ing. Química o Licenciado en Física. ¿Cuántas opciones tiene para elegir su carrera? , considerando que no puede estudiar 2 carreras al mismo tiempo . Solución: Si decide estudiar en el Instituto Tecnológico de Villahermosa, tendrá 3 opciones, pero si decide estudiar en la UJAT, tendrá 4 opciones .  Aplicando el Principio Aditivo, obtenemos M + N M = 3 N = 4 M + N = 3 + 4 = 7 Opciones diferentes. Ejemplos:

9. Ejemplos: Una persona desea comprar una lavadora de ropa, para lo cuál ha pensado que puede seleccionar de entre las marcas Whirpool, Easy y General Electric, cuando acude a hacer la compra se encuentra que la lavadora de la marca Whirpool se presenta en dos tipos de carga ( 8 u 11 kilogramos), en cuatro colores diferentes y puede ser automática o semiautomática, mientras que la lavadora de la marca Easy, se presenta en tres tipos de carga (8, 11 o 15 kilogramos), en dos colores diferentes y puede ser automática o semiautomática y la lavadora de la marca General Electric, se presenta en solo un tipo de carga, que es de 11 kilogramos, dos colores diferentes y solo hay semiautomática. ¿ Cuántas maneras tiene esta persona de comprar una lavadora? Solución : M = Número de maneras de seleccionar una lavadora Whirpool. N = Número de maneras de seleccionar una lavadora de la marca Easy. W = Número de maneras de seleccionar una lavadora de la marca General Electric.   M = 2 x 4 x 2 = 16  N = 3 x 2 x 2 = 12 W = 1 x 2 x 1 = 2 M + N + W = 16 + 12 + 2 = 30 maneras de seleccionar una lavadora  

10. Principio Multiplicativo Si se desea realizar una actividad que consta de r pasos, en donde el primer paso de la actividad a realizar  puede ser llevado a cabo de N 1  maneras o formas, el segundo paso de N 2 maneras o formas y el r- ésimo paso de N r  maneras o formas, entonces esta actividad puede ser llevada a efecto de:                                          N 1  x N 2  x ..........x   N r   maneras o formas   El principio multiplicativo implica que cada uno de los pasos de la actividad deben ser llevados a efecto, uno tras otro.  

11. Ejemplos: Una persona desea construir su casa, para lo cuál considera que puede construir los cimientos de su casa de cualquiera de dos maneras (concreto o block de cemento), mientras que las paredes las puede hacer de adobe, adobón o ladrillo, el techo puede ser de concreto o lámina galvanizada y por último los acabados los puede realizar de una sola manera. ¿cuántas maneras tiene esta persona de construir su casa?   Solución: Considerando que r = 4 pasos N 1 = maneras de hacer cimientos = 2 N 2 = maneras de construir paredes = 3 N 3 = maneras de hacer techos = 2 N 4 = maneras de hacer acabados = 1 N 1  x N 2  x N 3  x N 4  = 2 x 3 x 2 x 1 = 12 Maneras de construir la casa.

12. Ejemplos: Una persona desea construir su casa, para lo cuál considera que puede construir los cimientos de su casa de cualquiera de dos maneras (concreto o block de cemento), mientras que las paredes las puede hacer de adobe, adobón o ladrillo, el techo puede ser de concreto o lámina galvanizada y por último los acabados los puede realizar de una sola manera. ¿cuántas maneras tiene esta persona de construir su casa?   Solución: Considerando que r = 4 pasos N 1 = maneras de hacer cimientos = 2 N 2 = maneras de construir paredes = 3 N 3 = maneras de hacer techos = 2 N 4 = maneras de hacer acabados = 1 N 1  x N 2  x N 3  x N 4  = 2 x 3 x 2 x 1 = 12 Maneras de construir la casa.

13. Ejemplos: ¿ Cuántas placas para automóvil pueden ser diseñadas si deben constar de tres letras seguidas de cuatro números, si las letras deben ser tomadas del abecedario y los números de entre los dígitos del 0 al 9?, a. Si es posible repetir letras y números, b. No es posible repetir letras y números, c. ¿Cuántas de las placas diseñadas en el inciso b empiezan por la letra D y empiezan por el cero?, d. ¿ Cuantas de las placas diseñadas en el inciso b empiezan por la letra D seguida de la G?.   Solución :   a.   Considerando 26 letras del abecedario y los dígitos del 0 al 9   26 x 26 x 26 x 10 x 10 x 10 x 10 = 75,760,000 Placas para automóvil que es posible diseñar.   b.        26 x 25 x 24 x 10 x 9 x 8 x 7 = 78,624,000 Placas para automóvil.   c.        1 x 25 x 24 x 1 x 9 x 8 x 7 = 302,400 Placas para automóvil.   d.        1 x 1 x 24 x 10 x 9 x 8 x 7 = 120,960 Placas para automóvil.

14. Ejemplos: ¿ Cuántos números telefónicos es posible diseñar, los que deben constar de seis dígitos tomados del 0 al 9?, a. Considere que el cero no puede ir al inicio de los números y es posible repetir dígitos, b. El cero no debe ir en la primera posición y no es posible repetir dígitos, c. ¿Cuántos de los números telefónicos del inciso b empiezan por el número siete?, d. ¿Cuántos de los números telefónicos del inciso b forman un número impar?.   Solución:   a.        9 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 900,000 N úmeros telefónicos.   b.        9 x 9 x 8 x 7 x 6 x 5 = 136,080 Números telefónicos.   c.        1 x 9 x 8 x 7 x 6 x 5 = 15,120 Números telefónicos.   d.        8 x 8 x 7 x 6 x 5 x 5 = 67,200 Números telefónicos.

15. Notación Factorial… ¿Qué es notación? ¿Qué es factorial? El producto de numero enteros positivos desde 1 hasta n, se emplea con mucha frecuencia en Matemáticas, y lo denotaremos por el símbolo n!.

16. Notación Factorial… Notación factorial: es el producto de n entero positivo hasta 1 . n! = n (n-1)*(n-2)*(n-3)*«.*3*2*1   En algunos problemas de matemáticas se nos presentan multiplicaciones de números naturales sucesivos tal como: 4 x 3 x 2 x 1 = 24; 3 x 2 x 1 = 6; 2 x 1 = 2 . Es decir: 4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24 3! = 3 x 2 x 1 =  6 2! = 2 x 1 =  2

17. Ejercicio Multiplicación de factoriales. (4!) (3!) =  (4!) (3!) 4 x 3 x 2 x 1 = 24 3 x 2 x 1 = 6 (24) (6) = 144 (4!) = (3 !) =

18. Ejercicio División de factoriales.     = (6)(5) = 30

19. Ejercicio Hallar 6! Solución:  6!= 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 720 Así, 6! = 720.

20. Permutaciones ¿Qué es permutación? Una ordenación de un conjunto de n Objetos en un orden dado se llama permutación de los objetos (Tomados todos a la vez). Una ordenación de un numero r de dichos objetos r<=n en un orden dado se llama una permutación r o permutación de n objetos tomados r a la vez.

21. Permutaciones Una ordenación de un conjunto de n elementos se llama permutación. Dos permutaciones pueden contener los mismos elementos, pero difieren en el orden en que están colocados. 1 2 3 . . . n Ordenar  n  objetos es equivalente a tomar una caja con  n compartimentos y poner cada elemento en un compartimento en algún orden específico.  Existen 4 casos posibles de permutaciones:   Cuando se Tienen  n  Elementos Diferentes y se Toman Todos a la Vez   Si analizamos la caja con  n  compartimentos, observamos que la primer casilla se puede llenar de  n  formas diferentes, la segunda de ( n-1 ) formas, la tercera de ( n-2 ) formas, .  . , y la última casilla de sólo una forma. Aplicando el principio de multiplicación vemos que la caja se puede llenar de: n (n-1) (n-2) . . . 1 = n!      Formas   diferentes.

22. Permutaciones En este momento es conveniente recordar, para que haya mayor claridad, que el producto de los enteros positivos desde uno hasta  n  se denota con el símbolo  n!   y se lee “ n  factorial”. Así mismo, que por definición  0! = 1

23. Ejercicio Si se tienen 5 tarjetas numeradas 1, 2, 3, 4, 5 ¿De cuántas formas diferentes pueden ordenarse las 5 tarjetas?. Solución: Como las 5 tarjetas son diferentes y se tomen todas a la vez, entonces   = 5! = 120.

24. Ejercicio Si se tiene una obra literaria de 3 libros ¿De cuántas formas pueden acomodarse los libros en un librero?.   Solución:   Dado que se tienen tres libros diferentes y se toman los tres a la vez, entonces hay   = 3! = 6 formas de acomodar los libros en el librero.

25.   Cuando se tienen  n  Elementos Diferentes y se toman  r  a la Vez  

26. Fórmula De Permutaciones n ! ( n - r )! Permutaciones de n objetos tomados de r en r = n = Al número total de objetos o eventos ( donde  n  es el número de cosas que puedes elegir). r = Al número de objetos que se desea considerar ( eliges  r   al número de cosas que elegiste). n P r =

27. Ejercicio   ¿Cuántas cifras de 6 números pueden formarse con los dígitos del 1 al 9, si ningún dígito puede repetirse en una cifra? Solución: Se tienen 9 números diferentes y se desea encontrar las diferentes ordenaciones que se pueden tener con 6 cualesquiera de los dígitos.

28. Ejercicio Si tenemos 12 latas diferentes ¿De cuántas maneras pueden acomodarse 5 de ellas en un estante? Solución :  

29. ¿Qué son las Combinaciones? Una combinación es un arreglo donde el orden no es importante . La notación para las combinaciones es C( n,r ) que es la cantidad de combinaciones de “n” elementos seleccionados, “r” a la vez. Es igual a la cantidad de permutaciones de “n” elementos tomados “r” a la vez dividido por “r” factorial. Esto sería P( n,r )/r! en notación matemática. Formula: P (n, r) r!

30. Ejercicio Si se seleccionan cinco cartas de un grupo de nueve, ¿cuantas combinaciones de cinco cartas habría? Solución: La cantidad de combinaciones posibles sería: Formula: P (n, r) r! P (9,5 ) = (9*8*7*6*5) = 126 Combinaciones posibles . 5 ! (5*4*3*2*1)

31. Ejercicio ¿Cuántos equipos de voleibol se pueden formar a partir de 9 jugadores disponibles? Solución : Se requieren 6 jugadores para formar un equipo de voleibol, por lo que, en este caso se tiene que: n = 9 r = 6 de manera que :

32. Ejercicio ¿ Cuántos comités de 1 presidente y 3 vocales se pueden formar a partir de un grupo de 8 personas, las cuales pueden ocupar todas cualquier puesto ? Solución: Se requiere una sola persona, de entre las 8 disponibles, para ocupar el cargo de presidente, y 3 de entre las siete que restan para ocupar el puesto de vocal. Se trata de un problema de composición, ya que la combinación total (el comité) se compone a su vez de varias sub-combinaciones , por lo que, en este caso se tiene que: de manera que: Hay 280 maneras de formas del comité.

33. Ejercicios… a . Si se cuenta con 14 alumnos que desean colaborar en una campaña pro limpieza del Tec, cuantos grupos de limpieza podrán formarse si se desea que consten de 5 alumnos cada uno de ellos, b . si entre los 14 alumnos hay 8 mujeres, ¿cuantos de los grupos de limpieza tendrán a 3 mujeres?, c . ¿cuántos de los grupos de limpieza contarán con 4 hombres por lo menos?  

34. Solución: a . n = 14,  r = 5                                            14 C 5  = 14! / (14 – 5 )!5! = 14! / 9!5!                                          = 14 x 13 x 12 x 11 x 10 x 9!/ 9!5!                                          = 2002 grupos   Entre los 2002 grupos de limpieza hay grupos que contienen solo hombres, grupos que contienen solo mujeres y grupos mixtos, con hombres y mujeres.   b. n = 14 (8 mujeres y 6 hombres),           r = 5   En este caso nos interesan aquellos grupos que contengan  3 mujeres y 2 hombres                                              8 C 3 * 6 C 2   = (8! / (8 –3)!3!)*(6! / (6 – 2)!2!)                                                  = (8! / 5!3!)*(6! / 4!2!)                                                  = 8 x7 x 6 x 5 /2!                                                  = 840 grupos con 3 mujeres y 2 hombres, puesto que cada grupo debe constar de 5 personas.

35. c. En este caso nos interesan grupos en donde haya 4 hombres o más   Los grupos de interés son = grupos con 4 hombres + grupos con 5 hombres          =  6 C 4 * 8 C 1     +      6 C 5 * 8 C  =  15 x 8   +   6 x 1 = 120 + 6 = 126

36. Diagrama de Árbol Conceptos A) Un diagrama de árbol es el dibujo que se usa para enumerare todos los resultados posibles de una serie de experimentos en donde cada experimento puede en un numero finito de maneras.  B)Un diagrama de árbol es una representación gráfica de un experimento que consta de r pasos, donde cada uno de los pasos tiene un número finito de maneras de ser llevado a cabo.

37. Ejercicio José debe ir desde su casa al cine, pero antes debe pasar por la casa de un amigo. Para ir desde su casa a la de su amigo, le sirven tres ómnibus y para ir desde la casa de su amigo al cine le sirven solo dos. ¿ Cómo se puedes representar gráficamente esta situación?

38. La situación anterior se podría representar utilizando un diagrama de árbol, como lo muestra la siguiente imagen: Podemos ver en el diagrama que José tiene exactamente seis formas de combinar los ómnibus . Fíjate que para ir a la casa de su amigo le sirven tres ómnibus y para ir desde ahí hasta el cine le sirven dos.

39. En general, puede decirse que si un evento  A  se puede hacer de  m  maneras y un evento  B  se puede hacer de  n  maneras, entonces existen  m · n  formas de realizar  A  y a continuación realizar  B . Esto se conoce como el  principio multiplicativo  y se puede generalizar a más de dos procedimientos. Teniendo en cuenta el ejemplo anterior, podemos ver también que las posibles combinaciones de ómnibus que tiene José son:

40. 1.Un médico general clasifica a sus pacientes de acuerdo a: su sexo (masculino o femenino), tipo de sangre (A, B, AB u O) y en cuanto a la presión sanguínea (Normal, Alta o Baja). Mediante un diagrama de árbol diga en cuantas clasificaciones pueden estar los pacientes de este médico?  Ejercicios…

41. Solución:

42. Ejercicios… 2) Un hombre tiene tiempo de jugar ruleta cinco veces como máximo, él empieza a jugar con un dólar, apuesta cada vez un dólar y puede ganar o perder en cada juego un dólar, él se va a retirar de jugar si pierde todo su dinero, si gana tres dólares (esto es si completa un total de cuatro dólares) o si completa los cinco juegos, mediante un diagrama de árbol, diga cuántas maneras hay de que se efectué el juego de este hombre.

43. Solución:

44. Teorema del Binomio *CONCEPTO DEL TEOREMA DEL BINOMIO * El teorema del binomio, también llamado binomio de  Newton, expresa la enésima  potencia de un binomio como un polinomio. El desarrollo del binomio  ( a + b)^n posee singular importancia ya que aparece con mucha frecuencia en Matemáticas y posee diversas aplicaciones en otras áreas del conocimiento. FÓRMULA GENERAL DEL BINOMIO  Sea un binomio de la forma (a +b). Si a este binomio se le multiplica sucesivamente por si mismo se obtienen las siguientes potencias: 

45. Solución:

46. De lo anterior, se aprecia que: a) El desarrollo de (a + b)^n tiene  n +1 términos. b) Las potencias de  a empiezan con  n en el primer término y van disminuyendo en cada término, hasta cero en el último. c) Las potencias de  b empiezan con exponente cero en el primer término y van aumentando en uno con cada término, hasta  n en el último. d) Para cada término la suma de los exponentes de  a y  b es  n . e) El coeficiente del primer término es uno y el del segundo es  n .  f) El coeficiente de un término cualquiera es igual al producto del coeficiente del término anterior por el exponente de  a dividido entre el número que indica el orden de ese término.  g) Los términos que equidistan de los extremos tienen coeficientes iguales.

47. Ejercicio Obtener el desarrollo de 2( x −5y)^4 Solución Haciendo a = 2 x y b = −5y Aplicando la fórmula se tiene:

48. Ejercicio

49. Bibliografías Libro utilizado: Probabilidad y Estadística Autor: Octavio Sánchez Corona Segunda edición Editorial: McGraw-Hill P á ginas Web: http:// www.matematicaytrenes.cl/apunteProbabilidades.PDF http://www.itch.edu.mx/academic/industrial/sabaticorita/_ private/02Multiplicativo.htm http://www.fic.umich.mx/~ lcastro/combinaciones.pdf http :// www.ceibal.edu.uy/userfiles/P0001/ObjetoAprendizaje/HTML/Principio%20multiplicativo_Silvana%20Realini_S.elp/principio_multiplicativo.html http:// probabilidadyestadisticaitsav.blogspot.mx/2012/05/13-notacion-factorial.html www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r62676.DOC http:// www.disfrutalasmatematicas.com/numeros/factorial.html http://matematica1.com/category/factorial /

50. Bibliografías Páginas Web: http :// probabilidadyestadisticaitsav.blogspot.mx/2012/05/14-permutaciones.html http:// estadisticadulce.blogspot.mx/2010/09/combinaciones-y-permutaciones.html http://www.fic.umich.mx/~ lcastro/permutaciones%20sin.pdf http://www.fic.umich.mx/~ lcastro/combinaciones.pdf http:// recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esomatematicas/1quincena12/1quincena12.pdf http :// www.ceibal.edu.uy/userfiles/P0001/ObjetoAprendizaje/HTML/Principio%20multiplicativo_Silvana%20Realini_S.elp/diagrama_de_rbol.html http://www.itch.edu.mx/academic/industrial/sabaticorita/_ private/09Digramas%20de%20arbol.htm http://probabilidadyestadisticaitsav.blogspot.mx/2012/05/17-teorema-del-binomio.html