INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Documentos relacionados
INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

10 opções. 10 opções. 9 opções. 22 opções. 23 opções

INE0003 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Análise Combinatória. Matemática Discreta. Prof Marcelo Maraschin de Souza

Análise Combinátorio. 1 - Introdução. 2 - Fatorial

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Contagem e Combinatória Elementar

10. Fatorial e Análise combinatória

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Cálculo Combinatório

Breve revisão de Análise Combinatória

Métodos Estatísticos Básicos

Combinatória II Continuação

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Análise Combinatória

8 ANÁLISE COMBINATÓRIA E

Sumário. 2 Índice Remissivo 9

COMBINATÓRIA ELEMENTAR BASEADO EM TOWNSEND (1987), CAP. 2

Análise Combinatória e Probabilidade

COMBINATÓRIA ELEMENTAR BASEADO EM TOWNSEND (1987), CAP. 2 O QUE É COMBINATÓRIA

INE Fundamentos de Matemática Discreta para a Computação

Métodos de contagem. Francimário Alves de Lima. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 6 de agosto de 2014

Oi, Ficou curioso? Então conheça nosso universo.

CAPÍTULO 2 ANÁLISE COMBINATÓRIA

INE0003 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Raciocínio Lógico Matemático e Analítico

Programa Combinatória Aritmética Racional MATEMÁTICA DISCRETA. Patrícia Ribeiro. Departamento de Matemática, ESTSetúbal 2018/ / 52

Curso: Ciência da Computação Turma: 4ª Série. Probabilidade e Estatística. Aula 2

1 Análise combinatória

Matemática Régis Cortes ANÁLISE COMBINATÓRIA

Combinatória. Samuel Barbosa. 28 de março de 2006

Combinatória I. Sumário Introdução Princípios Básicos... 2

4. COMBINATÓRIA BÁSICA. Combinatória: ramo da matemática que trata de arranjos de objetos (configurações satisfazendo propriedades específicas).

AULA 5 - Independência, Combinatória e

Polinômios e o Problema de Contagem

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Probabilidade. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS E DE PETRÓLEO Prof. Regina Meyer Branski

Problemas de Teoria dos Números e Contagem - Aula 09

> Princípios de Contagem e Enumeração Computacional 0/19

Nem todos os problemas algorítmicos que podem ser resolvidos em princípio podem ser resolvidos na prática: os recursos computacionais requeridos

Princípios de contagem

Análise Combinatória com o Interpretador Hall Parte 2

Análise Combinatória e Probabilidade

Prof. Dr. Lucas Santana da Cunha de abril de 2018 Londrina

Mais Permutações e Combinações (grupo 2)

Contagem (2) Anjolina Grisi de Oliveira / CIn-UFPE. Centro de Informática Universidade Federal de Pernambuco

Fatorial de um número natural

Probabilidade & Estatística Elementos de Probabilidade (Capítulo 2)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE MATEMÁTICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE MATEMÁTICA PRODUTO DA DISSERTAÇÃO

Probabilidade Aula 02

Probabilidade. Objetivos de Aprendizagem. UFMG-ICEx-EST. Cap. 2 - Probabilidade Espaços Amostrais e Eventos. 2.1.

MA12 - Unidade 12. Paulo Cezar Pinto Carvalho. 28 de Abril de 2013 PROFMAT - SBM

ARRANJO OU COMBINAÇÃO?

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

1 Conjuntos, Números e Demonstrações

ANÁLISE COMBINATÓRIA

Disciplina: Prof. a Dr. a Simone Daniela Sartorio de Medeiros. DTAiSeR-Ar

Calculou as bases do trapézio corretamente: +3 pontos

MD Análise Combinatória 1

BCC402 Algoritmos e Programação Avançada Prof. Marco Antonio M. Carvalho Prof. Túlio Ângelo M. Toffolo 2011/1

Ciclo 2 Encontro 2 PERMUTAÇÕES E COMBINAÇÕES. Nível 3 PO: Márcio Reis 11º Programa de Iniciação Científica Jr.

Probabilidade I. Departamento de Estatística. Universidade Federal da Paraíba. Prof. Tarciana Liberal (UFPB) Aula 3 04/14 1 / 20

Referências e materiais complementares desse tópico

MATEMATICA PERMUTAÇÕES SIMPLES QUANTOS NÚMEROS, DE 3 ALGARISMOS DISTINTOS, PODEMOS FORMAR COM OS DÍGITOS 7, 8 E 9?

Matemática Discreta. Aula 06: Teoria dos Grafos. Tópico 01: Grafos e suas Representações. Observação

INE0003 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Princípio da inclusão e exclusão: Alguns Exemplos de Uso do Princípio da Inclusão e Exclusão

TE802 Processos Estocásticos em Engenharia. Informação sobre a disciplina Notes. Processos Estocásticos em Engenharia Conteúdo Notes.

MESTRADO PROFISSIONAL EM MATEMÁTICA EM REDE NACIONAL. ENQ Gabarito

Geometria Computacional

TE802 Processos Estocásticos em Engenharia. Informação sobre a disciplina. TE802 Conceitos Básicos de Teoria de Probabilidade. Evelio M. G.

Princípio da Multiplicação Gerando todas as palavras de um alfabeto. > Princípios de Contagem e Enumeração Computacional 0/18

Prova 1 PMR3201 Computação para Automação 1o. semestre 2016 Prof. Thiago de Castro Martins

Contagem II. Neste material vamos aprender novas técnicas relacionadas a problemas de contagem. 1. Separando em casos

Segunda Lista de Exercícios/Solução do professor

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA CONTAGEM OU PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO

COLEÇÃO DARLAN MOUTINHO VOL. 01 RESOLUÇÕES

Aula 1: Introdução ao curso

Lista 1 - PMR2300. Fabio G. Cozman 3 de abril de 2013

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA

Professor Luiz Henrique - Tarefa 06_07_08 e 09 RESUMO TEÓRICO - Fatorial

Análise Combinatória

Estatística: Aplicação ao Sensoriamento Remoto SER ANO Conceitos Básicos de Probabilidade

> Princípios de Contagem e Enumeração Computacional 1/13

Fabio G. Cozman, Thiago Martins 2017

OBMEP 2010 Soluções da prova da 2ª Fase Nível 1. Questão 1

ESTUDO DA ANÁLISE COMBINATÓRIA

Algoritmos para Gerar Permutações e Combinações em Ordem Lexicográfica

APOSTILA DE MATEMÁTICA

Introdução as Probabilidades e ao Cálculo Combinatório

Transcrição:

INE5403 FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA DISCRETA PARA A COMPUTAÇÃO PROF. DANIEL S. FREITAS UFSC - CTC - INE Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.1/20

4 - INTROD. À ANÁLISE COMBINATÓRIA 4.1) Arranjos (permutações) 4.2) Combinações 4.3) O Princípio do Pombal 4.4) Relações de Recorrência Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.2/20

ANÁLISE COMBINATÓRIA Técnicas para a contagem de conjuntos são importantes na Ciência da Computação. Especialmente na análise de algoritmos. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.3/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Resultado auxiliar: Teorema 1 ( Princípio da Multiplicação para a Contagem ): Suponha que duas tarefas devem ser executadas em seqüência: se há n 1 modos de executar a tarefa T 1 e se, para um destes modos, T 2 pode ser realizada de n 2 maneiras então a seqüência T 1 T 2 pode ser realizada de n 1 n 2 formas diferentes. Prova: cada escolha de método para T 1 resulta em um caminho diferente para a seqüência existem n 1 destes métodos para cada um deles, podemos escolher n 2 maneiras de realizar T 2 logo, no todo, serão n 1 n 2 opções para a seqüência T 1 T 2. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.4/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Ilustração (n 1 = 3 e n 2 = 4): modos possíveis para a tarefa 1 modos possíveis para a tarefa 2 modos possíveis para realizar a tarefa 1 e depois a tarefa 2 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.5/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Este teorema pode ser facilmente estendido... Teorema 2: suponha que as tarefas T 1, T 2,..., T k devem ser realizadas em seqüência: se T 1 pode ser realizada de n 1 maneiras, e para cada uma destas maneiras, T 2 pode ser realizada de n 2 maneiras, e para cada um dos n 1 n 2 modos de realizar T 1 T 2 em seqüência, T 3 pode ser realizada de n 3 maneiras, e assim por diante, então a seqüência T 1 T 2 T k pode ser realizada de exatamente n 1 n 2 n k modos. Prova: indução sobre k. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.6/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Exemplo: Um certo esquema de rotulagem para identificação de equipamentos consiste de uma letra seguida por 3 dígitos. Quantos identificadores distintos são possíveis, se for permitido que haja repetição? Solução: pelo princípio da multiplicação estendido, existem: 26 10 10 10 = 26000 possibilidades Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.7/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Exemplo: Seja A um conjunto com n elementos. Quantos subconjuntos A possui? Solução: cada subconjunto é formado por alguns dos n elementos de A a participação de cada elemento em um dado subconjunto pode ser representada como um 0 ou um 1 em um vetor de comprimento n ora, pelo princípio visto, existem: 2 } 2 {{ 2 } = 2 n n fatores modos de preencher o vetor e, portanto, 2 n subconjuntos de A. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.8/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Questão: Seja A qualquer conjunto com n elementos e 1 r n. Quantas seqüências diferentes de comprimento r podem ser formadas usando elementos de A se: (a) elementos na seqüência podem ser repetidos? (b) todos os elementos na seqüência devem ser distintos? Nota: qualquer seqüência de comprimento r pode ser formada pelo preenchimento de r caixas, em ordem, da esquerda para a direita: caixa 1 caixa 2 caixa 3 caixa r 1 caixa r Seja T i a tarefa: preencha a caixa i. Então, T 1 T 2 T r representa a formação da seqüência. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.9/20

QUESTÃO (CONTINUAÇÃO) Caso (a): para cada posição i, podemos copiar qualquer elemento de A ou seja, há sempre n modos de realizar cada tarefa então, pelo princípio da multiplicação estendido, o número de seqüências que podem ser formadas é: Teorema 3: n n n }{{} r fatores = n r Seja A um conjunto com n elementos e seja 1 r n. Então o número de seqüências de comprimento r que podem ser formadas com elementos de A, permitindo repetições, é n r. Exemplo: Quantas palavras de 3 letras podem ser formadas com letras do conjunto {a, b, y, z}, se for permitido repetição? Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.10/20

QUESTÃO (CONTINUAÇÃO) Caso (b): T 1 ainda pode ser realizada de n modos mas aí, qualquer que seja o escolhido, restam só (n 1) opções ou seja: há apenas (n 1) maneiras de realizar T 2 isto continua até vermos que T r pode ser realizada de (n (r 1)) = (n r + 1) modos portanto, pelo princípio da multiplicação, uma seqüência de r elementos distintos de A pode ser montada de n(n 1)(n 2) (n r + 1) modos Uma seqüência de r elementos distintos de A é chamada de arranjo (ou permutação) de A tomado r a r. Note que a quantidade destas seqüências depende apenas de n. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.11/20

QUESTÃO (CONTINUAÇÃO) Teorema 4: Se 1 r n, então o número de arranjos de n objetos tomados r a r é dado por: np r = n (n 1) (n 2) (n r + 1) = n! (n r)! Nota: na verdade, está fórmula vale para n 0 e 0 r n Exemplo: Seja A dado por {1, 2, 3, 4}. Alguns arranjos de A tomados 3 a 3: 124,421,341,243,... Nro total de arranjos de A tomados 3 a 3: 4P 3 = 4 3 2 = 24 Alguns arranjos de A tomados 2 a 2: 12,43,31,24,21,... Nro total de arranjos de A tomados 2 a 2: 4P 2 = 4 3 = 12 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.12/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Quando r = n, estamos contando todos os distintos arranjos de A em seqüências de comprimento n. Estas seqüências são chamadas de permutações. Número de permutações de A: np n = n! Exemplo: As possíveis permutações de A = {a, b, c} são: abc, acb, bac, bca, cab e cba. Note que o número destas permutações é 3! = 6. Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.13/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Exemplo: A consiste de todas as 52 cartas de um baralho. Assuma que elas foram embaralhadas e que foi distribuída uma mão de 5 cartas. Uma lista de cartas nesta mão, na ordem em que foram dadas, é um arranjo de A 5 a 5. Exemplos de mãos: A, 3, 5, 2, J 2, 3, 5, Q, K J, J, J, 4, 4 3, 2, A, J, 5 Note que a 1 a e a última mãos são arranjos diferentes. Quantidade destes arranjos: 52P 5 = 52! 47! = 52 51 50 49 48 = 311875200 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.14/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Exemplo: Quantas palavras com 3 letras distintas podem ser formadas das letras da palavra CASO? Solução: O número é 4 P 3 = 4! (4 3)! = 24 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.15/20

REVISÃO SOBRE ARRANJOS Exemplo: E se a palavra chave do exemplo anterior tivesse sido CASA? Solução: 4P 3 contaria como distntos alguns arranjos que não podem ser distinguidos: se rotularmos os dois As como A 1 e A 2 : A 1 SA 2 e A 2 SA 1 são dois dos arranjos que seriam contados mas, sem os rótulos, são a mesma palavra... Isto leva a um último exemplo a considerar: permutações com repetições limitadas... Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.16/20

PERMUTAÇÕES COM REPETIÇÕES LIMITADAS Exemplo (1/2): Quantos permutações distinguíveis existem com as letras da palavra BANANA? Solução: Começar rotulando os A s e os N s. Para B, A 1, N 1, A 2, N 2, A 3 existem 6! = 720 permutações. Só que algumas destas permutações são idênticas, exceto pela ordem em que os N s aparecem: exemplo: A 1 A 2 A 3 BN 1 N 2 e A 1 A 2 A 3 BN 2 N 1 de fato, as 720 podem ser listadas em pares que diferem apenas na ordem dos dois N s isto significa que, tirando os rótulos dos N s, restam apenas = 360 permutações distinguíveis 720 2 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.17/20

PERMUTAÇÕES COM REPETIÇÕES LIMITADAS Exemplo (2/2): Quantos permutações distinguíveis existem com as letras da palavra BANANA? Solução: De modo similar, notamos que estas 360 podem ser agrupadas em grupos de 3! = 6 que diferem apenas na ordem dos 3 A s um destes grupos de 6 seria: BNNA 1 A 2 A 3, BNNA 1 A 3 A 2, BNNA 2 A 1 A 3, BNNA 2 A 3 A 1, BNNA 3 A 1 A 2, BNNA 3 A 2 A 1 tirando os rótulos, estas 6 ficam, simplesmente: BN N AAA Portanto, existem 360 6 de BANANA. = 60 permutações distinguíveis das letras Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.18/20

PERMUTAÇÕES COM REPETIÇÕES LIMITADAS Teorema: O números de permutações distintas que pode ser formado com uma coleção de n objetos, aonde: o 1 o objeto aparece k 1 vezes o 2 o objeto aparece k 2 vezes etc... é dado por: n! k 1!k 2! k t! aonde: k 1 + k 2 + + k t = n Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.19/20

PERMUTAÇÕES COM REPETIÇÕES LIMITADAS Exemplo: O número de palavras distintas que podem ser formadas a partir das letras de MISSISSIP I é: 11! 1!.4!.4!.2! = 34650 Prof. Daniel S. Freitas - UFSC/CTC/INE/2007 p.20/20