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B. 2 aus 3 oder 6 aus 49; das wären Variationen (wenn es auf die Reihenfolge ankommt) bzw. Kombinationen (wenn die Reihenfolge egal ist wie beim Lotto)). Permutation mit / ohne Wiederholung Permutation ohne Wiederholung In dem obigen Beispiel waren alle 3 Kugeln durch die Nummerierung eindeutig unterscheidbar und dieses Modell wird als "Permutation ohne Wiederholung" bezeichnet und wie oben als Fakultät der Anzahl der Elemente berechnet. Permutation mit Wiederholung Beispiel: Permutation mit Wiederholung Wären die Kugeln in dem obigen Beispiel nicht eindeutig unterscheidbar, sondern wären z. 2 Kugeln schwarz und eine Kugel weiß, bezeichnet man dieses Modell als "Permutation mit Wiederholung". Wie viele Möglichkeiten gibt es, diese anzuordnen? Man kann die Möglichkeiten wieder abzählen: schwarz schwarz weiß schwarz weiß schwarz weiß schwarz schwarz Als Formel: 3! / (2! × 1! ) = 6 / 2 = 3 (Möglichkeiten der Anordnung). Dabei ist 3 die Anzahl der Kugeln, 2 die Anzahl der schwarzen Kugeln und 1 die Anzahl der weißen Kugeln.
Permutationen mit Wiederholung Dieser einfache Rechenweg funktioniert allerdings nur, wenn es sich um unterschiedliche Objekte handelt. Für den Fall, dass zwei oder mehrere Objekte gleich sind, müssen wir eine andere Berechnung vornehmen. Beispielsweise könnten die sechs Kugeln aus der Urne nicht alle eine unterschiedliche Farbe haben. Nehmen wir an, dass drei der sechs Kugeln rot sind. Die anderen drei Kugeln sind blau, grün und gelb. Dadurch, dass die Hälfte der Kugeln dieselbe Farbe haben, sinkt die Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten verschiedenfarbiger Kugeln. Um dennoch herauszufinden, wie viele Kombinationsmöglichkeiten existieren, berechnen wir zunächst alle Kombinationsmöglichkeiten, die möglich wären, wenn die sechs Kugeln verschiedenfarbig sind. Diese Zahl teilen wir nun durch das Produkt der Fakultäten der einzelnen Elemente. Was bedeutet in diesem Fall Elemente? 1. Element: drei rote Kugeln $(3! )$ 2. Element: eine blaue Kugel $(1! )$ 3. Element: eine grüne Kugel $(1! )$ 4.
Schritt: Einsetzen in die Formel: 3! : 2! = 3, wir haben also drei Möglichkeiten "manuelle" Überprüfung: ggr, grg, rgg (3 Möglichkeiten) Zusammenfassung der Kombinatorik Die Kombinatorik befasst sich mit der Anzahl von Anordnung von einer bestimmten Anzahl an Elementen mit oder ohne Berücksichtigung der Reihenfolge. Sind die Elemente unterscheidbar (und kommen diese nur einzeln vor) so spricht man von "ohne Wiederholung". Sind die Elemente hingegen nicht unterscheidbar, so spricht man von "mit Wiederholung", da jedes Element, dass bereits verwendet wurde, wieder verwendet werden kann. Kombination (mit Wiederholung) – Auswahl von k aus n Elementen – keine Reihenfolgenbeachtung Kombination (ohne Wiederholung) – Auswahl von k aus n Elementen – keine Reihenfolgenbeachtung Variation (mit Wiederholung) – Auswahl von k aus n Elementen – Reihenfolgenbeachtung: n k Variation (ohne Wiederholung) – Auswahl von k aus n Elementen – Reihenfolgenbeachtung: Permuation (mit Wiederholung) – Auswahl von n aus n Elementen – Reihenfolgenbeachtung: Permutation (ohne Wiederholung) – Auswahl von n aus n Elementen – Reihendolgenbeachtung: n!
Also ist unser Ergebnis 6!!! Unser Lernvideo zu: Permutation Beispiel 2 In einer Urne befinden sich fünf verschiedenfarbige Kugeln. Wie viele Möglichkeiten gibt es, die Kugeln in einem Kreis anzuordnen? Lösung ( 5 − 1)! = 4! = 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 24 Antwort: Es gibt 24 Möglichkeiten fünf verschiedenfarbige Kugeln in einem Kreis anzuordnen.
Für den zweiten gelben Apfel kommen nur noch 2 (3 – 1) Möglichkeiten in Betracht, da ja ein Platz durch den roten Apfel bereits belegt ist. Für den dritten Apfel ist es dagegen nur noch 1 (3 – 2) Möglichkeiten, da inzwischen durch die anderen beiden Äpfel zwei Plätze belegt sind. Nun kannst du den ersten roten Apfel nicht gleich auf den ersten Platz legen, sondern auf den zweiten und den zweiten roten Apfel auf den ersten Platz. So kannst die Äpfel in eine beliebige Reihenfolge bringen. Die Anzahl der möglichen Platzierungen (Permutationen) von diesen 3 Objekten kannst du auch berechnen. Dazu benötigst du die Fakultät einer Zahl, in diesem Fall die der Zahl 3. Die Fakultät wird durch ein Ausrufezeichen dargestellt und steht hinter der Zahl, beispielsweise 3!. Bei der Fakultät werden alle ganzen Zahlen zwischen der angegebenen Zahl und der Zahl 1 miteinander multipliziert. In deinem Beispiel lautet die Fakultät 3! = 3 · 2 · 1 = 6. Du hast bei diesen 3 Äpfel also 6 verschiedene Platzierungsmöglichkeiten bzw. Permutationen: Wie du jedoch sehen kannst, sind einige Reihen genau gleich, beispielsweise die erste und die dritte Reihe.
$\Large{\frac{n! }{k! }~=~\frac{5! }{3! \cdot 2! }~=~\frac{1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 4 \cdot 5}{(1\cdot 2 \cdot 3) \cdot (1\cdot 2)}~=~\frac{120}{12}~=~10}$ Es gibt $10$ Möglichkeiten. Beispiel Hier klicken zum Ausklappen Wie viele fünfstellige Ziffern gibt es, die dreimal die $3$ und zweimal die $4$ enthalten? $\Large{\frac{n! }{k! }~=~\frac{5! }{3! \cdot 2! }~=~\frac{1\cdot 2 \cdot 3 \cdot 4 \cdot 5}{(1\cdot 2 \cdot 3)\cdot (1\cdot 2)}~=~\frac{120}{12}~=~10}$ Es gibt $10$ Möglichkeiten. Teste dein neu erlerntes Wissen mit unseren Übungsaufgaben! Viel Erfolg!