Vad är en permutation?
En permutation är ett urval där ordningen spelar roll. Om tio löpare tävlar och vi frågar hur pallen kan se ut, är det skillnad på om Anna vinner och Bo kommer tvåa eller tvärtom. Antalet sätt att fylla platser i ordning med olika saker skrivs och kallas nPr på räknaren. När ordningen inte spelar roll handlar det i stället om kombinationer.
Formeln och varför den stämmer
Formeln följer direkt av multiplikationsprincipen. Första platsen kan fyllas på sätt. När den är tagen återstår kandidater till nästa plats, och så vidare tills alla platser är fyllda. Skrivet med fakultet blir det delat med , eftersom de sista faktorerna förkortas bort.
Ska alla saker ordnas är , och då blir svaret helt enkelt . Fem böcker på en hylla kan stå i 120 olika ordningar.
Exempel: pallplatser
Tio löpare tävlar om guld, silver och brons. Guldet kan gå till 10 löpare, silvret till 9 av de återstående och bronset till 8. . Hade vi bara frågat vilka tre som når pallen, utan att bry oss om placeringen, hade det blivit 120 möjligheter. Skillnaden är en faktor , antalet sätt att ordna tre personer.
Permutationer med upprepning
När samma sak får väljas flera gånger kan varje plats fyllas på sätt oavsett vad som valts tidigare. Då blir antalet . En PIN-kod med fyra siffror har = 10 000 möjligheter, så chansen att gissa rätt på första försöket är 1 på 10 000. En kod med tre bokstäver från ett alfabet med 26 bokstäver ger = 17 576 möjligheter. Hur snabbt sådana tal växer med fler positioner visar bitvärdeskalkylatorn, där varje bit har två möjliga värden.
Bokstäver i ett ord
Hur många olika ord kan bildas av bokstäverna i MATTE? Fem bokstäver kan ordnas på sätt, men de två T:na går att byta plats på utan att ordet ändras. Varje ord har därför räknats två gånger, och svaret blir = 60.
Allmänt delar man med fakulteten av antalet för varje bokstav som upprepas. MISSISSIPPI har 11 bokstäver: ett M, fyra I, fyra S och två P. Antalet ordningar blir = 34 650. Det kallas permutationer av en mängd med upprepade element, eller multinomialkoefficient. Kalkylatorn räknar själv hur många gånger varje bokstav förekommer och visar det i en tabell.
Vanliga fel
- Att använda permutationer när ordningen inte spelar roll. Ett lag på fem spelare är en kombination, men fem spelare med bestämda positioner är en permutation.
- Att glömma upprepade bokstäver och få ett för stort svar.
- Att räkna när varje sak bara kan användas en gång. Fyra olika siffror i en kod ger , inte 10 000.
- Att räkna ut stora fakulteter och dela dem. är bara .
Typiska uppgifter
En förening ska välja ordförande, sekreterare och kassör bland 12 medlemmar. Posterna är olika, så ordningen spelar roll: . Ska samma förening välja en styrelse på tre personer utan bestämda poster blir det i stället .
En annan typ har villkor. På hur många sätt kan fem personer ställa sig i kö om två av dem vill stå bredvid varandra? Behandla paret som en enhet. Då finns fyra enheter som kan ordnas på sätt, och paret kan stå i två ordningar sinsemellan. Svaret blir . Uppgifter med villkor som "inte bredvid varandra" löses ofta via motsatsen: alla ordningar minus de där de står bredvid varandra, .
Permutationer används också för sannolikheter. Chansen att tio löpare råkar komma i exakt startnummerordning är 1 på . Grunderna i att räkna gynnsamma och möjliga utfall finns i sannolikhetskalkylatorn. Hur ordningen på kort påverkar chanserna i kortspel visar kortlekskalkylatorn, och hur antalet lyckade försök fördelar sig visar binomialfördelningen.
Permutationer i vardagen
Ordning spelar roll i fler situationer än man tror: turordningen i ett brädspel, startfältet i ett lopp, schemat för vem som diskar vilken dag eller vilken ordning låtarna spelas i. Fyra personer som turas om att diska en dag var kan fördela de fyra dagarna på sätt. Lösenord är ett annat exempel. Varje extra tecken multiplicerar antalet möjligheter med antalet tillåtna tecken, och därför gör ett längre lösenord mer nytta än ett krångligt kort. Namn är ett populärt exempel att prova: skriv ditt eget namn i kalkylatorn och se hur många omkastningar det ger. Vill du veta när namnet har namnsdag finns namnsdagskalkylatorn.
Så gör du på räknaren
- Använd funktionen nPr, som på många räknare ligger under SHIFT eller i en meny för sannolikhet. 10 nPr 3 = ger 720.
- Med upprepning: använd upphöjt till. 10 ^ 4 = ger 10 000.
- För ord med upprepade bokstäver: 11! ÷ (4! × 4! × 2!) = ger 34 650.
Fler kalkylatorer om urval och slump finns bland kalkylatorerna för sannolikhet och kombinatorik och på matematiksidan.