ගණන් කිරීමේ මූලධර්ම සහ ක්‍රමාරෝපිත

ඒකකය 24 · සංකරණ හා සංයෝජන

ආකලන නියමය සහ ගුණන මූලධර්මය මගින් ප්‍රතිඵල ගණන් කර, ක්‍රමාරෝපිත $n!$ සහ එහි සහානුයාත සම්බන්ධය $n! = n\,(n-1)!$ භාවිත කරන ආකාරය.

ගණන් කිරීම ප්‍රවේශමෙන් කළ යුත්තේ ඇයි

"විවිධ ක්‍රම කීයකින් ... කළ හැකි ද?" යනුවෙන් බොහෝ ගැටලු අසනු ලැබේ. ක්‍රම දහස් ගණනක් ඇති විට ඒ සියල්ල ලැයිස්තුගත කිරීම ප්‍රායෝගික නොවේ; එබැවින් නීති කිහිපයක් භාවිත කෙරේ. ඒවා ගණන් කිරීමේ මූලධර්ම වන අතර, සංකරණ සහ සංයෝජන සියල්ල ම ගොඩනැගෙන්නේ ඒවා මත ය.

ගුණන මූලධර්මය

ඇඳුම් කට්ටලයක් යනු කමිසයක් සහ කලිසමක් යැයි සිතන්න. කමිස $3$ ක් සහ කලිසම් $4$ ක් ඇති විට, සෑම කමිසයක් ම කලිසම් $4$ න් ඕනෑම එකක් සමඟ ඇඳිය හැකි බැවින් ඇඳුම් කට්ටල $3 \times 4 = 12$ ක් ඇත.

ගුණන මූලධර්මය. කාර්යයක් පියවර කිහිපයකින් කරන්නේ නම් සහ පළමු පියවර ක්‍රම $m_1$ කින් ද, (පළමු පියවර කළ ආකාරය කුමක් වුව) දෙවන පියවර ක්‍රම $m_2$ කින් ද, මෙසේ $k$ වන පියවර ක්‍රම $m_k$ කින් ද කළ හැකි නම්, මුළු කාර්යය ක්‍රම $$m_1 \times m_2 \times \cdots \times m_k$$ කින් කළ හැකි ය. පියවර සියල්ල ම කළ යුතු විට ("සහ") මෙය භාවිත කරන්න.

ආකලන නියමය

$A$ නගරයේ සිට $B$ නගරයට විවිධ බස් රථ $3$ කින් හෝ විවිධ දුම්රිය $2$ කින් යා හැකි යැයි සිතන්න. ඔබ බසයක් හෝ දුම්රියක් එකක් පමණක් භාවිත කරන බැවින්, ක්‍රම $3 + 2 = 5$ ක් ඇත.

ආකලන නියමය. කාර්යයක් ක්‍රම $m$ කින් හෝ වෙනත් ක්‍රම $n$ කින් කළ හැකි නම් සහ කිසිම ක්‍රමයක් දෙකෙහි ම ගණන් නොවේ නම්, ක්‍රම $m + n$ ක් ඇත. අවස්ථා එකවර සිදු විය නොහැකි විකල්ප ("හෝ") වන විට මෙය භාවිත කරන්න.

උදාහරණය: $3$-ඉලක්කම් සංඛ්‍යා ($100$ සිට $999$ දක්වා) කොපමණ ද? සියය ස්ථානයේ ඉලක්කම $1,\dots,9$ න් ඕනෑම එකක් විය හැකි ය ($0$ මුලින් තැබිය නොහැකි නිසා ක්‍රම $9$ කි). දහය ස්ථානයේ ඉලක්කම $0,\dots,9$ න් ඕනෑම එකක් (ක්‍රම $10$) වන අතර ඒකක ස්ථානයේ ඉලක්කම ද එසේ ම ය (ක්‍රම $10$). ගුණන මූලධර්මයෙන් සංඛ්‍යා $9 \times 10 \times 10 = 900$ ක් ඇත.

උදාහරණය: ඉලක්කම් දෙක ම ඔත්තේ හෝ ඉලක්කම් දෙක ම ඉරට්ටේ වූ $2$-ඉලක්කම් සංඛ්‍යා කොපමණ ද? දෙක ම ඔත්තේ: $5 \times 5 = 25$ සංඛ්‍යා. දෙක ම ඉරට්ටේ: දහය ස්ථානය $2,4,6,8$ (ක්‍රම $4$) සහ ඒකක ස්ථානය $0,2,4,6,8$ (ක්‍රම $5$) වන බැවින් සංඛ්‍යා $20$ කි. කිසිදු සංඛ්‍යාවක් ලැයිස්තු දෙකේ ම නොමැති බැවින්, ආකලන නියමයෙන් $25 + 20 = 45$.

ක්‍රමාරෝපිත

පේළියක ද්‍රව්‍ය පිළියෙල කිරීමේ දී අනුයාත නිඛිලවල ගුණිත ලැබේ. $n \in \mathbb{Z}^+$ සඳහා $n$ හි ක්‍රමාරෝපිතය $$n! = n(n-1)(n-2)\cdots 3 \times 2 \times 1$$ ලෙස අර්ථ දැක්වේ. එබැවින් $1! = 1$, $2! = 2$, $3! = 6$, $4! = 24$, $5! = 120$, $6! = 720$, $7! = 5040$. තවද $0! = 1$ ලෙස නිර්වචනය කෙරේ.

සහානුයාත සම්බන්ධය මෙසේ ය: $$n! = n,(n-1)! \qquad (n \ge 1).$$ $n = 1$ ආදේශ කළ විට $1! = 1 \times 0!$ ලැබෙන බැවින් $0! = 1$ යනු සාධාරණ නිර්වචනයකි. මෙයින් ලැබෙන ප්‍රයෝජනයක් නම් දිගු පොදු කොටස කැපී යාම ය: $$\frac{n!}{(n-3)!} = n(n-1)(n-2), \qquad \frac{10!}{7!} = 10 \times 9 \times 8 = 720.$$ $10!$ සහ $7!$ සම්පූර්ණයෙන් ගණනය නොකරන්න; පළමුව කපා හරින්න.

උදාහරණය: $\dfrac{10!}{7!,3!}$ අගය සොයන්න. $10! = 10 \times 9 \times 8 \times 7!$ ලෙස ලියන්න; එවිට $\dfrac{10!}{7!,3!} = \dfrac{10 \times 9 \times 8}{3 \times 2 \times 1} = \dfrac{720}{6} = 120$.

උදාහරණය: $n! + (n+1)! = n!,(n+2)$ බව පෙන්වන්න. $(n+1)! = (n+1),n!$ භාවිත කරන්න. එවිට $n! + (n+1)! = n!,[1 + (n+1)] = n!,(n+2)$.

Exam tip: ක්‍රමාරෝපිත සමීකරණ සහ සාධනවල දී ප්‍රසාරණය නොකර, ඉහත $n!,(n+2)$ හි මෙන් ඇති කුඩාම ක්‍රමාරෝපිතය පොදු සාධකයක් ලෙස ගන්න. $n \in \mathbb{Z}^+$ (හෝ $n \ge 0$) බව සෑම විට සිතට ගෙන, ක්‍රමාරෝපිතයක් ඍණ සංඛ්‍යාවක් මත පිහිටන ඕනෑම විසඳුමක් ඉවත දමන්න.

සීමා සහිත ගණන් කිරීම

එක් ස්ථානයකට කොන්දේසියක් ඇති විට, මුලින් එය පුරවා, ඉන් පසු ඉතිරි නිදහස් ස්ථාන පුරවන්න.

උදාහරණය: $1,2,3,4,5,6$ ඉලක්කම්වලින් ඉලක්කමක් නැවත නොයොදා $4$-ඉලක්කම් ඉරට්ටේ සංඛ්‍යා කොපමණ සෑදිය හැකි ද? මුලින් ඒකක ඉලක්කම පුරවන්න: $2, 4$ හෝ $6$ නිසා ක්‍රම $3$ කි. ඉන්පසු දහස් ස්ථානයට තෝරාගැනීම් $5$ ක්, සියය ස්ථානයට $4$ ක්, දහය ස්ථානයට $3$ ක් ඉතිරි වේ. මුළු ගණන $3 \times 5 \times 4 \times 3 = 180$.