На данном уроке мы познакомимся с действием умножение и узнаем, как это действие связано со сложением.

Решим следующую задачу:

Задача 1 (рис. 1)

В доме 5 этажей. На каждом этаже по 4 квартиры. Сколько квартир в этом доме?

Рис. 1. Иллюстрация к задаче 1

На рисунке (рис. 1) изображен такой дом. Чтобы узнать количество квартир в доме, нужно сложить квартиры, находящиеся на первом (4), втором (4), третьем (4), четвертом (4) и пятом (4) этажах.

4 + 4 + 4 + 4 + 4 = 20

В данном примере мы находим сумму одинаковых слагаемых. В математике это можно заменить другим действием - умножением. Мы заменим сумму произведением, мы сложили 5 раз по 4 квартиры - это можно записать как 4 · 5.

4 + 4 + 4 + 4 + 4 = 4 · 5 = 20

Ответ: в доме 20 квартир.

Задание 1

Потренируемся заменять сложение умножением и умножение сложением.

Рассмотрим пример: заменим сумму одинаковых слагаемых произведением (произведение - это результат умножения): 5 + 5 + 5 = . Слагаемое 5 повторяется 3 раза, поэтому сумму 5 + 5 + 5 можно заменить произведением 5 · 3.

5 + 5 + 5 = 5 · 3

Теперь рассмотрим обратный пример: необходимо произведение 8 · 2 представить в виде суммы одинаковых слагаемых. 8 · 2 - это 8 повторить 2 раза, то есть 8 + 8.

Посмотрим на выражение: 7 + 4 + 10 + 6 = и скажем, можно ли его заменить умножением.

В данном примере мы находим сумму не одинаковых, а разных слагаемых (первое слагаемое - 7, второе - 4, третье - 10, четвертое - 6). Значит, такую сумму заменить произведением нельзя, так как слагаемые не одинаковые. Мы можем только вычислить значение данного выражения. Выполним это удобным способом, для этого воспользуемся переместительным свойством сложения.

7 + 4 + 10 + 6 = 6 + 4 + 10 + 7 = 10 + 10 + 7 = 27

Задание 2

Составьте выражение, для того чтобы узнать, сколько кругов расположено на доске (рис. 2).

Рис. 2. Иллюстрация к задаче 2

Посмотрим внимательно: мы видим, что в каждом ряду 6 кругов (Важно, что количество кругов одинаковое). Выражение, которое поможет нам узнать общее количество кругов, - 6 + 6. Это сумма одинаковых слагаемых, значит, мы можем заменить ее произведением:

6 + 6 = 6 · 2 = 12

На данном уроке мы познакомились с действием умножения, а на следующем уроке мы научимся составлять выражения на умножение и находить их значение.

Смысл действия умножения состоит в том, что при умножении находится сумма одинаковых слагаемых. Первое число при умножении показывает, какое слагаемое повторяют несколько раз. Второе число при умножении показывает, сколько раз повторяют это слагаемое. Результат умножения показывает, какое число получается. Например:

Список литературы

1. Александрова Э.И. Математика. 2 класс. - М.: Дрофа, 2004.
2. Башмаков М.И., Нефёдова М.Г. Математика. 2 класс. - М.: Астрель, 2006.
3. Дорофеев Г.В., Миракова Т.И. Математика. 2 класс. - М.: Просвещение, 2012.

1. Festival.1september.ru ().
2. 86talsch-okt.edusite.ru ().
3. Prosv.ru ().
4. Nachalka.school-club.ru ().

Домашнее задание

Заменить в следующих выражениях сложение умножением:

а. 2 + 2 + 2 + 2 =

г. 9 + 9 + 9 + 9 + 9 + 9 =

Заменить в следующих выражениях умножение сложением.

1. Элементы комбинаторики. Правила умножения и сложения.

Комбинаторика – раздел математики, в котором изучаются задачи выбора элементов из заданного множества и расположения их в группы по заданным правилам, в частности задачи о подсчете числа комбинаций (выборок), получаемых их элементов заданного множества. В каждой из них требуется подсчитать число возможных вариантов осуществления некоторого действия, ответить на вопрос: «Сколькими способами?» Многие комбинаторные задачи могут быть решены с помощью следующих 2х важных правил, называемых соответственно правилами умножения и сложения.

Правило умножения .

Если из нек множ первый объект (элемент х) можно выбрать n1 способами и после каждого такого выбора второй объект (элем у) можно выбр n2 способами, то оба объекта (х и у) в указ порядке можно выбрать n1*n2 способами.

Это правило распр-ся на случай трех и более объектов.

Пример : сколько трехзначных чисел можно составить из цифр 1,2,3,4,5, если: а) числа не повт; б) числа могут повтор.

Решение: а) 1ую цифру выбираем 5мя способами, 2ую – 4мя, 3 – 3мя 5*4*3=60 способов

б) 5*5*5=125 сособов

Правило сложения

Если некот объект х можно выбр n1 способами, а объект у можно выбр n2 способами, причем первые и вторые выборы таковы, что они взаимно искл друг друга и не могут быть получены одновременно, то объект хUу (х или у) можно выбр n1+n2 способами.

Пример : Четыре города M,N,P,K соединены дорогами так, что из M в N ведут 5дорог, из N в K – 6 дорог, из M в P ведут 4 дороги, из P в К – 3 дороги.

Сколькими способами можно проехать из М в К?

Решение: Из М в К через N ведут 5*6=30 дорог, Из М в К через P ведут 4*3=12 дорог

Из М в К ведут 30+12=42 дороги.

2. Размещения, перестановки, сочетания.

Размещениями из n-элементов по m элементов в каждом называются такие комбинации, из которых каждая содержит m элементов из данных n элементов, и которые отличаются друг от друга порядком их следования, либо самими элементами.

Если элементы комбинации не повторяются.

Размещениями из n-элементов по m элементов с повторениями называются такие комбинации, в которых каждая содержит m элементов из данных n элементов, записанных в каком нибудь порядке, причем один и тот же элемент может входить в комбинацию более одного раза.

Размещения с повторениями обозначаются Ã и вычисляются по формуле:

Примеры в 1ом вопросе!

Перестановками из n-элементов называются такие комбинации, которые отличаются лишь порядком следования этих элементов.

Пример: Имеется 5 равных геом фигур: 3 желтых и 2 белых круга. Сколько различных узоров можно составить из этих кругов, располагая их в ряд?

Решение: Желтые круги будут повт 2! раз

Белые - 3! раз

Число разл узоров будет равно 5!/2!*3!=10

Перестанови, в которых хотя бы один элемент встречается более одного раза, называются перестановкам с повторениями.

Где

Сочетаниями из n-элементов по m элементов в каждом называются такие комбинации, каждая из которых состоит из m элементов, выбранных из данных n элементов, и которые отличаются друг от друга хотя бы одним элементом.

Пример: Сколькими способами можно выбрать 3 представителей учебной группы в студ совет, если в группе 25чел.

Сочетаниями из n-элементов по m с повторениями назыв такие комбинации, каждая из которых состоит из m элементов из данных n элементов, причем один и тот же элемент может входить в комбинацию более одного раза.

Обозначается – Č и вычисл по форм:

3. Бином Ньютона.

Бином Ньютона – это формула, представляющая выражение

в виде многочлена.

Она имеет вид:

Её можно записать иначе:

, где - число сочетаний из n элементов по k,

Известные формулы сокращенного умножения: квадрат суммы, квадрат разности, куб суммы, куб разности являются частными случаями бинома Ньютона.

Когда степень бинома невелика, коэффициенты многочлена могут быть получены с помощью треугольника Паскаля.

Любой элемент треугольника паскаля, распол в n-ой строке на k-ом месте выражает ,

Где отчет n ведется от 1, а отчет k ведется от 0.

Пример : Представить в виде многочлена

Решение:

Булевы функции. Определение. Примеры.

Алгебра логики, выстроенная в XIX веке, долго существовала как абстрактная, хотя и очень красивая наука. Но в середине XX века оказалось, что она имеет конкретное и очень важное применение в современной жизни. Булева алгебра в настоящее время служит основой для описания логики работы аппаратных и программных средств ЭВМ. Она ис-пользует логические переменные, которые принимают лишь два значения 0 и 1. Аналогично и ЭВМ использует лишь сигналы 0 и 1, воспринимая их как логические переменные.

Рассмотрим множество В = {0;1}.

Тогда В 2 = {(0;0),(0;1),(1;0),(1;1). Снимем разделительный к внутри каждой пары и уберём скобки. Тогда В 2 = {00, 01,10,11}. Аналогично В 3 = Вх В 2 ={000,001,010,011,100,101,110,111} и т. д.,

Каждому элементу множества В n поставим в соответствие единст-венный элемент множества В - {0; 1}. Полученное соответствие наз булевой функцией . Элементы множества В n являются значениями аргумента булевой функции. Они представляют собой наборы, состоящие из нулей и единиц, и называются кортежами. Длиной кортежа назы-вается число цифр, образующих кортеж. Множество В n - область определения функции

Множества значений булевой функции, вообще говоря это значение функции В = {0;1}.

Задание булевой функции в виде таблицы, в которой указаны значения каждой переменной кортежа и значение самой функции, называется заданием таблицей истинности или матричным заданием булевой функции.

Геометрическая интерпретация отражает геометрический способ задания булевых функций.

Область определения D (f ) булевой функции n = 1 это совокупность двух точек 0 и 1 числовой прямой, т.е. одномерного куба

Если п = 2, то D (f ) = {00,01,10,11}- это множество вершин квадрата, т. е. двухмерного куба

Если п = 3, то D (f ) = {000,001,010,01 1,100,101,110,111}

множество вершин трёхмерного куба в декартовой системе координат.

На кортежах длины n можно составить

различных простейших булевых функций.

Если n=1, то число простейших булевых функций равно 4, если n=2, то их 16, если n=3, то их 256

Если n=1, то существует 4 простейших булевых функций:

- константа 0(тождественный 0)

- константа 1(тождественная 1)

- тождественная функция

- отрицание

5. Реализация булевых функций формулами.

Отрицание

Конъюнкция (логическое умножение)

Дизъюнкция

Импликация

Отрицание импликации

Эквиваленция

Сумма по модулю 2

Стрелка Пирса

‌‌‌ ‌‌‌‌‌‌│ - штрих Шеффера

Порядок действий в формулах определяется с помощью скобок. Чтобы уменьшить их количество, на множестве функций вводится порядок действий.

Самой старшей считается «отрицание»

Затем – «конъюнкция», «штрих Шеффера», «стрелка Пирса»

Затем – «дизъюнкция»

Затем – «импликация»

На самом низком уровне – эквиваленция и сумма по модулю 2.

Булевы функции называют равными, если совпадают их таблицы истинности. Функции, соответствующие равным формулам, называются равносильными. Следует отметить, что одна и та же функция может быть представлена разными формулами.

Правила комбинаторики При вычислении количества различных комбинаций используются правила сложения и умножения . Сложение используется, когда...

Дискретная математика. Теория вероятностей и математическая статистика

Книга >> Математика

17 4.2. Условная вероятность. Теоремы сложения и умножения вероятностей 22 4.3. Полная вероятность. Формула... то сегодня пятница. 3.3. Элементы комбинаторики Правило суммы: Если элемент x можно выбрать n способами, а элемент y  m способами, ...

Решение вопросов теории вероятности на уроках математики

Дипломная работа >> Педагогика

Событий, сложение и умножение вероятностей. После этого идет блок комбинаторики , где рассматривается правило умножения , перестановки, ... и других. Библиография Бродский, Я. Об изучении элементов комбинаторики , вероятности, статистики в школе [Текст] / Я. ...

Методика обучения решению комбинаторных задач

Дипломная работа >> Педагогика

Статистические исследования. 3. Элементы комбинаторики . 4. Начальные... элементов по k и сочетания из n элементов по k. С помощью комбинаторного правила умножения ... «Сложение и умножение вероятностей» рассматриваются теоремы сложения и умножения вероятностей...

независимого проведения двух испытаний А и В , следует перемножить число всех исходов испытания А и число всех исходов испытания В .

Правило умножения для двух независимых испытаний удобно объяснять, используя прямоугольники, разбитые на квадратики, или прямоугольные таблицы. Но если проводятся три испытания, то для иллюстрации надо использовать и длину, и ширину, и высоту, и на картинке получится прямоугольный параллелепипед, разбитый на кубики. Здесь уже рисунок и объяснения становятся сложнее, поскольку, например, будут невидимые кубики. Еще хуже дело обстоит с четырьмя испытаниями. В этом случае для рисунка нам просто не хватит измерений, ведь окружающее нас пространство всего лишь трехмерно.

Оказывается, правило умножения для трех, четырех и т. д. испытаний можно объяснить, не выходя за рамки плоскости, с помощью геометрической модели, которую называют деревом возможных вариантов. Она, во-первых, наглядна как всякая картинка, и, во-вторых, позволяет все учесть, ничего не пропустив.

Пример 3 . Несколько стран в качестве символа своего государства решили использовать флаг в виде трех горизонтальных полос одинаковых по ширине, но разных по цвету: белый, синий, красный. Сколько стран могут использовать такую символику при условии, что у каждой страны свой, отличный от других, флаг?

Решение. Будем искать решение с помощью дерева возможных вариантов (рис. 4.1). Посмотрим на его левую «веточку», идущую от «флага», пусть верхняя полоса – белого цвета, тогда средняя полоса может быть синей или красной, а нижняя – соответственно, красной или синей. Получилось два варианта цветов полос флага: белая, синяя, красная и белая, красная, синяя.

Пусть теперь верхняя полоса – синего цвета, это вторая «веточка».

Рисунок 4.1

Тогда средняя полоса может быть белой или красной, а нижняя – соответственно, красной или белой. Получилось еще два варианта цветов полос: синяя, белая, красная и синяя, красная, белая.

Аналогично рассматривается случай для верхней полосы красного цвета. Получится еще два варианта: красная, белая, синяя и красная, синяя, белая полосы флагов. Всего 6 комбинаций.

Построенная схема действительно напоминает дерево, только перевернутое. Видимо, поэтому ее и называют деревом возможных вариантов.

Вот как, например, выглядит дерево возможных вариантов для примера 1 (рисунок 4.2):

Для следующего примера мы приведем три различных способа решения: с помощью простого перебора, с помощью дерева вариантов и по правилу умножения.

Рисунок 4.2

Пример 4. В коридоре висят три лампочки. Сколько имеется различных способов освещения коридора?

Решение.

Первый способ . Пронумеруем лампочки и будем писать «+» или «-» в зависимости от того, горит или не горит очередная лампочка. Тогда все способы освещения можно просто перечислить: + + +, + + -, + - +, - + +, + - -, - + -, - - +,

Всего 8 способов.

Второй способ . Дерево возможных вариантов представлено на рисунке 4.3. С его помощью находим, что осветить коридор можно 8 способами.

Третий способ. Первая лампочка может или гореть, или не гореть, т.е. имеется два возможных исхода. То же самое относится и ко второй, и к третьей лампочкам. Мы предполагаем, что лампочки горят или нет независимо друг от друга. По

Рисунок 4.3 правилу умножения получаем, что число всех способов освещения равно 2 2 2 = 8.

У каждого из этих трех способов решения в каждом конкретном случае есть свои преимущества и свои недостатки. Выбор способа решения – за вами! Отметим все же, что правило умножения позволяет в один шаг решать самые разнообразные задачи. Например, оно приводит к крайне важному в математике понятию факториала. Рассмотрим сначала примеры.

Пример 5 . В семье – 6 человек, и за столом в кухне стоят 6 стульев. В семье решили каждый вечер, ужиная, рассаживаться на эти 6 стульев по-новому. Сколько дней члены семьи смогут делать это без повторений?

Решение. Ответ оказывается неожиданно большим: почти два года! Объясним его. Для удобства рассуждений будем считать, что семья (бабушка, дедушка, мама, папа, дочь, сын) будет рассаживаться на стулья поочередно. Нас интересует, сколько всего существует различных способов их размещения на стульях.

Предположим, что первой усаживается бабушка. У нее имеется 6 вариантов выбора стула. Вторым садится дедушка и независимо выбирает стул из 5 оставшихся. Мама делает свой выбор третьей и выбор у нее будет из 4 стульев. У папы будет уже 3 варианта, у дочки – 2, ну а сын сядет на единственный незанятый стул. По правилу умножения получаем, что всего имеется 6·5·4·3·2·1 = 720 различных способов размещения. Таким образом, в «игру с рассаживаниями» семья может играть 720 дней, т. е. почти 2 года.

Ответ: 720.

Пример 6 . Десять разных писем раскладывают по одному в десять конвертов. Сколько существует способов такого раскладывания?

Решение. Предложенная ситуация отличается от предыдущей (пример 5). Действительно, там были люди и стулья, здесь – письма и конверты. Однако и здесь, и там требуется узнать, сколькими способами можно разместить п предметов на п местах.

Повторяя предыдущее решение, получаем, что всего имеется 10·9·8·7·6·5·4·3·2·1=3 628 800 способов раскладывания писем по конвертам. Более 3,5 миллионов!

Ответ: 3628800.

Как мы видим, условия задач – разные, а решения, да и полученные ответы, по сути дела, одинаковы. Удобно поэтому ввести и одинаковые обозначения для таких ответов.

Определение. Произведение первых подряд идущих п натуральных чисел обозначают п!

п! = 1·2·3·…·(п-2)·(п-1)·п

Знак п! читается как «эн факториал», что в дословном переводе с английского языка означает «состоящий из п множителей». Приведем несколько первых значений для п:

3! = 1·2·3 = 6

4! = 1·2·3·4 = 24

5! = 1·2·3·4·5 = 120

6! = 1·2·3·4·5·6 = 720 и т.д.

Рассмотрим еще несколько примеров:

Пример 7. Вычислить: а) 3!; б) 7!-5!; в) .

Решение. а) 3!=1∙2∙3=6.

б) т.к. 7!= 1∙2∙3∙4∙5∙6∙7 и 5!= 1∙2∙3∙4∙5, то 5! можно вынести за скобки, тогда получим 5!(6∙7-1)= 1∙2∙3∙4∙5∙41=4920.

в) .

Пример 8. Упростить выражение: .

Решение. =1∙2∙3∙…∙(п- 1)∙п∙(п+1), а =1∙2∙3∙…∙(п-1), после сокращения получим п∙(п+1).

Как же сформулировать общее утверждение, частными случаями которого являются решения примеров 3, 5 и 6? Вот один из возможных вариантов.

ТЕОРЕМА: п различным элементам можно присвоить номера от 1 до п ровно п! различными способами.

Каждый способ нумерации от 1 до п , о котором идет речь в теореме, часто называют перестановкой данного п -элементного множества. Действительно, можно считать, что каждая такая нумерация просто расставляет или переставляет все элементы множества в некотором порядке.

Перестановками из п элементов называют комбинации, которые отличаются друг от друга только порядком элементов.

Число перестановок множества из п элементов обозначают Р п . Значит, приведенную теорему можно записать в виде формулы:

Р п = п!

Кроме правила умножения в комбинаторике иногда используется еще правило сложения: Для того чтобы найти число всех возможных исходов независимого проведения одного из двух испытаний А или В, следует сложить число всех исходов испытания А и число всех исходов испытания В.

Пример 9. На столе в стаканчике стоит 5 карандашей и 3 ручки. Для того, чтобы написать записку (записать телефонный номер и т.п.), мы можем взять 1 из 5 карандашей или 1 из 3 ручек, то есть у нас имеется 5 возможностей выбора одного карандаша и 3 возможности выбора одной ручки. Так как мы выбираем только 1 предмет, карандаш или ручку, то число всех возможностей выбора равно: 5 + 3 = 8.

Правила умножения и сложения применимы для любого количества независимых испытаний.

Подведем итоги нашего знакомства с простейшими комбинаторными задачами. Мы получили основное правило – правило умножения, рассмотрели его геометрическую модель – дерево возможных вариантов, ввели новое понятие – факториал, сформулировали теорему о перестановках, в которой это понятие используется.