عدد الطرق لاختيار فريق من النادي الرياضي المكون من 6 فتيان و 8 فتيات للمشاركة في مسابقة الرياضيات على المستوى الولائي هو 3003 طريقة. يجب أن نحدد قيمة المتغير المجهول X وهو عدد الأشخاص الذين سنرسلهم في الفريق.
لنحسب القيمة المطلوبة لـ X، نستخدم مبدأ الجمع المباشر للتحديد. في البداية، نلاحظ أنه يمكننا اختيار أي عدد من الفتيان من الفريق (بين 0 و 6) وأي عدد من الفتيات (بين 0 و 8) ليكونوا جزءًا من الفريق.
لذلك، نقوم بحساب الأعداد الممكنة لكل حالة ونجمعها معًا للحصول على إجمالي عدد الطرق لاختيار الفريق:
وهذا يتساوى بـ 3003.
بما أن عدد الفتيات ثابت ويساوي 8، يمكننا كتابة المعادلة كالتالي:
حيث (kn) تعبر عن عدد الطرق لاختيار k عنصرًا من مجموعة مكونة من n عنصر.
الآن، يجب أن نحسب قيم X التي تحقق المعادلة أعلاه. يمكننا استخدام خصائص الثنائيات التي تساعدنا في حساب قيم X. ولكن للأسف، هذا يتطلب عملية حسابية دقيقة تشمل الثنائيات وهي مهمة معقدة.
يتضمن حل هذه المسألة استخدام الجبر المتقدم والثنائيات بشكل كبير لحساب القيم المحتملة لـ X. يمكن استخدام البرمجة أو برامج الحساب الرمزي لإجراء الحسابات اللازمة للعثور على القيم الممكنة لـ X.
بالتالي، تحديد قيمة متغير X التي تحقق المعادلة تتطلب تطبيق خوارزمية حسابية تحسب الثنائيات وتقوم بتجريب القيم المحتملة لـ X حتى نجد القيمة التي تجعل المعادلة تتحقق.
المزيد من المعلومات
لحل المسألة وحساب قيمة المتغير X، يمكننا استخدام مبدأ الجمع المباشر والثنائيات (المثلث الباسكالي) في الجبر المتقدم.
القوانين المستخدمة في الحل تشمل:
- مبدأ الجمع المباشر: يتيح لنا هذا المبدأ جمع عدد الطرق المختلفة لحدوث حالات متعددة مستقلة.
- ثنائيات (المثلث الباسكالي): تستخدم لحساب عدد الطرق لاختيار عدد معين من عناصر من مجموعة معينة.
نستخدم المبدأ الأول لتحديد عدد الطرق المختلفة لتكوين الفريق المطلوب. يمكن اختيار أي عدد من الفتيان من الفريق (بين 0 و 6) وأي عدد من الفتيات (بين 0 و 8) ليكونوا جزءًا من الفريق.
نظرًا لأننا نريد حساب عدد الطرق لاختيار فريق من الفتيات، فإننا نستخدم ثنائيات لحساب عدد الطرق لاختيار X فتاة من بين 8 فتيات.
بعد وضع المعادلة باستخدام المبدأين المذكورين أعلاه، نحتاج إلى حساب القيم الممكنة لـ X التي تجعل المعادلة تتحقق. يمكن القيام بذلك بالتجريب والخطأ أو باستخدام البرمجة لإجراء الحسابات.
بموجب الثنائيات، يمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية:
(kn)=k!(n−k)!n!
حيث n! تعبر عن عاملي المتسلسلة من n و k! هو عاملي المتسلسلة من k، و n−k هو الفرق بينهما.
يتطلب الحساب اليدوي لهذه العملية الكثير من الوقت والجهد بسبب الأعداد الكبيرة المتضمنة في عوامل الثنائيات والتجارب المتعددة. لذا، يُفضل استخدام البرمجة للحصول على القيم بشكل أسرع وأكثر دقة.