Salta al contingut

Exercicis de combinatòria i probabilitat — Matemàtiques Aplicades a les Ciències Socials 1r Batxillerat

Comptar bé és la base per calcular probabilitats, i aquests exercicis t'hi ajuden. Comences amb el principi de multiplicació, com quants resultats hi ha en llançar una moneda tres vegades o quantes matrícules es poden fer amb quatre xifres. Després distingeixes variacions, permutacions i combinacions segons si importa l'ordre i si es pot repetir, amb exemples com les pizzes diferents que es poden fer amb uns ingredients. Al final apliques la regla de Laplace i la probabilitat condicionada amb taules de contingència. Les solucions justifiquen per què es fa servir cada fórmula. Errors típics: sumar les opcions de cada etapa en lloc de multiplicar-les i no mirar si hi ha reposició.

Nivell bàsic

1

Exercici 1

Es llança una moneda tres vegades. Calcula quants resultats diferents es poden obtenir.

Mostra la solució

Cada llançament té 2 resultats, així que 2 · 2 · 2 = 8 resultats possibles.

2

Exercici 2

Digues què significa la notació P(B|A).

Mostra la solució

La probabilitat que passi el succés B sabent que ja ha passat el succés A.

3

Exercici 3

Si P(A ∩ B) = 0,12 i P(B) = 0,4, calcula P(A|B).

Mostra la solució

P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B) = 0,12/0,4 = 0,3.

4

Exercici 4

Cinc amics s'asseuen en un banc, tots en fila. De quantes maneres diferents es poden col·locar?

Mostra la solució

Hi intervenen tots els elements, no se'n repeteix cap i l'ordre importa: són permutacions de 5 elements.
P5P_{5} = 5! = 5·4·3·2·1 = 120.
Comprovació amb el principi multiplicatiu: 5 opcions per al primer lloc, 4 per al segon, 3 per al tercer, 2 per al quart i 1 per al cinquè: 5·4·3·2·1 = 120 maneres.

5

Exercici 5

Calcula els nombres combinatoris C7,3 i C7,4 i explica per què donen el mateix resultat.

Mostra la solució

C7,3 = 7!/(3!·4!) = (7·6·5)/(3·2·1) = 210/6 = 35.
C7,4 = 7!/(4!·3!) = (7·6·5·4)/(4·3·2·1) = 840/24 = 35.
Coincideixen perquè Cn,k = Cn,n-k: triar 3 elements d'entre 7 és el mateix que decidir quins 4 elements no es trien.

6

Exercici 6

Una bossa conté 5 boles vermelles, 3 de blaves i 2 de verdes, totes iguals al tacte. En treure'n una a l'atzar, calcula la probabilitat que sigui blava i la probabilitat que no sigui verda.

Mostra la solució

Regla de Laplace: P = casos favorables / casos possibles. En total hi ha 5 + 3 + 2 = 10 boles.
P(blava) = 3/10 = 0,3.
«No verda» és l'esdeveniment contrari de «verda»: P(no verda) = 1 - P(verda) = 1 - 2/10 = 8/10 = 0,8 (o directament: 5 + 3 = 8 boles favorables de 10).
Comprovació: P(vermella) + P(blava) + P(verda) = 0,5 + 0,3 + 0,2 = 1.

7

Exercici 7

Es llança un dau equilibrat. Siguin A l'esdeveniment «surt un nombre parell» i B l'esdeveniment «surt un múltiple de 3». Escriu A, B i A ∩ B, digues si A i B són incompatibles i calcula P(A ∪ B).

Mostra la solució

A = {2, 4, 6}, B = {3, 6} i A ∩ B = {6}.
No són incompatibles, perquè tenen un resultat en comú: el 6.
P(A) = 3/6, P(B) = 2/6 i P(A ∩ B) = 1/6, així que P(A ∪ B) = P(A) + P(B) - P(A ∩ B) = 3/6 + 2/6 - 1/6 = 4/6 = 2/3 ≈ 0,667.
Comprovació: A ∪ B = {2, 3, 4, 6} té 4 resultats favorables de 6.

8

Exercici 8

Els esdeveniments A i B són independents, amb P(A) = 0,6 i P(B) = 0,5. Calcula P(A ∩ B) i P(A ∪ B).

Mostra la solució

Si A i B són independents, P(A ∩ B) = P(A)·P(B) = 0,6·0,5 = 0,3.
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) - P(A ∩ B) = 0,6 + 0,5 - 0,3 = 0,8.
Error típic: confondre «independents» amb «incompatibles». Si fossin incompatibles, P(A ∩ B) valdria 0 i P(A ∪ B) seria 1,1, cosa impossible.

9

Exercici 9

Classifica cada situació com a permutació, variació o combinació (sense repetició) i digues si l'ordre importa:
a) escollir 4 llibres per endur-se de vacances d'entre 12 llibres diferents;
b) formar una contrasenya de 4 lletres diferents triades d'entre 26 lletres;
c) col·locar 6 trofeus diferents en una prestatgeria.

Mostra la solució

a) Combinació: l'ordre no importa, perquè el conjunt de 4 llibres és el mateix sigui quin sigui l'ordre en què els triem. C12,4 = (12⋅11⋅10⋅9)(4⋅3⋅2⋅1)=495\tfrac{(12\cdot 11\cdot 10\cdot 9)}{(4\cdot 3\cdot 2\cdot 1)} = 495.
b) Variació: es trien 4 lletres d'entre 26 i l'ordre importa, perquè ABCD i BACD són contrasenyes diferents. V26,4 = 26·25·24·23 = 358800.
c) Permutació: hi intervenen tots els 6 trofeus i només canvia l'ordre. P6P_{6} = 6! = 720.
Idea clau: tots els elements → permutació; alguns elements i l'ordre importa → variació; alguns elements i l'ordre no importa → combinació.

10

Exercici 10

En un campionat de 8 equips, cada parella d'equips es troba una sola vegada. Un alumne raona: «cada equip té 7 rivals, així que hi ha 8·7 = 56 partits». Explica on s'equivoca i calcula el nombre correcte de partits.

Mostra la solució

Quan l'alumne fa 8·7 està comptant parelles ordenades: el partit A-B i el partit B-A els compta com si fossin dos, i en realitat és el mateix partit.
Cada partit s'ha comptat dues vegades, així que cal dividir entre 2: 562=28\tfrac{56}{2} = 28 partits.
És el nombre de combinacions C8,2 = 8!/(2!·6!) = (8⋅7)2=28\tfrac{(8\cdot 7)}{2} = 28.
Si es juguessin partits d'anada i tornada, sí que n'hi hauria 8·7 = 56 (variacions).

Nivell intermedi

11

Exercici 11

D'una urna amb 6 boles se'n treuen dues sense reposició. Calcula quantes parelles ordenades són possibles.

Mostra la solució

A la primera extracció hi ha 6 opcions i a la segona 5, perquè la bola no hi torna: 6 · 5 = 30 parelles ordenades.

12

Exercici 12

Una matrícula té 4 xifres del 0 al 9 que es poden repetir. Calcula quantes matrícules diferents es poden formar.

Mostra la solució

Cada posició té 10 opcions i es poden repetir, així que 10410^{4} = 10000 matrícules.

13

Exercici 13

Digues si per triar una comissió de 4 persones entre 20 importa l'ordre i quina eina de recompte s'ha de fer servir.

Mostra la solució

No importa l'ordre, perquè la comissió és la mateixa en qualsevol ordre: s'han de fer servir combinacions.

14

Exercici 14

En una mostra de 400 persones, 180 usen transport públic i 260 tenen cotxe; 120 fan les dues coses. Calcula la probabilitat que una persona usi transport públic o tingui cotxe.

Mostra la solució

P(T) = 180/400 = 0,45, P(C) = 260/400 = 0,65 i P(T ∩ C) = 120/400 = 0,30. La unió és 0,45 + 0,65 - 0,30 = 0,80.

15

Exercici 15

Quantes paraules diferents (tinguin sentit o no) es poden formar reordenant totes les lletres de la paraula ALEATORI? Quantes comencen per la lletra A?

Mostra la solució

La paraula té 8 lletres i l'A hi apareix dues vegades (les altres són diferents): són permutacions amb repetició. Total = 8!/2! = 40320/2 = 20160 paraules.
Les que comencen per A: fixem una A al primer lloc i ordenem les 7 lletres restants (L, E, A, T, O, R, I), que ara són totes diferents: 7! = 5040 paraules.
Comprovació: 5040 és exactament la quarta part de 20160, perquè 2 de les 8 lletres són A i la probabilitat que la primera lletra sigui A és 2/8 = 1/4.

16

Exercici 16

El codi d'una taquilla té 5 xifres (del 0 al 9). Quants codis diferents hi ha? Quants tenen almenys una xifra repetida?

Mostra la solució

Total: cada xifra té 10 opcions i es poden repetir (variacions amb repetició): 10510^{5} = 100000 codis.
Codis amb les 5 xifres diferents (variacions sense repetició): 10·9·8·7·6 = 30240.
«Almenys una xifra repetida» és el contrari de «totes diferents»: 100000 - 30240 = 69760 codis.
Comprovació: la probabilitat que un codi triat a l'atzar tingui alguna xifra repetida és 69760/100000 = 0,6976, és a dir, gairebé un 70 %.

17

Exercici 17

Un club de lectura de Vic vol comprar 3 llibres d'entre 10 novetats: 6 són novel·les i 4 són assajos. De quantes maneres pot fer la tria? En quantes hi ha almenys un assaig?

Mostra la solució

L'ordre no importa, així que són combinacions: C10,3 = (10·9·8)/(3·2·1) = 720/6 = 120 tries.
Comptar directament «almenys un assaig» obliga a sumar tres casos; és més ràpid fer servir el contrari, «cap assaig», és a dir, només novel·les: C6,3 = (6·5·4)/6 = 20.
Almenys un assaig: 120 - 20 = 100 tries.
Comprovació amb els tres casos: C4,1·C6,2 (1 assaig i 2 novel·les) + C4,2·C6,1 (2 assajos i 1 novel·la) + C4,3 (3 assajos) = 4·15 + 6·6 + 4 = 60 + 36 + 4 = 100.

18

Exercici 18

Una urna conté 4 boles blanques i 6 de negres. Se'n treuen dues, una darrere l'altra, sense reposició. Calcula la probabilitat que siguin del mateix color i la probabilitat que siguin de colors diferents.

Mostra la solució

Fem un diagrama d'arbre; com que no hi ha reposició, a la segona extracció les probabilitats han canviat.
P(B, B) = 4/10·3/9 = 12/90 i P(N, N) = 6/10·5/9 = 30/90.
Mateix color: 12/90 + 30/90 = 42/90 = 7/15 ≈ 0,467 (els dos camins són incompatibles, per això se sumen).
Colors diferents: és el contrari, 1 - 7/15 = 8/15 ≈ 0,533.
Comprovació directa: P(B, N) + P(N, B) = 4/10·6/9 + 6/10·4/9 = 24/90 + 24/90 = 48/90 = 8/15.

19

Exercici 19

S'ha preguntat a 200 alumnes de Batxillerat com venen a l'institut. De les 120 noies, 30 venen en bici, 48 en autobús i 42 a peu; dels 80 nois, 20 en bici, 32 en autobús i 28 a peu. Calcula la probabilitat que un alumne vingui en autobús sabent que és noia i la probabilitat que sigui noia sabent que ve en bici. Són independents «ser noia» i «venir en autobús»?

Mostra la solució

Totals per mitjà de transport: bici 50, autobús 80 i a peu 70 (suma 200).
P(autobús | noia) = 48/120 = 0,4.
P(noia | bici) = 30/50 = 0,6.
Independència: P(autobús) = 80/200 = 0,4 coincideix amb P(autobús | noia), i P(noia) = 120/200 = 0,6 coincideix amb P(noia | bici): saber el sexe no canvia la probabilitat.
Amb el producte: P(noia ∩ autobús) = 48/200 = 0,24 i P(noia)·P(autobús) = 0,6·0,4 = 0,24.
Sí que són independents: en aquesta mostra, el sexe no influeix en l'ús de l'autobús.

20

Exercici 20

Un magatzem té dues alarmes que funcionen de manera independent: davant d'un robatori, la primera salta amb probabilitat 0,9 i la segona amb probabilitat 0,95. Calcula la probabilitat que salti almenys una alarma i la probabilitat que en salti exactament una.

Mostra la solució

Com que les alarmes són independents, les probabilitats es multipliquen al llarg de cada camí de l'arbre.
Contrari d'«almenys una» = «no salta cap»: P(cap) = (1 - 0,9)·(1 - 0,95) = 0,1·0,05 = 0,005. Per tant, P(almenys una) = 1 - 0,005 = 0,995.
Exactament una: salta la primera i no la segona, o al revés: 0,9·0,05 + 0,1·0,95 = 0,045 + 0,095 = 0,14.
Comprovació: P(cap) + P(exactament una) + P(les dues) = 0,005 + 0,14 + 0,9·0,95 = 0,005 + 0,14 + 0,855 = 1.

21

Exercici 21

Un partit de tennis el guanya el primer jugador que guanya dos sets. Dibuixa mentalment l'arbre de possibilitats i digues quantes seqüències de sets diferents poden donar lloc a un partit complet. Si els dos jugadors tenen la mateixa probabilitat de guanyar cada set, quina és la probabilitat que el partit duri tres sets?

Mostra la solució

Anomenem A i B els jugadors. L'arbre té camins de dues o de tres branques, perquè el partit s'acaba quan algú arriba a dos sets.
Partits de 2 sets: AA i BB. Partits de 3 sets (1-1 després de dos sets): ABA, ABB, BAA i BAB. En total hi ha 6 seqüències (no es pot fer 2·2·2 = 8, perquè els camins tenen longituds diferents).
Cada set té probabilitat 1/2: P(AA) = P(BB) = (1/2)2 = 1/4 i cada seqüència de 3 sets té probabilitat (1/2)3 = 1/8.
P(tres sets) = 4·1/8 = 1/2.
Comprovació: P(dos sets) = 2·1/4 = 1/2 i 1/2 + 1/2 = 1.

Nivell avançat

22

Exercici 22

En una associació de 15 socis s'han de triar un president, un tresorer i, a part, una comissió de 3 socis entre els 12 restants. Calcula les possibilitats de cada tria i digues per què es fan servir eines diferents.

Mostra la solució

Per als càrrecs importa l'ordre, perquè president i tresorer no són el mateix: són variacions de 15 elements de 2 en 2, V(15, 2) = 15 · 14 = 210 maneres. Per a la comissió no importa l'ordre: són combinacions de 12 de 3 en 3, C(12, 3) = 220 maneres. Es fan servir eines diferents perquè en un cas canviar l'ordre dona un resultat diferent i en l'altre no.

23

Exercici 23

Una pizzeria té 8 ingredients. (a) Quantes pizzes diferents es poden fer amb exactament 3 ingredients? (b) I amb 3 com a màxim, comptant la pizza sense cap ingredient?

Mostra la solució

L'ordre no importa i no es repeteixen: són combinacions.
(a) C(8, 3) = 56.
(b) C(8, 0) + C(8, 1) + C(8, 2) + C(8, 3) = 1 + 8 + 28 + 56 = 93.

24

Exercici 24

Es llancen dos daus. Calcula la probabilitat que la suma sigui 7 i la que sigui més gran que 9.

Mostra la solució

Hi ha 6 · 6 = 36 resultats igual de probables.
Suma 7: (1,6), (2,5), (3,4), (4,3), (5,2) i (6,1), 6 casos: 6/36 = 1/6.
Més gran que 9: suma 10 (3 casos), 11 (2) i 12 (1), 6 casos: també 1/6.

25

Exercici 25

D'una baralla de 40 cartes (quatre pals de 10 cartes: oros, copes, espases i bastos) es reparteixen 3 cartes a l'atzar. Calcula la probabilitat que les tres siguin d'oros i la probabilitat que n'hi hagi exactament dues d'oros.

Mostra la solució

L'ordre de les cartes de la mà no importa: els casos possibles són C40,3 = (40·39·38)/6 = 59280/6 = 9880 mans.
Tres d'oros: C10,3 = 120 mans, per tant P = 120/9880 = 3/247 ≈ 0,0121.
Exactament dues d'oros: es trien 2 dels 10 oros i 1 de les 30 cartes que no ho són: C10,2·C30,1 = 45·30 = 1350 mans, per tant P = 1350/9880 = 135/988 ≈ 0,1366.
Comprovació de la primera amb un arbre (3 extraccions sense reposició): 10/40·9/39·8/38 = 720/59280 = 3/247. Coincideix.

26

Exercici 26

En una loteria es trien 6 nombres diferents d'entre els 49 d'un bombo, sense importar l'ordre. Quantes apostes diferents hi ha? Calcula la probabilitat de guanyar el primer premi (encertar els 6 nombres) amb una aposta i la probabilitat d'encertar-ne exactament 5.

Mostra la solució

Només importa quins nombres es trien, no l'ordre: combinacions. Total d'apostes: C49,6 = (49·48·47·46·45·44)/6! = 13983816.
Primer premi: només 1 aposta de les 13983816 coincideix amb la combinació guanyadora, així que P = 1/13983816 ≈ 7,15·10-8.
Exactament 5 encerts: es trien 5 dels 6 nombres guanyadors (C6,5 = 6 maneres) i 1 dels 43 que no ho són (43 maneres): 6·43 = 258 apostes. P = 258/13983816 ≈ 1,84·10-5, aproximadament 1 de cada 54200 apostes.
Comprovació: encertar-ne 5 és 258 vegades més probable que encertar-ne 6.

27

Exercici 27

Vuit persones, entre les quals hi ha dues de concretes, A i B, s'asseuen en vuit cadires col·locades en fila. De quantes maneres es poden asseure si A i B han d'anar juntes? I si no han d'anar juntes?

Mostra la solució

Sense cap restricció: 8! = 40320 ordenacions.
Si A i B han d'anar juntes, les tractem com un bloc: aleshores hi ha 7 «elements» (el bloc i les altres 6 persones) que es poden ordenar de 7! = 5040 maneres, i dins del bloc A i B es poden intercanviar (2! = 2 maneres): 5040·2 = 10080.
Si no han d'anar juntes, restem del total les ordenacions en què sí que hi van: 40320 - 10080 = 30240.
Comprovació: hi ha 7 parelles de cadires veïnes de les C8,2 = 28 parelles de cadires possibles per a A i B, i 7/28 = 1/4 = 10080/40320.

28

Exercici 28

En un grup de 5 persones, quina és la probabilitat que almenys dues hagin nascut el mateix mes de l'any? Suposa que els 12 mesos són igualment probables.

Mostra la solució

És més fàcil calcular el contrari: que les 5 persones hagin nascut en mesos tots diferents.
Casos possibles (cada persona pot haver nascut en qualsevol dels 12 mesos): 125 = 248832.
Casos favorables al contrari (mesos tots diferents, i l'ordre de les persones importa): 12·11·10·9·8 = 95040.
P(tots diferents) = 95040/248832 ≈ 0,382, per tant P(almenys dues iguals) = 1 - 0,382 = 0,618.
Amb només 5 persones, és més probable que n'hi hagi dues que han nascut el mateix mes que no pas que tots els mesos siguin diferents.

29

Exercici 29

Es llança un dau: si surt 1 o 2, es treu una bola de l'urna A, que conté 3 boles vermelles i 1 de blanca; en cas contrari, es treu una bola de l'urna B, que en conté 2 de vermelles i 3 de blanques.
a) Calcula la probabilitat que la bola extreta sigui vermella.
b) Sabent que la bola és vermella, calcula la probabilitat que provingui de l'urna A.

Mostra la solució

Arbre: primera etapa, urna A amb probabilitat 2/6 = 1/3 i urna B amb 4/6 = 2/3; segona etapa, vermella amb probabilitat 3/4 a l'urna A i 2/5 a l'urna B.
a) Camins que acaben en vermella: P(A i V) = 1/3·3/4 = 1/4 i P(B i V) = 2/3·2/5 = 4/15. Se sumen perquè són incompatibles: P(V) = 1/4 + 4/15 = 15/60 + 16/60 = 31/60 ≈ 0,517.
b) Per definició de probabilitat condicionada: P(A | V) = P(A ∩ V)/P(V) = (1/4)/(31/60) = 15/31 ≈ 0,484.
Interpretació: l'urna A només s'escull 1 de cada 3 vegades, però és més rica en vermelles; per això, quan surt una vermella, és gairebé igual de probable que vingui d'A (48,4 %) que de B (51,6 %).
Comprovació: P(B | V) = (4/15)/(31/60) = 16/31 i 15/31 + 16/31 = 1.

30

Exercici 30

Raona si cada afirmació és certa o falsa:
a) Si dos esdeveniments amb probabilitats diferents de zero són incompatibles, també són independents.
b) P(A | B) = P(B | A) sempre.
c) Cn,k = Cn,n-k.
d) El nombre de variacions de n elements presos de k en k és k! vegades el nombre de combinacions.
e) Si traiem dues boles d'una urna sense reposició, la probabilitat de la segona no depèn del color de la primera.

Mostra la solució

a) Falsa. Si A i B són incompatibles, P(A ∩ B) = 0, però P(A)·P(B) > 0; no es compleix P(A ∩ B) = P(A)·P(B), així que no són independents (saber que passa A assegura que B no passa).
b) Falsa. P(A | B) = P(A ∩ B)/P(B) i P(B | A) = P(A ∩ B)/P(A); només coincideixen si P(A) = P(B). Exemple amb un dau: A = «surt parell», B = «surt 6»: P(A | B) = 1, però P(B | A) = 1/3.
c) Certa: triar k elements equival a triar els n - k que es deixen fora.
d) Certa: Vn,k = k!·Cn,k, perquè cada combinació de k elements es pot ordenar de k! maneres. Per exemple, V5,2 = 20 = 2!·C5,2 = 2·10.
e) Falsa. Després de la primera extracció canvia la composició de l'urna: amb 3 vermelles i 2 blanques, la probabilitat que la segona sigui vermella és 2/4 si la primera ha estat vermella i 3/4 si ha estat blanca.

T'encalles amb aquest tema?

A L'Acadèmia de Vic t'ajudem amb classes individuals. Escriu-nos per WhatsApp.

Escriu-nos per WhatsApp (604 95 79 95)

Més informació: Reforç de Batxillerat a Vic · Classes particulars

Preguntes freqüents

Com sé si he de fer servir variacions o combinacions?

Pregunta't si importa l'ordre. Si importa (podi, contrasenya), són variacions. Si no importa (un grup, els ingredients d'una pizza), són combinacions.

Com es calcula una probabilitat condicionada?

P(A|B) és la probabilitat de la intersecció dividida per la de B. Si P(A ∩ B) = 0,12 i P(B) = 0,4, P(A|B) = 0,3.

Altres temes de Matemàtiques Aplicades a les Ciències Socials 1r Batxillerat

Utilitzem cookies d'analítica per millorar el web. Política

base44
Edit with Base44