MathProf - Kombinatorik - Reihenfolge - Wiederholung - Kombinationen

Fachthemen: Kombination - Variation - Permutation
MathProf - Stochastik - Statistik - Software für diskrete Mathematik zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels Simulationen, 2D- und 3D-Animationen.
Sie eignet sich sowohl für den Einsatz zur Abiturvorbereitung wie auch zur praktischen Anwendung im Alltag. Es handelt sich um ein einfach bedienbares Programm für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure, Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren.

Online-Hilfe
für das Modul zur Durchführung von Untersuchungen zum Themengebiet Kombinatorik.
Die Anwendung der Kombinatorik erlaubt es unter anderem, bestimmte Objekte aus einer existenten Gesamtmenge dieser zu selektieren bzw. in einer bestimmten Reihenfolge anzuordnen. Dieses Teilprogramm ermöglicht das Berechnen von Permutationen, Variationen und Kombinationen sowie das Analysieren entsprechender Zusammenhänge.
Beispiele, welche Aufschluss über die Verwendbarkeit und Funktionalität dieses Programmmoduls geben und dazu dienlich sind, Aufgaben zu diesem Themengebiet zu lösen, sind implementiert.

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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Kombination - Kombinatorik - Permutation - Variation - Wiederholung - Ohne Wiederholung - Mit Wiederholung - Diskrete Mathematik - Bijektive Abbildung - Permutation ohne Wiederholung - Variation ohne Wiederholung - Kombination ohne Wiederholung - Permutation mit Wiederholung - Variation mit Wiederholung - Kombination mit Wiederholung - Permutation mit Fixpunkt - Variationsrechnung - Varianten berechnen - Wahrscheinlichkeit - Reihenfolge - Kombinationen - Möglichkeiten - Permutationen bestimmen - Übersicht - Kombinationsmöglichkeiten - Variationsmöglichkeiten - Anordnungsmöglichkeiten - Variantenzahl - Zahlen - Varianten - Mögliche Varianten - Mögliche Anordnungen - Mögliche Anzahl - Mögliche Zahlenkombinationen - Mögliche Permutationen - Zahlenanordnung - Zahlenkombinationen - Merkmale - Vierstellige Zahl - Fünfstellige Zahl - Sechsstellige Zahl - Modell - Generieren - Zahlpartitionen - 0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - Anzahl - Berechnen - Elemente - Lösung - Ordnung - Anordnung - Anordnungen - Vertauschen - Vertauschung - Tauschen - Berechnung - Rechner - Formel - n über k - Tabelle - Beispielaufgaben - Abzählende Kombinatorik - Abzählen - Abzählung - Abzählverfahren - Abzählmethode - Zählprinzip - Rechner für Kombination, Variation und Permutation - Kombinationen berechnen - Variationen berechnen - Variantenberechnung - Permutationen berechnen - Fixpunkte - Fixpunkt berechnen - Zahlenkombination - Rechenregeln - Kombinatorische Formeln - Formeln - Kombinatorische Abzählverfahren - Arbeitsblatt - Arbeitsblätter - Unterrichtsmaterial - Unterrichtsmaterialien - Lernen - Erlernen - Übungsaufgaben - Üben - Übungen - Lösungen - Aufgaben - Grundlagen - Grundlegendes - Erklärung - Beschreibung - Hoch - Multiplikation - Multiplizieren - Potenz - Permutationen - Transposition - Transpositionen - Transpositionieren - Transpositionierung - Auswahlmöglichkeiten - Daten - Fakultät - Subfakultät - Fakultäten - Mögliche Kombinationen berechnen - Anzahl möglicher Kombinationen - Anzahl möglicher Varianten - Mögliche Kombinationen - Rechner für Varianten - Rechner zur Ermittlung von Möglichkeiten - Berechnung der Anzahl von Möglichkeiten - Möglichkeiten berechnen - Lotto - Definition - Aufgaben - Regeln - n - k - Abzählende Kombinatorik |
Kombinatorik
Modul Kombinatorik
Unter dem Menüpunkt [Stochastik] - Kombinatorik können Berechnungen zum mathematischen Fachthemengebiet Kombinatorik durchgeführt werden. Die Kombinatorik zählt die Anzahl der Möglichkeiten bei Versuchsausgängen.
Mit Hilfe der Kombinatorik werden die verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung von Gegenständen untersucht. Gegenstände werden als Elemente bezeichnet.
Zu folgenden Teilbereichen der Kombinatorik können in diesem Modul Berechnungen durchgeführt werden:
- Permutation ohne Wiederholung
- Permutation mit Wiederholung
- Variation ohne Wiederholung
- Variation mit Wiederholung
- Kombination ohne Wiederholung
- Kombination mit Wiederholung
- Permutation mit Fixpunkt
Einleitung - Fakultät
Die in diesem Unterprogramm verwendeten Bezeichnungen lauten:
A: Anzahl der Möglichkeiten
n: Anzahl aller Elemente
k: Anzahl ausgewählter Elemente
Unter der Fakultät einer natürlichen Zahl wird das Produkt aller natürlichen Zahlen von 1 bis n verstanden. Sie errechnet sich wie folgt:
n! = 1 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 4 ⋅ 5 ... ⋅ (n-1)⋅n
In nachfolgend gezeigter Tafel sind die Fakultäten von 1! bis 20! aufgeführt.
n | n! |
1 | 1 |
2 | 2 |
3 | 6 |
4 | 24 |
5 | 120 |
6 | 720 |
7 | 5040 |
8 | 40320 |
9 | 362880 |
10 | 3628800 |
11 | 39916800 |
12 | 479001600 |
13 | 6227020800 |
14 | 87178291200 |
15 | 1307674368000 |
16 | 20922789888000 |
17 | 355687428096000 |
18 | 6402373705728000 |
19 | 121645100408832000 |
20 | 2432902008176640000 |
Permutation - Anordnung - Rechenregeln - Grundlagen - Formeln - Transposition - Transpositionen - Transpositionieren - Transpositionierung - Reihenfolge - Übersicht
Permutationen von n Elementen sind die Anordnung aller n Elemente in jeder möglichen Reihenfolge. Prinzipiell handelt es sich hierbei darum, alle Elemente einer Ausgangsmenge in einer bestimmten Reihenfolge anzuordnen.
Voraussetzung für Permutation ohne Wiederholung:
- alle n Elemente der Ausgangsmenge müssen sich unterscheiden
- alle n Elemente müssen ausgewählt werden
- ein Element kann nicht mehrmals ausgewählt werden
Formel zur Berechnung einer Permutation ohne Wiederholung:
Voraussetzung für Permutation mit Wiederholung:
- mindestens zwei Elemente einer Ausgangsmenge sind identisch, d.h. nicht alle Elemente der Ausgangsmenge unterscheiden sich voneinander
- alle n Elemente müssen ausgewählt werden
- ein Individualelement kann nicht mehrmals ausgewählt werden, ein Element mit gleicher Eigenschaft hingegen schon
Formel zur Berechnung einer Permutation mit Wiederholung:
k1...kn : Anzahl der Elemente mit gleichen Eigenschaften (Subfakultät - Gruppen gleicher Elemente)
Fixpunkt einer Permutation:
Ein Element, dessen Position sich bei einer Permutation nicht ändert, nennt man Fixpunkt der Permutation. Bei der Permutation 1,2,3,4 -> 1,3,2,4 sind deshalb die Zahlen 1 und 4 Fixpunkte.
Eine Transposition ist ein Zyklus (eine Permutation) der Länge 2. Sie besteht aus der Vertauschung zweier Elemente einer Permutation. Jede Permutation lässt sich auch als Produkt von Transpositionen darstellen.
Variation - Rechenregeln - Grundlagen - Reihenfolge - Formeln
Variationen sind Anordnungen, welche aus n gegebenen Elementen nur eine bestimmte Anzahl k in allen möglichen Reihenfolgen enthalten. Prinzipiell geht es hierbei darum, einige Elemente aus einer Ausgangsmenge auszuwählen und diese zusätzlich in eine Reihenfolge zu bringen.
Voraussetzung für Variation ohne Wiederholung:
- alle n Elemente der Ausgangsmenge unterscheiden sich voneinander
- es werden einige (k) Elemente aus der Ausgangsmenge ausgewählt
- ein Element kann nicht mehrmals ausgewählt werden
Formel zur Berechnung einer Variation ohne Wiederholung:
Voraussetzung für Variation mit Wiederholung:
- alle n Elemente der Ausgangsmenge unterscheiden sich voneinander
- es werden einige (k) Elemente aus der Ausgangsmenge ausgewählt
- ein Element kann mehrmals ausgewählt werden
Formel zur Berechnung einer Variation mit Wiederholung:
Kombination - Rechenregeln - Grundlagen - Reihenfolge - Formeln
Werden jeweils k Elemente aus der Gesamtanzahl n ausgewählt in beliebiger, jedoch nur jeweils in einer Reihenfolge angeordnet, entstehen Kombinationen.
Voraussetzung für Kombination ohne Wiederholung:
- alle n Elemente der Ausgangsmenge unterscheiden sich voneinander
- es werden einige (k) Elemente aus der Ausgangsmenge ausgewählt
- ein Element kann nicht mehrmals ausgewählt werden
Formel zur Berechnung einer Kombination ohne Wiederholung:
Voraussetzung für Kombination mit Wiederholung:
- alle n Elemente der Ausgangsmenge unterscheiden sich voneinander
- es werden einige (k) Elemente aus der Ausgangsmenge ausgewählt (Abzählverfahren)
- ein Element kann mehrmals ausgewählt werden
Formel zur Berechnung einer Kombination mit Wiederholung:
Berechnung
Nach der Wahl des entsprechenden Registerblatts und der Eingabe der relevanten Werte für n (Gesamtanzahl Elemente) und k (Anzahl ausgewählter Elemente), sowie einer Bedienung der Schaltfläche Berechnen werden die Ergebnisse oben beschriebener Operationen ausgegeben.
Um Berechnungen mit Permutationen mit Wiederholung durchzuführen, müssen Eingabewerte für Elemente mit gleichen Eigenschaften (Gruppen gleicher Elemente) durch Semikola voneinander getrennt werden.
Allgemein
Durch die Bedienung der Schaltfläche Löschen können alle Eingaben und Ergebnisse gelöscht werden.
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.
Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Grafikprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Üben sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Übungen hierzu. Oftmals lassen sich hiermit auch die Lösungen von Übungsaufgaben durch benutzerdefinierte Festlegungen und Eingaben numerisch oder grafisch ermitteln bzw. auswerten. Erlernte Fertigkeiten können somit auf einfache Weise untersucht werden. Implementierte Beispiele zu Sachverhalten erlauben die Bezugnahme zum entsprechenden Fachthema.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Mathematische Funktionen I - Mathematische Funktionen II - Funktionen in Parameterform - Funktionen in Polarform - Kurvenscharen - Funktionsparameter - Kubische Funktionen - Zahlenfolgen - Interaktiv - Rekursive Zahlenfolgen - Interaktiv - Quadratische Funktionen - Interaktiv - Parabel und Gerade - Interaktiv - Ganzrationale Funktionen - Interaktiv - Gebrochenrationale Funktionen - Interaktiv - Kurvendiskussion - Interaktiv - Ober- und Untersummen - Interaktiv - Integralrechnung - Interaktiv - Hypozykoide - Sinusfunktion und Cosinusfunktion - Fourier-Reihen - Implizite Funktionen - Zweipunkteform einer Gerade - Kreis und Punkt - Interaktiv - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Interaktiv - Rechtwinkliges Dreieck - Interaktv - Allgemeines Dreieck - Interaktiv - Höhensatz - Eulersche Gerade - Richtungsfelder von Differentialgleichungen - Addition und Subtraktion komplexer Zahlen - Binomialverteilung - Interaktiv - Galton-Brett - Satz des Pythagoras - Bewegungen in der Ebene - Dreieck im Raum - Würfel im Raum - Torus im Raum - Schiefer Kegel - Pyramide - Pyramidenstumpf - Doppelpyramide - Hexaeder - Dodekaeder - Ikosaeder - Abgestumpftes Tetraeder - Abgestumpftes Ikosidodekaeder - Johnson Polyeder - Punkte im Raum - Strecken im Raum - Rotationskörper - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die Y-Achse - Flächen im Raum I - Flächen im Raum II - Analyse impliziter Funktionen im Raum - Flächen in Parameterform I - Flächen in Parameterform II - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten I - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten II - Flächen mit Funktionen in Zylinderkoordinaten - Raumkurven I - Raumkurven II - Raumkurven III - Quadriken - Ellipsoid - Geraden im Raum I - Geraden im Raum II - Ebene durch 3 Punkte - Ebenen im Raum - Kugel und Gerade - Kugel - Ebene - Punkt - Raumgittermodelle
Weitere Themenbereiche
Beispiele - Aufgaben
Beispiel 1 - Permutation ohne Wiederholung:
Die 8 Teilnehmer eines 100-Meter-Endlaufs kommen in einer bestimmten Reihenfolge durch das Ziel. Auf einer Anzeigetafel werden die Teilnehmer, ihrem Rangplatz entsprechend, nacheinander aufgelistet.
Wieviele mögliche Reihenfolgen gab es vor deren Ankunft im Ziel?
Anzahl Teilnehmer: n = 8
A = n! = 1*2*3*4*5*6*7*8 = 40320
Um diese Berechnung durchführen zu lassen, wählen Sie das Registerblatt Permutation-Variation-Kombination, geben die Zahl 8 in das Feld n (Gesamtanzahl Elemente) ein und bedienen die Schaltfläche Berechnen. In der Tabelle kann dieses Ergebnis unter dem Eintrag Permutation n! entnommen werden. Der eingetragene Wert im Feld k (Anzahl ausgewählter Elemente) wird ignoriert.
Beispiel 2 - Permutation mit Wiederholung:
Wieviele Möglichkeiten gibt es alle Buchstaben des Wortes ANAGRAMM in einer unterschiedlichen Reihenfolge anzuordnen? Verschiedene Buchstaben dieses Wortes kommen mehrfach vor.
Anzahl aller Buchstaben: n = 8
k1 = 3 (Buchstabe A)
k2 = 1 (Buchstabe G)
k3 = 1 (Buchstabe N)
k4 = 2 (Buchstabe M)
k5 = 1 (Buchstabe R)
A = 8! / (3! * 1! * 1! * 2! * 1!) = 40320 / 12 = 3360
Es besteht die Möglichkeit 3360 verschiedene Buchstabenkombinationen (Wörter) aus den Buchstaben des Wortes ANAGRAMM zu bilden.
Um diese Berechnung durchführen zu lassen, wählen Sie das Registerblatt Permutation mit Wiederholung, geben die Zahl 8 in das Feld Gesamtanzahl Elemente n ein, geben in das Feld Gruppen gleicher Elemente die Zeichenfolge 3;1;1;2;1 ein und bedienen die Schaltfläche Berechnen.
Beispiel 3 - Variation ohne Wiederholung:
Bei den Olympischen Spielen stehen 8 Athleten im Finale einer Sportart. Wieviele Möglichkeiten bestehen, dass diese 8 Teilnehmer die Medaillien Gold, Silber und Bronze unter sich aufteilen?
Anzahl der Teilnehmer: n = 8
Anzahl zu vergebender Medaillien: k = 3
A = n! / (n-k)! = 8! / (8 - 3)! = 336
Um diese Berechnung durchführen zu lassen, wählen Sie das Registerblatt Permutation-Variation-Kombination, geben die Zahl 8 in das Feld n (Gesamtanzahl Elemente) ein, geben im Feld k (Anzahl ausgewählter Elemente) die Zahl 3 ein und bedienen die Schaltfläche Berechnen. Aus der Tabelle kann dieses Ergebnis unter dem Eintrag Variation ohne Wiederholung entnommen werden.
Beispiel 4 - Variation mit Wiederholung:
Ein Zahlenschloss besteht aus 5 Vorrichtungen mit jeweils 10 Zahlen, welche jeweils eine Ziffernkombination verlangen. Bei jeder Zifferneinstellung können die Zahlen 0...9 gewählt werden.
Wieviele Möglichkeiten bestehen diesem Zahlenschloss eine Kombination zu vergeben?
Anzahl möglicher Ziffern: n = 10
Anzahl möglicher Zifferneinstellungen: k = 5
A = nk = 105 = 100000
Um diese Berechnung durchführen zu lassen, wählen Sie das Registerblatt Permutation-Variation-Kombination, geben die Zahl 10 in das Feld n (Gesamtanzahl Elemente) ein, geben im Feld k (Anzahl ausgewählter Elemente) die Zahl 5 ein und bedienen die Schaltfläche Berechnen. Aus der Tabelle kann dieses Ergebnis unter dem Eintrag Variation mit Wiederholung entnommen werden.
Beispiel 5 - Kombination ohne Wiederholung:
Bei der Ziehung der Lottozahlen werden von 49 nummerierten Kugeln nacheinander 6 Kugeln gezogen (ohne Zurücklegen).
Wieviele Möglichkeiten gibt es 6 Zahlen auszuwählen?
Anzahl Kugeln: n = 49
Anzahl Ziehungen: k = 6
A = n! / ( (n - k)! * k! ) = 49! / ( (49 - 6)! * 6! ) = 13983816
Um diese Berechnung durchführen zu lassen, wählen Sie das Registerblatt Permutation-Variation-Kombination, geben die Zahl 49 in das Feld n (Gesamtanzahl Elemente) ein, geben im Feld k (Anzahl ausgewählter Elemente) die Zahl 6 ein und bedienen die Schaltfläche Berechnen. Aus der Tabelle kann der errechnete Wert unter dem Eintrag Kombination mit Wiederholung entnommen werden.
Beispiel 1 - Permutation - Variation - Kombination
Beispiel 2 - Permutation mit Wiederholung
Beispiel 3 - Permutation mit Fixpunkt
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Screenshots zum Themengebiet Analysis - Screenshots zum Themengebiet Geometrie - Screenshots zum Themengebiet Trigonometrie - Screenshots zum Themengebiet Algebra - Screenshots zum Themengebiet 3D-Mathematik - Screenshots zum Themengebiet Stochastik - Screenshots zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Screenshots zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter folgenden Adressen zu finden.
Wikipedia - Kombinatorik
Wikipedia - Variation
Wikipedia - Permutation
Urnenmodell - Pfadregel - Galton-Brett - Statistische Messwertanalyse - Hypothesentest - Binomialverteilung - Binomialverteilung - Interaktiv - Binomialkoeffizienten - Geometrische Verteilung - Geometrische Verteilung - Interaktiv - Poisson-Verteilung - Poisson-Verteilung - Interaktiv - Hypergeometrische Verteilung - Hypergeometrische Verteilung - Interaktiv - Stetige Verteilungen - Glockenkurve - Regressionsanalyse - Stichproben - Stichproben - Verteilungen - Lottosimulation - Vierfeldertest - Bedingte Wahrscheinlichkeit - Zusammenhang von Messwerten - Experimente - Gesetz der großen Zahlen - Berechnung von Pi (Monte-Carlo-Methode)
MathProf 5.0 - Unterprogramm Pfadregel
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven von Funktionen in Parameterform
PhysProf 1.1 - Unterprogramm Adiabatische Zustandsänderung
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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