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Exercícios de Análise Combinatória

Rafael C. Asth
Revisão por Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

A análise combinatória apresenta métodos que nos permitem contar de forma indireta o número de agrupamentos que podemos fazer com os elementos de um ou mais conjuntos, levando em conta determinadas condições.

Em muitos exercícios desse assunto, podemos utilizar tanto o princípio fundamental da contagem, como também as fórmulas de arranjo, permutação e combinação.

Questão 1

Quantas senhas com 4 algarismos diferentes podemos escrever com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,e 9?

a) 1 498 senhas
b) 2 378 senhas
c) 3 024 senhas
d) 4 256 senhas

Resposta correta: c) 3 024 senhas.

Esse exercício pode ser feito tanto com a fórmula, quanto usando a princípio fundamental da contagem.

1ª maneira: usando o princípio fundamental da contagem.

Como o exercício indica que não ocorrerá repetição nos algarismos que irão compor a senha, então teremos a seguinte situação:

  • 9 opções para o algarismo das unidades;
  • 8 opções para o algarismo das dezenas, visto que já utilizamos 1 algarismo na unidade e não pode repetir;
  • 7 opções para o algarismo das centenas, pois já utilizamos 1 algarismo na unidade e outro na dezena;
  • 6 opções para o algarismo do milhar, pois temos que tirar os que já usamos anteriormente.

Assim, o número de senhas será dado por:

9.8.7.6 = 3 024 senhas

2ª maneira: usando a fórmula

Para identificar qual fórmula usar, devemos perceber que a ordem dos algarismos é importante. Por exemplo 1234 é diferente de 4321, assim iremos usar a fórmula de arranjo.

Então, temos 9 elementos para serem agrupados de 4 a 4. Desta maneira, o cálculo será:

A com 9 vírgula 4 subscrito fim do subscrito igual a numerador 9 fatorial sobre denominador parêntese esquerdo 9 menos 4 parêntese direito fatorial fim da fração igual a numerador 9 fatorial sobre denominador 5 fatorial fim da fração igual a numerador 9.8.7.6.5 fatorial sobre denominador 5 fatorial fim da fração igual a 9.8.7.6 igual a 3 espaço 024 espaço s e n h a s

Questão 2

Um técnico de um time de voleibol possui a sua disposição 15 jogadores que podem jogar em qualquer posição. De quantas maneiras ele poderá escalar seu time de 6 jogadores?

a) 4 450 maneiras
b) 5 210 maneiras
c) 4 500 maneiras
d) 5 005 maneiras

Resposta correta: d) 5 005 maneiras.

Nesta situação, devemos perceber que a ordem dos jogadores não faz diferença. Assim, usaremos a fórmula de combinação.

Como uma equipe de voleibol compete com 6 jogadores, iremos combinar 6 elementos tirados de um conjunto de 15 elementos.

C com 15 vírgula 6 subscrito fim do subscrito igual a numerador 15 fatorial sobre denominador 6 fatorial espaço parêntese esquerdo 15 menos 6 parêntese direito fatorial fim da fração igual a numerador 15 fatorial sobre denominador 6 fatorial espaço 9 fatorial fim da fração igual a numerador 15.14.13.12.11.10.9 fatorial sobre denominador 6.5.4.3.2.1.9 fatorial fim da fração igual a 5 espaço 005 espaço m a n e i r a s

Questão 3

De quantas maneiras diferentes, uma pessoa pode se vestir tendo 6 camisas e 4 calças?

a) 10 maneiras
b) 24 maneiras
c) 32 maneiras
d) 40 maneiras

Resposta correta: b) 24 maneiras diferentes.

Para solucionar esta questão, devemos utilizar o princípio fundamental da contagem e multiplicar o número de opções entre as escolhas apresentadas. Temos:

6.4 = 24 maneiras diferentes.

Portanto, com 6 camisas e 4 calças uma pessoa pode se vestir de 24 maneiras diferentes.

Veja também: Princípio Fundamental da Contagem

Questão 4

De quantas maneiras diferentes 6 amigos podem sentar em um banco para tirar uma foto?

a) 610 maneiras
b) 800 maneiras
c) 720 maneiras
d) 580 maneiras

Resposta correta: c) 720 maneiras.

Podemos usar a fórmula de permutação, pois todos os elementos farão parte da foto. Note que a ordem que faz diferença.

P com 6 subscrito igual a 6 fatorial espaço igual a 6.5.4.3.2.1 igual a 720 espaço m a n e i r a s

Como o número de elementos é igual ao número de ajuntamentos, então existem 720 maneiras de 6 amigos sentarem para tirar uma foto.

Questão 5

Em uma competição de xadrez existem 8 jogadores. De quantas formas diferentes poderá ser formado o pódio (primeiro, segundo e terceiro lugares)?

a) 336 formas
b) 222 formas
c) 320 formas
d) 380 formas

Resposta correta: a) 336 formas diferentes.

Como a ordem faz diferença, usaremos arranjo. Assim:

reto A com reto n vírgula reto p subscrito fim do subscrito igual a numerador reto n fatorial sobre denominador parêntese esquerdo reto n menos reto p parêntese direito fatorial fim da fração

Substituindo os dados do enunciado na fórmula, temos:

A com 8 vírgula 3 subscrito fim do subscrito igual a numerador 8 fatorial sobre denominador parêntese esquerdo 8 menos 3 parêntese direito fatorial fim da fração igual a numerador 8 fatorial sobre denominador 5 fatorial fim da fração igual a numerador 8.7.6.5 fatorial sobre denominador 5 fatorial fim da fração igual a 336 espaço f o r m a s espaço d i f e r e n t e s

Portanto, é possível formar o pódio de 336 formas diferentes.

Questão 6

Uma lanchonete tem uma promoção de combo com preço reduzido em que o cliente pode escolher 4 tipos diferentes de sanduíches, 3 tipos de bebida e 2 tipos de sobremesa. Quantos combos diferentes os clientes podem montar?

a) 30 combos
b) 22 combos
c) 34 combos
d) 24 combos

Resposta correta: d) 24 combos diferentes.

Usando o princípio fundamental da contagem, multiplicamos o número de opções entre as escolhas apresentadas. Assim:

4.3.2 = 24 combos diferentes

Portanto, os clientes podem montar 24 combos diferentes.

Questão 7

Quantas comissões de 4 elementos podemos formar com 20 alunos de uma turma?

a) 4 845 comissões
b) 2 345 comissões
c) 3 485 comissões
d) 4 325 comissões

Resposta correta: a) 4 845 comissões.

Note que como para uma comissão a ordem não faz diferença, usaremos a fórmula de combinação para calcular:

C com 20 vírgula 4 subscrito fim do subscrito igual a numerador 20 fatorial sobre denominador 4 fatorial espaço. espaço parêntese esquerdo 20 menos 4 parêntese direito fatorial fim da fração igual a numerador 20 fatorial sobre denominador 4 fatorial espaço. espaço 16 fatorial fim da fração igual a numerador 20.19.18.17. riscado diagonal para cima sobre 16 fatorial fim do riscado sobre denominador 4.3.2.1. riscado diagonal para cima sobre 16 fatorial fim do riscado fim da fração igual a 4 espaço 845 espaço c o m i s s õ e s

Questão 8

Determine o número de anagramas:

a) Existentes na palavra FUNÇÃO.

Resposta correta: 720 anagramas.

Cada anagrama consiste na reorganização das letras que compõem uma palavra. No caso da palavra FUNÇÃO temos 6 letras que podem ter suas posições modificadas.

Para encontrar o número de anagramas basta calcular:

reto P com 6 subscrito espaço igual a espaço 6 fatorial espaço igual a espaço 6 espaço. espaço 5 espaço. espaço 4 espaço. espaço 3 espaço. espaço 2 espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 720

b) Existentes na palavra FUNÇÃO que iniciam com F e terminam com O.

Resposta correta: 24 anagramas.

F — — — — O

Deixando fixas as letras F e O na palavra função, estando no início e final, respectivamente, podemos permutar as 4 letras não fixas e, portanto, calcular P4:

reto P com 4 subscrito espaço igual a espaço 4 fatorial espaço igual a espaço 4. espaço 3. espaço 2. espaço 1 espaço igual a espaço 24

Sendo assim, existem 24 anagramas da palavra FUNÇÃO iniciados com F e terminados em O.

c) Existentes na palavra FUNÇÃO desde que as vogais A e O apareçam juntas nessa ordem (ÃO).

Resposta correta: 120 anagramas.

Se as letras A e O devem aparecer juntas como ÃO, então podemos interpretá-las como se fosse uma só letra:

FUNÇ ÃO; assim, temos que calcular P5:

reto P com 5 subscrito espaço igual a espaço 5 fatorial espaço igual a espaço 5 espaço. espaço 4 espaço. espaço 3 espaço. espaço 2 espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 120

Desta forma, existem 120 possibilidade de escrever a palavra com ÃO.

Questão 9

A família de Carlos é formada por 5 pessoas: ele, sua esposa Ana e mais 3 filhos, que são Carla, Vanessa e Tiago. Eles desejam tirar uma foto da família para enviar como presente ao avô materno das crianças.

Determine o número de possibilidades de os membros da família poderem se organizar para tirar a foto e de quantas formas possíveis Carlos e Ana podem ficar lado a lado.

Resposta correta: 120 possibilidades de foto e 48 possibilidades de Carlos e Ana estarem lado a lado.

Primeira parte: número de possibilidades dos membros da família se organizarem para tirar a foto

Cada forma de dispor as 5 pessoas lado a lado corresponde a uma permutação dessas 5 pessoas, uma vez que a sequência é formada por todos os membros da família.

O número de posições possíveis é:

reto P com 5 subscrito espaço igual a espaço 5 fatorial espaço igual a espaço 5 espaço. espaço 4 espaço. espaço 3 espaço. espaço 2 espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 120

Portanto, há 120 possibilidades de foto com os 5 membros da família.

Segunda parte: formas possíveis de Carlos e Ana ficarem lado a lado

Para que Carlos e Ana apareçam juntos (lado a lado), podemos considerá-los como uma única pessoa que irá permutar com as outras três, num total de 24 possibilidades.

reto P com 4 subscrito espaço igual a espaço 4 fatorial espaço igual a espaço 4 espaço.3.2.1 espaço igual a espaço 24

Porém, para cada uma dessas 24 possibilidades, Carlos e Ana podem trocar de lugar entre si, de 2 maneiras distintas.

reto P com 2 subscrito espaço igual a espaço 2 fatorial espaço igual a espaço 2 espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 2

Assim, o cálculo para encontrar o resultado é: reto P com 4 subscrito espaço. espaço reto P com 2 subscrito espaço igual a espaço 24 espaço. espaço 2 espaço igual a espaço 48.

Sendo assim, existem 48 possibilidades de Carlos e Ana tirarem a foto lado a lado.

Questão 10

Uma equipe de trabalho é formada por 6 mulheres e 5 homens. Eles pretendem se organizar em grupo de 6 pessoas, com 4 mulheres e 2 homens, para compor uma comissão. Quantas comissões podem ser formadas?

a) 100 comissões
b) 250 comissões
c) 200 comissões
d) 150 comissões

Resposta correta: d) 150 comissões.

Para formar a comissão deve-se escolher 4 das 6 mulheres (reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito) e 2 dos 5 homens (reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito). Pelo princípio fundamental da contagem multiplicamos estes números:

reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço numerador 6 fatorial sobre denominador 4 fatorial abre parênteses 6 fatorial menos 4 fatorial fecha parênteses fim da fração. numerador 5 fatorial sobre denominador 2 fatorial abre parênteses 5 fatorial menos 2 fatorial fecha parênteses fim da fração reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a numerador 6 fatorial sobre denominador 4 fatorial espaço 2 fatorial fim da fração. numerador 5 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço 3 fatorial fim da fração reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a numerador 6.5. riscado diagonal para cima sobre 4 fatorial fim do riscado sobre denominador riscado diagonal para cima sobre 4 fatorial fim do riscado espaço 2 fatorial fim da fração. numerador 5.4. diagonal para cima risco 3. riscado diagonal para cima sobre 2 fatorial fim do riscado sobre denominador riscado diagonal para cima sobre 2 fatorial fim do riscado espaço diagonal para cima risco 3.2.1 fim da fração reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a 30 sobre 2.20 sobre 2 reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a 15.10 reto C com 6 vírgula 4 subscrito fim do subscrito espaço. espaço reto C com 5 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a 150

Assim, podem ser formadas 150 comissões com 6 pessoas e com, exatamente, 4 mulheres e 2 homens.

Questão 11

(Enem/2016) O tênis é um esporte em que a estratégia de jogo a ser adotada depende, entre outros fatores, de o adversário ser canhoto ou destro. Um clube tem um grupo de 10 tenistas, sendo que 4 são canhotos e 6 são destros. O técnico do clube deseja realizar uma partida de exibição entre dois desses jogadores, porém, não poderão ser ambos canhotos. Qual o número de possibilidades de escolha dos tenistas para a partida de exibição?

a) numerador 10 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 8 fatorial fim da fração menos numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 2 fatorial fim da fração

b) numerador 10 fatorial sobre denominador 8 fatorial fim da fração menos numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial fim da fração

c) numerador 10 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 8 fatorial fim da fração menos espaço 2

d) numerador 6 fatorial sobre denominador 4 fatorial fim da fração mais 4 espaço x espaço 4

e) numerador 6 fatorial sobre denominador 4 fatorial fim da fração mais 6 espaço x espaço 4

Gabarito explicado

Segundo o enunciado, temos os seguintes dados necessários para resolver a questão:

  • Existem 10 tenistas;
  • Dos 10 tenistas, 4 são canhotos;
  • Deseja-se realizar uma partida com 2 tenistas que não podem ser ambos canhotos;

Podemos montar as combinações assim:

reto C com reto n vírgula reto p subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço numerador reto n fatorial sobre denominador reto p fatorial parêntese esquerdo reto n menos reto p parêntese direito fatorial fim da fração

Dos 10 tenistas, 2 deverão ser escolhidos. Portanto:

reto C com 10 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço numerador 10 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço reto x espaço 8 fatorial fim da fração

Deste resultado devemos levar em consideração que dos 4 tenistas canhotos, 2 não poderão ser escolhidos simultaneamente para partida.

reto C com 4 vírgula 2 subscrito fim do subscrito espaço igual a numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 2 fatorial fim da fração

Sendo assim, subtraindo do total de combinações as possíveis combinações com 2 canhotos, temos que o número de possibilidades de escolha dos tenistas para a partida de exibição é:

numerador 10 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 8 fatorial fim da fração menos numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço x espaço 2 fatorial fim da fração

Questão 12

(Enem/2016) Para cadastrar-se em um site, uma pessoa precisa escolher uma senha composta por quatro caracteres, sendo dois algarismos e duas letras (maiúsculas ou minúsculas). As letras e os algarismos podem estar em qualquer posição. Essa pessoa sabe que o alfabeto é composto por vinte e seis letras e que uma letra maiúscula difere da minúscula em uma senha.

O número total de senhas possíveis para o cadastramento nesse site é dado por

a) 10 ao quadrado. espaço 26 ao quadrado

b) 10 ao quadrado. espaço 52 ao quadrado

c) 10 ao quadrado. espaço 52 ao quadrado. numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial fim da fração

d) 10 ao quadrado. espaço 26 ao quadrado. numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço. espaço 2 fatorial fim da fração

e) 10 ao quadrado. espaço 52 ao quadrado. espaço numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço. espaço 2 fatorial fim da fração

Gabarito explicado

Conforme o enunciado, temos os seguintes dados necessários para resolver a questão:

  • A senha é composta por 4 caracteres;
  • A senha deve conter 2 algarismos e 2 letras (maiúsculas ou minúsculas);
  • Pode-se escolher 2 algarismos entre 10 algarismos (de 0 a 9);
  • Pode-se escolher 2 letras entre as 26 letras do alfabeto;
  • Uma letra maiúscula difere de uma letra minúscula. Portanto, há 26 possibilidades de letras maiúsculas e 26 possibilidades de letras minúsculas, totalizando 52 possibilidades;
  • As letras e os algarismos podem estar em qualquer posição;
  • Não há restrição quanto à repetição de letras e algarismos.

Uma maneira de interpretar as sentenças anteriores seria:

Posição 1: 10 opções de algarismos

Posição 2: 10 opções de algarismos

Posição 3: 52 opções de letras

Posição 4: 52 opções de letras

Além disso, precisamos considerar que letras e algarismos podem estar em qualquer uma das 4 posições e pode haver repetição, ou seja, escolher 2 algarismos iguais e duas letras iguais.

Portanto,

10 espaço. espaço 10 espaço. espaço 52. espaço 52 espaço. espaço reto x espaço igual a 10 ao quadrado espaço. espaço 52 ao quadrado espaço. espaço numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial parêntese esquerdo 4 menos 2 parêntese direito fatorial fim da fração igual a 10 ao quadrado espaço. espaço 52 ao quadrado espaço. espaço numerador 4 fatorial sobre denominador 2 fatorial espaço 2 fatorial fim da fração

Questão 13

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Rafael C. Asth
Revisão por Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.