DENOMBREMENT. COMBINATOIRE. 1. La notation factorielle Définition : n est un entier supérieur du égal à 1. Le nombre factorielle n, noté n!, désigne le produit de tous les entiers naturels de 1 à n : n! = n × (n - 1) × ... × 2 × 1. Par convention : 0! = 1. Exemple : 5! == 5 × 4 ×3 × 2 × 1 = 120. Exercice : Démontrer que 6! × 7! = 10! (sans calculer 10!) 2. Les différents types de tirages Une urne contient quatre boules numérotées : 10, 20, 30, 40. 2.1 Tirages avec remise Une expérience est définie par le protocole suivant : . on effectue trois tirages successifs avec remise, c'est-à-dire qu'après chaque tirage, on replace la boule tirée dans l'urne ; . on note le numéro de chaque boule tirée suivant l'ordre dans lequel elle a été tirée. Le résultat d'une expérience peut alors être représenté par un triplet, ou une liste ordonnée de trois éléments de l'ensemble E = {10, 20, 30, 40}. Ainsi le triplet (40, 30, 30) correspond au tirage suivant : la première boule tirée porte le n° 40, la deuxième le n° 30, la troisième le n° 30. 1. Combien y a-t-il de résultats possibles ? 2. Combien y a-t-il de résultats possibles dans chacun des cas suivants : a) La première boule tirée porte le n° 10, la deuxième le n° 40, la troisième le n° 20 ? b) La première boule tirée porte le n° 30 et la deuxième le n° 20 ? c) La deuxième boule tirée porte le n° 40 et la troisième le n° 30 ? d) La deuxième boule porte le n° 20 ? 1/5 2.2 Tirages sans remise Une expérience est définie par le protocole suivant : . on effectue trois tirages successifs sans remise, c'est-à-dire que l'on ne replace pas la boule tirée dans l'urne ; . on note le numéro de chaque boule tirée suivant l'ordre dans lequel elle a été tirée. Le résultat d'une expérience peut alors être aussi représenté par un triplet, mais cette fois les éléments de ce triplet sont nécessairement deux à deux distincts, c'est donc une partie de E contenant 3 éléments et ordonnée (arrangement). 1. Combien y a-t-il de résultats possibles ? 2. Répondez aux a), b), c), d) du 2.1 pour ce deuxième type d'expérience. 2.3 Tirage simultané Une expérience est définie par le protocole suivant : . on tire simultanément trois boules de l'urne; . on note les trois numéros inscrits sur les boules tirées. Le résultat d'une expérience peut alors être représenté par une partie à trois éléments de l'ensemble E = {10, 20, 30, 40}. 1. Combien y a-t-il de résultats possibles ? 2. Combien y a-t-il de résultats dans lesquels figure le nombre 20 ? le nombre 30 et le nombre 40 ? 2/5 3. Combinaisons Définition : n et p désignent des entiers tels que 0 ≤ p ≤ n et E est un ensemble à n éléments. Une combinaison de p éléments de E est une partie de E à p éléments. Propriété : n et p désignent des entiers tels que 1 ≤ p ≤ n et E est un ensemble à n éléments. Le nombre n de combinaisons de p éléments de E, noté (lire « p parmi n »), est donné par : p n n (n 1)...( n p 1) p! p Démonstration : Propriété : Pour tous nombres entiers n et p tels que 0 ≤ p ≤ n, n n! p p!(n p)! Démonstration : 3/5 4. Propriétés des coefficients binomiaux 1. Propriété Pour tout entier n et tout entier p tel que 0 ≤ p ≤ n, on a : n n p n p Démonstration : 2. Conséquences n 1 0 n 1 n n n 1 n n n 1 Exemple : Le nombre de façons de choisir 2 délégués parmi 30 élèves est égal au nombre de façons de choisir 28 30 30 élèves non délégués parmi 30 : 2 28 3. Propriété (Relation de Pascal) Pour tout entier n et tout entier p tel que 1 ≤ p ≤ n - l, on a : n n 1 n 1 p p 1 p Démonstration algébrique : 4/5 4. Triangle de Pascal p n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 2 1 2 1 3 1 3 3 1 4 1 4 6 4 1 5 1 5 10 10 5 1 6 1 6 15 20 15 6 1 7 1 7 21 35 35 21 7 1 8 1 8 28 56 70 56 28 8 1 9 1 9 36 84 126 126 84 36 9 1 10 1 10 45 120 210 252 210 120 45 10 10 1 5- Formule du binôme de Newton Théorème : Pour tous nombres complexes a et b, et tout nombre entier n non nul, n n n n n n-1 ab + bn (a + b)n = a n p b p = an + an-1b + an-2b² + … + p 0 p 1 2 n 1 Démonstration : Exemple : Remarque : n (a + b)n = n p a p 0 p b n p (a et b ayant des rôles symétriques dans l’expression (a + b)n) 5/5