• การจัดหมู่(Combination)

    ตอนนี้เรามีความรู้การเรียงสับเปลี่ยนเชิงเส้นแล้ว ต่อไปเราก็จะไปเรียนรู้วิธีการจัดหมู่บ้าง  การจัดหมู่นั้นแตกต่างกับการเรียงสับเปลี่ยนคือ

    ถ้าผมมีสิ่งของที่ต่างกัน 2  สิ่งคือ A กับ B 

    นำมาเรียงสับเปลี่ยนคราวละ 2  สิ่ง ก็จะได้ 2  วิธีคือ AB และ BA

    แต่ถ้านำมาจัดหมู่ ก็จะได้เพียง 1 วิธี คือ AB  (การจัดหมู่จะมองว่า AB และ BA เป็นสิ่งเดียวกันครับ)

    นี่คือข้อแตกต่างระหว่าง Permutation กับ Combination

    เรามาดูสูตรการหาจำนวนวิธีทั้งหมดในการจัดหมู่สิ่งของที่ต่างกันทั้งหมด  n สิ่งโดยเลือกมาจัดหมู่คราวละ r สิ่ง

     จำนวนวิธีการจัดหมู่ของสิ่งของที่แตกต่างกัน n สิ่ง โดยเลือกมาจัดคราวละ r สิ่ง เท่ากับ

      \(C_{n,r}=\frac{n!}{(n-r)!r!}\)

    มาดูตัวอย่างการทำแบบฝึกหัดกันครับ

    ตัวอย่างที่ 1 กำหนดจุด 10 จุด บนเส้นรอบวงของวงกลมวงหนึ่ง ถ้าต้องการลากส่วนของเส้นตรงเชื่อมจุด 10 จุดนี้จะมีส่วนของเส้นตรงที่่เชื่อมจุดเหล่านี้มากที่สุดกี่เส้น

    วิธีทำ ข้อนี้ใช้การจัดหมู่ เพราะว่า ถ้ามีจุด A และ B อยู่บนวงกลม เราลากเส้นเชื่อม AB หรือ BA มันก็คือเส้นเชื่อมอันเดียวกันอย่าหลงไปใช้การเรียงสับเปลี่ยนเด็ดขาด เขาถามว่ามีทั้งหมดกี่เส้น มันจะเกิดเส้นเชื่อมได้ต้องเลือกจุดสองจุดในวงกลมมาแล้วลากเส้นเชื่อมกัน ดังข้อนี้ คือ หา  \(C_{10,2}\)  มีสิ่งของคือจุดต่างกัน 10 จุดเลือกมาคราวละก็คือเลือกจุดมาคราวละ 2 จุดเพื่อสร้างเส้นเชื่อม จะได้จำนวนกี่เส้นเชื่อมมาคำนวณกันครับ

    \(C_{10,2}=\frac{10!}{(10-2)!2!}=45 \)         เส้น


    ตัวอย่างที่ 2 ในการเลือกกรรมการ 3 คน จากสมาชิกสโมสร 20 คน ซึ่งมีสมชายเป็นสมาชิกสโมสรแห่งนี้ จะมีวิธีคัดเลือกได้กี่วิธี โดยที่

    1. สมชายต้องได้รับการคัดเลือกให้เป็นกรรมการ

    2. ใน 20 คน มี 2 คน เป็นสามีภรรยากัน จะถูกเลือกเป็นกรรมการทั้ง 2 คนไม่ได้

    วิธีทำ  1. สมชายต้องได้รับการคัดเลือกให้เป็นกรรมการ  ก่อนทำโจทย์ผมขอแนะนำว่าถ้าไปเจอโจทย์ที่บอกว่าเลือก กรรมการ เลือกคนมาเป็นกรรมการหรือมาทำหน้าที่อะไรสักอย่าง ให้สงสัยได้เลยว่าต้องใช้การจัดหมู่แน่นอน

    ข้อนี้เขาบอกว่าสมชายต้องรับเลือกเป็นกรรมการ  ก็คือพูดง่ายๆตอนนี้สมชายเป็นกรรมการไปแล้ว ดังนั้นจำนวนวิธีในคัดเลือกในข้อนี้คือ \(C_{19,2}\)  สมชายเป็นกรรมการแล้วก็เหลือแค่ให้เลือก 19 คน และเลือกกรรมการได้เพียง 2 คนเพราะกรรมการอีกหนึ่งคนคือสมชาย

      \(C_{19,2}=\frac{19!}{(19-2)!2!}=171\)          วิธี

    2. ใน 20 คน มี 2 คน เป็นสามีภรรยากัน จะถูกเลือกเป็นกรรมการทั้ง 2 คนไม่ได้

    ข้อนี้ต้องแบ่งกรณีในการคิด

    กรณีที่ 1  สามีเป็นกรรมการ  แสดงว่าภรรยาต้องไม่เป็นกรรมการ

    สามีได้เป็นกรรมการแล้ว 1 คนต้องเลือกอีก 2 คนมาเป็นกรรมการให้ครบ 3 คนในสองคนที่เลือกมาต้องไม่เลือกภรรยา

    จะได้จำนวนวิธี \(C_{18,2}=\frac{18!}{(18-2)!2!}=153\)        วิธี ที่ต้องเหลือ 18  เพราะต้องลบออก 2 คนคือลบสามีออกเพราะสามีเป็นกรรมการแล้ว แลฟะลบภรรยาออกด้วยเพราะสามีเป็นกรรมการภรรยาต้องไม่เป็นกรรมการตามเงื่อนไขโจทย์

    กรณีที่ 2   ภรรยาเป็นกรรมการ แสดงว่าสามีไม่เป็นกรรมการ ก็จะได้คำตอบเหมือนกับกรณีที่ 1  คือ 153 วิธีจริงไหม

    กรณีที่ 3  ทั้งสามีและภรรยาไม่เป็นกรรมการจำนวนวิธีคือ \(C_{18,3}=\frac{18!}{(18-3)!3!}=816 \)         วิธี

    ดังนั้นจำนวนวิธีทั้งหมด คือ \(153+153+816=1112\)           วิธี


    ตัวอย่างที่ 3 กำหนดจุด 6 จุด บนเส้นรอบวงของวงกลมวงหนึ่ง จงหาจำนวนวิธีที่จะสร้างรูปหลายเหลี่ยมบรรจุภายในวงกลมโดยที่จุดเหล่านี้เป็นจุดยอดมุม

    การจัดหมู่

    ดูภาพประกอบตัวอย่างนะครับ ลองคิดเล่นๆถ้ามีจุด 6 จุดบนวงกลม เราจะสามารถ สร้างรูป 7 เหลี่ยมได้ไหม คำตอบคือไม่ได้แน่นอน  สร้างรูปหกเหลี่ยมได้ไหม คำตอบง่ายๆคือได้ แล้่วได้กี่รูป ก็ได้ 1 รูปนะซิ ง่ายๆ สร้างรูปห้าเหลี่ยมได้ไหม คำตอบคือได้ แล้วได้กี่รูป มีวิธีการคำนวณไหม

    การทำโจทย์ข้อนี้คือ ต้องแบ่งกรณีในการคิด คือ

    กรณีที่ 1จำนวนวิธีการสร้างรูปหกเหลี่ยม แน่นอนสร้างได้เพียงหนึ่งรูป หรือก็คือต้องเลือกจุดมา 6 จุดเพื่อมาสร้างจากจุดทึ่แตกต่างกันทั้งหมด 6 จุด ก็จะได้ \(C_{6,6}=\frac{6!}{(6-6)!6!}=1\)    รูป

    กรณีที่ 2 จำนวนวิธีสร้างรูปห้าเหลี่ยม แสดงว่าต้องเลือกจุดมา 5 จุดจาก 6 จุด

    ก็จะได้ \(C_{6,5}=\frac{6!}{(6-5)!5!}=6 \)    รูป

    กรณีที่ 3  จำนวนวิธีสร้างรูปสี่เหลี่ยม

    ก็จะได้ \(C_{6,4}=\frac{6!}{(6-4)!4!}=15 \)      รูป

    กรณีที่ 4  จำนวนวิธีสร้างรูปสามเหลี่ยม

    ก็จะได้ \(C_{6,3}=\frac{6!}{(6-3)!3!}=20 \)       รูป

    ***รูปสองเหลี่ยมไม่มีนะ หนึ่งเหลี่ยมก็ไม่มี 555

    ดังจะสร้างรูปหลายเหลี่ยมได้ทั้งหมด \(1+6+15+20=42\)         รูป


    ตัอย่างที่ 4 ถ้าต้องการเลือกผลไม้ 3 ชนิด จากผลไม้ 6 ชนิด คือ ส้ม  ชมพู่  มังคุด ละมุด มะม่วง และน้อยหน่า โดยมีข้อแม้ว่า สำหรับมังคุดกับละมุดนั้น ถ้าเลือกจะต้องเลือกทั้งสองชนิด จะมีวิธีเลือกทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ  ข้อนี้ถ้าเราลองวิเคราะห์เล่นๆ จะเห็นว่า ถ้าเลือกซื้อมังคุดจะต้องซื้อละมุดด้วยและต้องเลือกผลไม้อื่นอีก 1 ชนิดเพื่อให้ครบ 3 ชนิด

    หรือ   เราไม่ชอบละมุด มังคุด เราก็ต้องเลือกซื้อผลไม้อย่างอื่น 3 ชนิดจาก 4  ชนิด(หักมังคุดและละมุดออก)

    ฉะนั้นเราแบ่งกรณีในการคิดข้อนี้ออกเป็น 2  กรณี

    กรณีที่ 1  กรณีเลือกซื้อมังคุดก็ต้องเลือกซื้อละมุดด้วย และต้องเลือกผลไม้อื่นมาอีก 1 ชนิด ก็จะได้จำนวนวิธีในการเลือก ทั้งหมด  4 วิธี งงไหม ก็คือง่ายๆเลย

    มังคุด ละมุด  ส้ม

    มังคุด ละมุด  ชมพู่

    มังคุด ละมุด มะม่วง

    มังคุด ละมุด  น้อยหน่า

    หรือใช้วิธีการคำนวณก็ได้ คือ \(C_{4,1}=\frac{4!}{(4-1)!1!}=4\)        วิธี   จริงไม่ต้องคำนวณหรอกคิดในใจสนุกกว่า

    กรณีที่ 2  ไม่เลือกซื้อมังคุด ละมุด

    ก็จะเลือกซื้อผลไม้ 3 ชนิดจากผลไม้ที่เหลือ 4 ชนิด (หักละมุดมังคุดออก)

    \(C_{4,3}=\frac{4!}{(4-3)!3!}=4\)       วิธี

    ดังนั้น  จะมีวิธีในเลือกซื้อทั้งหมด  4+4 =  8    วิธี


    ตัวอย่างที่ 5 จำนวนวิธีที่จะเลือกผู้แทน 3 คน จากลุ่มคน 9 คน ซึ่งประกอบด้วยชาย 4 คนและหญิง 5 คน  เข้าร่วมในคณะกรรมการชุดหนึ่ง โดยต้องมีชายอย่างน้อย 1 คน จะมีวิธีการเลือกทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ เขาบอกว่าจะต้องมีชายอย่างน้อย 1 คนแสดงว่าต้องแบ่งกรณีในการคิดคือ

    กรณีที่ 1 กรณีที่มีชายเป็นกรรมการ  1  คน ก็คือเลือกชาย 1คนจาก 4 คนและเลือกหญิง 2 คนจาก 5 คน ก็จะได้จำนวนวิธีคือ

    \(\binom{4}{1}\binom{5}{2}=40\)   วิธี

    กรณีที่ 2  กรณีที่มีชายเป็นกรรมการ 2 คน ก็จะได้จำนวนวิธีคือ

    \(\binom{4}{2}\binom{5}{1}=30\)    วิธี

    กรณีที่ 3  กรณีที่มีชายเป็นกรรมการ 3  คนก็จะได้จำนวนวิธีคือ

    \(C_{4,3}=\frac{4!}{(4-3)!3!}=4 \)    วิธี   

    วิธีเลือกผู้แทนโดยมีชายอย่างน้อย 1 คน มี 40+30+4=74  วิธี


    ตัวอย่างที่ 6 มีนักเรียนชั้น ม.4 จำนวน 4 คน นักเรียนชัน ม.5 จำนวน 5 คน และนักเรียนชั้น ม.6 จำนวน 6 คนต้องการเลือกนักเรียนเหล่านี้ออกมา 5 คน ซึ่งต้องมีนักเรียนทั้งสามชั้น จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับกี่วิธี

    วิธีทำ  การทำข้อนี้ จะเห็นว่าต้องเลือกนักเรียนมาให้ครบทั้งสามชั้น คือต้องมีทั้ง ม.4 ม.5 และ ม.6 และต้องรวมกันแล้วให้ครบ 5 คน ดังนั้นต้องแยกคิดออกเป็นกรณีนะครับ

    กรณีที่ 1 คือ 1,1,3  ความหมายคือเลือกนักเรียนม.4 จำนวน 1 คน ม.5 จำนวน 1 คนและม.6 จำนวน 3 คน นะครับ ฉะนั้นจำนวนวิธีเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,1}\times C_{5,1}\times C_{6,3}=4\times 5\times 20=400\)

    กรณีที่ 2 คือ 1,3,1  จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,1}\times C_{5,3}\times C_{6,1}=4\times 10 \times 6=240\)

    กรณีที่ 3 คือ  3,1,1  จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,3}\times C_{5,1}\times C_{6,1}= 4\times 5\times 6=120\)

    กรณีที่ 4 คือ 1,2,2  จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,1}\times C_{5,2}\times C_{6,2}=4\times 10 \times 15=600\)

    กรณีที่ 5 คือ 2,1,2 จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,2}\times C_{5,1}\times C_{6,2}=6\times 5\times 15=450\)

    กรณีที่ 6 คือ 2,2,1 จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับ

    \(C_{4,2}\times C_{5,2}\times C_{6,1}=6\times 10 \times 6=360\)

    เอาทุกกรณีมารวมกันก็จะเป็นคำตอบนะครับ จะได้คำตอบคือ 400+240+120+600+450+360=2170   วิธี


    ตัวอย่างที่ 7 มีนักเรียนชั้น ม.4 ,ม.5 และ ม.6 ชั้นละ 4 คน ต้องการเลือกตัวแทนนักเรียนเหล่านี้ออกมา 6 คนโดยให้ได้นักเรียนครบทุกชั้นปี จำนวนวิธีการเลือกเท่ากับเท่าใด

    วิธีทำ  การทำข้อนี้ จะแบ่งทำเป็นกรณีเหมือนตัวอย่างที่ 7 ก็ได้ แต่มีข้อสังเกตคือจำนวนคนของแต่ละชั้นปีเท่ากันคือมีจำนวน 4 คน ดังนั้นแต่ละกรณีที่เราคำนวณหาจำนวนวิธีมาเนียะมันได้คำตอบเท่ากันจริงไหม  ดังนั้นเราก็คำนวณแค่กรณีเดียวก็พอ แล้วเอาไปคูณ 3 สมมิตถ้ามี 3 กรณี หรือเอาไปคูณ 4 สมมติถ้ามี 4 กรณีเข้าใจไหม  ทำต่อนะ

    โจทย์บอกว่าต้องการเลือกคนออกมา 6 คนและต้องได้นักเรียนครบทุกชั้น  ฉะนั้น อาจจะเลือก ดังนี้

    1,1,4 (ความหมายคือเลือก ม.4 มา 1 คน ม.5 มา 1 คนและ ม.6 มา 4 คน)

    หรือ  1,4,1,

    หรือ 4,1,1

    ทั้ง 3 กรณีนี้มีจำนวนวิธีเท่ากันนะครับเพราะจำนวนนักเรียนแต่ละชั้นปีเท่ากัน ดังนั้นจำนวนวิธีในการเลือกเท่ากับ

    \(3\times C_{4,1}\times C_{4,1}\times C_{4,4}=48\)        วิธี

    หรือ อาจจะเลือก ดังนีั

    1,2,3  หรือ  1,3,2  หรือ 3,2,1 หรือ 3,1,2 หรือ 2,3,1 หรือ 2,1,3  คิดคำนวนแค่กรณีเดียวแล้ว คูณ 6 นะครับ ดังนั้นจำนวนวิธีในการเลือกเท่ากับ

    \(6\times C_{4,1}\times C_{4,2}\times C_{4,3}=576\)       วิธี

    หรือ อาจจะเลือก ดังนี้

    2,2,2   ถ้าเลือกแบบนี้ได้แบบเดียวไม่ต้องเอาไปคูณอะไรทั้งสิ้น   ดังนั้นจำนวนวิธีในการเลือกคือ

    \(C_{4,2}\times C_{4,2}\times C_{4,2}=216\)       วิธี

    อย่าลืมเอาทั้ง 3 กรณีมาบวกกันครับ 48+576+216=840   วิธี

    เข้าใจไหมเอ่ย ยากแต่ต้องค่อยๆอ่านนะครับ


    ตัวอย่างที่ 8นักเรียนชั้น ม.4 , ม.5 และ ม.6 ชั้นละ 4 คน ต้องการเลือกนักเรียนเหล่านี้ออกมาเป็นตัวแทน 5 คน

    ถ้า a แทนจำนวนวิธีเลือก โดยต้องมีนักเรียนชั้น ม.6 อย่างน้อยหนึ่งคน

        b  แทนจำนวนวิธีเลือก โดยต้องมีนักเรียนครบทุกชั้นปี

    จงหา a-b

    วิธีทำ  มาดูอันแรกก่อนคือ  a แทนจำนวนวิธีเลือก โดยต้องมีนักเรียนชั้น ม.6 อย่างน้อยหนึ่งคน

    เราจะหาคำตอบของอันแรกนี้โดยวิธีหาคำตอบแบบตรงกันข้ามครับ ก็คือ

    เอาจำนวนวิธีในการเลือกทั้งหมดโดยไม่มีเงื่อนไข ลบออกด้วย จำนวนวิธีเลือกโดยไม่มีนักเรียนชั้น ม.6 เลย

    จำนวนวิธีเลือกทั้งหมดโดยไม่มีเงี่อนไขคือ \(C_{12,5}=\frac{12!}{7!5!}=792\)      วิธี

    จำนวนวิธีเลือกโดยไม่มีนักเรียน ม.6 คือ    \(C_{8,5}=\frac{8!}{5!3!}=56\)        วิธี

    ดังนั้น  a=792-56=736   วิธี

    มาดูวิธีหาคำตอบอันที่สอง คือ b  แทนจำนวนวิธีเลือก โดยต้องมีนักเรียนครบทุกชั้นปี

    กรณีเลือกมา 5 คนโดยเลือกแบบ  1,1,3  หรือ   1,3,1    หรือ 3,1,1   อย่าลืมนะทุกชั้นปีมีนักเรียนเท่ากัน หาแบบเดียวแล้วคูณ 3 ก็จะได้คำตอบ

    \(3\times C_{4,1}\times C_{4,1}\times C_{4,3}=192\)        วิธี

    กรณีเลือกมา 5 คนโดยเลือกแบบ 1,2,2  หรือ 2,1,2  หรือ  2,2,1  หาอันเดียวคูณ 3

    \(3\times C_{4,1}\times C_{4,2}\times C_{4,2}\times C_{4,2}=432\)        วิธี

    เอาทั้งสองกรณีมาบวกกันครับ

    b=192+432=624   วิธี

    ดังนั้น  a-b=736-624=112


    ตัวอย่างที่ 9  จากรูป วงกลมวงหนึ่งมีจุดบนเส้นรอบวง 12 จุด ในจำนวนนี้มีจุด A และ B  รวมอยู่ด้วย ถ้าต้องการสร้างรูปสามเหลี่ยมซึ่งมีจุดเหล่านี้เป็นจุดยอดและมี A  หรือ B เป็นจุดยอดด้วย แล้ว จำนวนรูปสามเหลี่ยมที่ต้องการเท่ากับกี่รูป

    วิธีทำ ข้อนี้ใช้ความรู้เรื่องเซตมาช่วยจะได้ง่าย ลองมองภาพเป็นเซตนะ

    ให้ n(A) คือจำนวนรูปสามเหลี่ยมที่มีจุด A เป็นจุดยอดจุดหนึ่ง ดังนั้น

    \(n(A)=C_{11,2}=\frac{11}{9!2!}=55\)       รูป

    ให้ n(B)  คือจำนวนรูปสามเหลี่ยมที่มีจุด B เป็นจุดยอดจัดหนิ่ง  ดังนั้น

    \(n(B)=C_{11,2}=55\)      รูป

    ให้  \(n(A)\cap B)\)     คือจำนวนรูปสามเหลี่ยมที่มีจุด A  และ B     เป็นจุดยอดสองจุด  ดังนั้น

    \(n(A\cap B)=C_{10,1}=10\)        รูป

    ดังนั้น จำนวนรูปสามเหลี่ยมที่มี A  หรือ  B   เป็นจุดยอดคือ  \(n(A \cup B)\)       นั่นเอง

    \(n(A \cup B)=n(A)+n(B)-n(A\cap B)=55+55-10=100\)        รูป


    ตัวอย่างที่10 ในการสอบครั้งหนึ่งนักเรียนต้องทำข้อสอบ 8 ข้อ จากข้อสอบทั้งหมด 10 ข้อและนักเรียนต้องทำข้อสอบอย่างน้อย 4 ข้อจาก 5 ข้อแรก นักเรียนจะเลือกทำข้อสอบได้ทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ ข้อนี้เราลองวิเคราะห์คร่าวๆก่อนครับคือนักเรียนต้องทำข้อสอบเพียงแค่ 8 ข้อเท่านั้นคือจากทั้งหมด 10 เลือกทำแค่ 8 ข้อเท่านั้นครับ แต่  5 ข้อแรกเลือกทำอย่างน้อย 4 ข้อ   ตรงนี้แหละต้องเน้นเลยครับก็คือต้องแบ่งการคิดออกเป็น 2 กรณี

    กรณีที่ 1 ใน 5 ข้อแรกเลือกทำเพียง 4   แสดว่าอีก 5 ข้อที่เหลือต้องเลือกทำอีก 4 ข้อถึงจะครบ 8 ข้อก็จะได้จำนวนวิธีคือ

    \(C_{5,4}\times C_{5,4}=\frac{5!}{(5-4)!4!}\times \frac{5!}{(5-4)!4!}=5\times 5=25\)

    กรณีที่ 2 ใน 5 ข้อแรกเลือกทำทั้ง 5 ข้อเลยแสดงว่าอีก 5 ข้อที่เหลือต้องเลือกทำอีก 3 ข้อถึงจะครบ 8 ข้อก็จะได้จำนวนวิธีคือ

    \(C_{5,5}\times C_{5,3}=\frac{5!}{(5-5)!5!}\times \frac{5!}{(5-3)!3!}=1\times 10=10\)

    ดังนั้นจำนวนวิธีในการทำข้อสอบของนักเรียนคือ \(25+10=35\) วิธี


    ตัวอย่างที่ 11  ถ้าเครื่องดื่มที่จัดไว้เป็นน้ำอัดลม 4 ชนิด น้ำผลไม้ 3 ชนิด จำนวนวิธีที่จะเลือกน้ำอัดลม 2 ชนิดและผลไม้ 2 ชนิดแล้วนำไปเสิร์ฟคนที่นั่งรอบโต๊ะกลม 4 คน คนละ 1 แก้วอย่างไม่เจาะจงเท่ากับเท่าใด

    วิธีทำ   ข้อนี้ผมจะแยกทำเป็นสอง step

    step 1  ก็คือหาจำนวนวิธีในการเลือกน้ำอัดลมมา 2 ชนิดและเลือกน้ำผลไม้มา 2 ชนิด จากน้ำอัดลมทั้งหมด 4 ชนิดและน้ำผลไม้ทั้งหมด 3 ชนิด ก็จะได้ทำวิธีทั้งหมดคือ

    \(C_{4,2}\times C_{3,2}=6\times 3=18\)  วิธี

    step 2 ใน  18 วิธีในจัดเลือกเครื่องดื่มนี้นำไปเสิร์ฟคนนั่งรอบโต๊ะกลม 4 คนจะทำได้ทั้งหมดกี่วิธีอันนี้ต้องไปการเรียงสับเปลี่ยนเชิงวงกลมประกอบด้วยนะครับ

    ใน 18  วิธีนี้จะเห็นว่า

    การจัดเลือกเครื่องดื่มวิธีที่ 1 ไปเสิร์ฟคน 4 คนนั่งรอบโต๊ะกลมทำได้  3!  วิธี

    การจัดเลือกเครื่องดื่มวิธีที่ 2 ไปเสิร์ฟคน 4 คนนั่งรอบโต๊ะกลมทำได้  3!  วิธี

    การจัดเลือกเครื่องดื่มวิธีที่ 3 ไปเสิร์ฟคน 4 คนนั่งรอบโต๊ะกลมทำได้  3!  วิธี

    ...                 ....                   .....           ....           .....

    การจัดเลือกเครื่องดื่มวิธีที่ 18 ไปเสิร์ฟคน 4 คนนั่งรอบโต๊ะกลมทำได้  3!  วิธี

    ดังนั้นจะมีจำนวนวิธีในการเสิร์ฟทั้งหมด \(18(3!)\)=108  วิธี


    ตัวอย่างที่ 12  ในการประชุมครั้งหนึ่งมีผู้เขัาร่วมประชุมเป็นครู 7 คน เป็นนักวิชาการ 10 คนและเป็นผู้บริหาร 3 คน ถ้าต้องการเลือกตัวแทนจำนวน 4 คน โดยจะต้องมีผู้บริหารอย่างน้อยครึ่งหนึ่งจะมีวิธีเลือกทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ ข้อนี้ดูโจทย์ดีๆนะครับจะเห็นว่าตัวแทนที่เลือกมาทั้ง 4 คนนี้จะต้องมีผู้บริหารอย่างน้อยครึ่งหนึ่งครับ ฉะนั้นเราจะแบ่งการคิดออกเป็น 2 กรณีคือ

    กรณีที่ 1 กรณีที่มีผู้บริหารอยู่ในตัวแทนจำนวน 2 คนฉะนั้นจำนวนวิธีในการเลือกทั้งหมดคือ 

    \(C_{3,2}\times C_{17,2}=3\times 136=408\)  วิธี

    กรณีที่ 2 กรณีที่มีผู้บริหารอยู่ในตัวแทนจำนวน 3 คน ฉะนั้นจำนวนวิธีในการเลือกทั้งหมดคือ

    \(C_{3,3}\times C_{17,1}=1\times 17=17\)  วิธี

    ดังนั้นจำนวนวิธีทั้งหมดในการเลือกตัวแทน 4 คนและในคณะ 4 คนนั้นมีผู้บริหารอยู่อย่างน้อยครึ่งหนึ่งจะมีทั้งหมด

    \(408+17=425\)  วิธี


    *** อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ เฉลยแบบฝึกหัดเรื่องการจัดหมู่

                                                                                    

      

  • เฉลยแบบฝึกหัดเรื่องการจัดหมู่

    สำหรับเรื่องการจัดหมู่(Combination) เป็นเรื่องที่จะได้เรียนตอน ม.ปลาย บางโรงเรียนก็เรียนตอน ม.5 บางโรงเรียนก็เรียนตอน ม.6 อันนี้ก็แล้วแต่การจัดหลักสูตรแต่ละโรงเรียน สำหรับเรื่องนี้เป็นเรื่องที่เกี่ยงข้องกับเรื่องของความน่าจะเป็น  ดังนั้นถ้าได้เรื่องนี้ก็จะได้เรื่องของความน่าจะเป็นด้วย  การจัดหมู่ แปลความหมายเป็นภาษาบ้านๆ ก็คือ การนำสิ่งของที่เรามีอยู่มาจัดกลุ่ม ว่าจะได้ทั้งหมดกี่กลุ่ม เช่น เรามีคนสามคนคือ A ,B,C นำมาจัดกลุ่มกลุ่มละ 2 คน ก็จะได้กลุ่มที่เป็นไปได้ทั้งหมดดังนี้คิอ AB ,AC, BC  ซึ่งแตกต่างกับเรื่องของการ การเรียงสับเปลี่ยน ถ้าเราเข้าใจคอนเซปต์ตรงนี้แล้วก็จะทำให้เราเรียนเข้าใจง่ายขึ้น 

    สูตรในการหาจำนวนวิธีทั้งหมดในการจัดหมู่ที่เรารู้จักกันคือ

    \[C_{n,r}=\frac{n!}{(n-r)!r!}\]

    หรืออาจจะใช้แทนด้วยสัญลักษณ์นี้ก็ได้

    \[\binom{n}{r}=\frac{n!}{(n-r)!r!}\]

    ตัวอย่างที่เราเห็นกันและสามารถนำการจัดหมู่ไปช่วยในการคิดคำนวณได้ เช่น ในการแข่งขันฟุตบอลพรีเมียร์ลีกของอังกฤษ ซึ่งมีทั้งหมด 20 ทีม ถ้าจัดการแข่งขันแบบทุกทีมเจอกันหมด ก็จะมีการแข่งขันทั้งหมด 190 นัด ซึ่งคำนวนได้จาก

    \begin{array}{lcl}\binom{20}{2}&=&\frac{20!}{(20-2)!2!}\\&=&\frac{20!}{18!2!}\\&=&\frac{20\times 19}{2}\\&=&190\end{array}

     แต่ในการแข่งขันมีการสลับกัน เป็นทีมเหย้า ทีมเยือนด้วย ดังนั้นใน 1 ฤดูกาลจะมีการแข่งขันทั้งหมด \(190\times 2=380\) นัดนั่นเองคับ

    นี่คือตัวอย่างการนำความรู้การจัดหมู่ ไปใช้ในการคำนวณคับ

    มาดูเฉลยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจัดหมู่กันเลยคับผม

    1. มีหนังสือต่างกันอยู่  10 เล่ม นาย ก ต้องการยืมไปอ่าน 3 เล่ม นาย ก สามารถเลือกยืมได้ทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ   การยืมหนังสือ 3 เล่ม จาก 10 เล่ม คือการเลือกสิ่งของ 3 สิ่ง จากสิ่งของ 10 สิ่ง ดังนั้น จำนวนวิธีการเลือกที่จะทำได้คือ \(C_{10,3}\)

    \begin{array}{lcl}C_{10,3}&=&\frac{10!}{(10-3)!3!}\\&=&\frac{10!}{7!3!}\\&=&120\end{array}

    นาย ก สามารถเลือกยืมได้ทั้งหมด 120 วิธี


    2. จงหาจำนวนรูปสามเหลี่ยมที่สร้างได้จากการลากเส้นเชื่อมจุดยอด 6 จุดของรูป 6 เหลี่ยม

    วิธีทำ รูปหกเหลี่ยมก็จะมีจุด เชื่อมต่อกันทั้งหมด 6 จุด เลือกมา 3 จุดเพื่อสร้างเป็นรูปสามเหลี่ยม ก็จะได้สามเหลี่ยมที่แตกต่างกันทั้งหมด \(\binom{6}{3}\) รูป ก็คือ

    \begin{array}{lcl}\binom{6}{3}&=&\frac{6!}{(6-3)!3!}\\&=&\frac{6!}{3!3!}\\&=&20\end{array}

    ดังนั้น สามารถสร้างรูปสามเหลี่ยมจากจุด 6 จุดในรูปหกเหลี่ยมได้ทั้งหมด 20 รูป


    3. จงหาจำนวนเส้นทแยงมุมของรูป 20 เหลี่ยมด้านเท่า

    วิธีทำ ให้จินตนาการถึงรูป 20 เหลี่ยม ซึ่งจะมีจุดเชื่อมต่อกัน 20 จุด เราต้องการสร้างเส้นทแยงมุมจากรูป 20 เหลี่ยมนี้ แสดงว่าเราต้องเลือกจุด 2 จุดมาแล้วลากเส้นแทยงมาต่อกันใช่ไหมคับ ดังนั้นจำนวนวิธีในการเลือกจุดมา 2 จุดก็คือจำนวนเส้นทแยงมุมที่เกิดขึ้นนั่นเองคับ แต่ยังต้องลบออกด้วย 20 เส้นนะคับ เพราะ 20 เส้นที่ว่านี้มันไม่ใช่เส้นทแยงมุม แต่เป็นเส้นที่เชื่อต่อกันเพื่อให้ได้รูป 20 เหลี่ยมนั่นเอง เริ่มทำเลย

    \begin{array}{lcl}\binom{20}{2}&=&\frac{20!}{(20-2)!2!}\\&=&\frac{20!}{18!2!}\\&=&190\end{array}

    ต้องเอา 190 ไปลบออกด้วย 20  เพราะว่า 20 เส้นที่ว่านี้ไม่ใช่เส้นทแยงมุม แต่คือเส้นเชื่อมต่อกันที่ทำให้เกิดรูป 20 เหลี่ยม

    นั่นคือเส้นทแยงมุม จะมีได้ทั้งหมด 190-20=170 เส้น นั่นเองคับ

    4. จะเลือกนักเรียน 4 คน จากนักเรียน 17 คน ไปตอบแข่งขันปัญหาคณิตศาสตร์ได้กี่วิธี

    วิธีทำ  มีนักเรียนทั้งหมด 17 คน เลือกนักเรียน 4 คน ไปตอบปัญหาแข่งขันจะเลือกได้ทั้งหมด \(\binom{17}{4}\) วิธี

    จะได้

    \begin{array}{lcl}\binom{17}{4}&=&\frac{17!}{13!4!}\\&=&\frac{17\times 16\times 15\times 14\times 13!}{13!\times 4\times 3\times 2}\\&=&17\times 4\times 5\times 7\\&=& 2380\end{array}

    จะได้จำนวนวิธีเลือกทั้งหมด 2380 วิธี


    5.มีหนังสืออยู่ 12 เล่ม ต้องการแบ่งให้นาย ก และ นาย ข โดยที่คนหนึ่งจะได้ 9 เล่ม อีกคนหนึ่งจะได้ 3 เล่ม จะมีวิธีแบ่งหนังสือดังกล่าวได้กี่วิธี

    วิธีทำ การคิดข้อนี้ ต้องแบ่งกรณีคิดเป็น 2 กรณีคือ

    1. ถ้านาย ก ได้ 9 เล่ม นาย ข จะได้ 3 เล่ม

    2. ถ้านาย ข ได้ 9 เล่ม นาย ข จะได้ 3 เล่ม

    มาดูกรณี 1 ถ้านาย ก ได้ 9 เล่ม นาย ข จะได้ 3 เล่ม

    ขั้นตอนที่ 1 จำนวนวิธีแบ่งหนังสือให้ นาย ก  จำนวน 9 เล่มจากหนังสือทั้งหมด 12 คือ

    \begin{array}{lcl}\binom{12}{9}&=&\frac{12!}{3!9!}\\&=&\frac{12\times 11\times 10\times 9!}{9!\times 3\times 2}\\&=&220\end{array}

    ขั้นตอนที่ 2  จำนวนวิธีแบ่งหนังสือให้ นาย ข จากหนังสือที่เหลือ 3 เล่ม คือ

    \begin{array}{lcl}\binom{3}{3}&=&1\end{array}

    ดังนั้นในกรณี 1 ทำได้ทั้งหมด \(220\times 1=220\) วิธี

    กรณี 2 ถ้านาย ข ได้ 9 เล่ม นาย ก จะได้ 3 เล่ม  คำตอบจะได้เท่ากับ กรณี 1 ถูกไหม ลองคิดดู

    นั่นก็คือ รวมวิธีแบ่งหนังสือให้นาย ก และ นาย ข เท่ากับ 220+220=440 วิธี


    6.กำหนดให้พยัญชนะ 8 ตัวต่างๆกัน สระ 4 ตัวต่างๆกัน ถ้าเราต้องการสร้างคำ ซึ่งประกอบด้วยตัวอักษร 5 ตัว จะทำได้กี่วิธี โดยมีเงื่อนไขว่า ในแต่ละคำต้องประกอบด้วยพยํญชนะ 3 ตัว และสระ 2 ตัว โดยไม่จำเป็นต้องมีความหมาย

    วิธีทำ แน่นอนวิธีการคือเราต้องไปเลือกพยัญชนะมาก่อน 3 ตัวจากทั้งหมด 8 ตัว

    และก็ไปเลือก สระมาอีก 2 ตัวจากทั้งหมด 4 ตัว 

    ขั้นตอน 1 จำนวนวิธีในการเลือกพยัญชนะ 3 ตัว จากพยัญชนะทั้งหมด 8 ตัวคือ

    \begin{array}{lcl}\binom{8}{3}&=&\frac{8!}{5!3!}\\&=&\frac{8\times 7\times 6\times 5!}{5!\times 3\times 2}\\&=&56\end{array}

    ขั้นตอน 2  จำนวนวิธีในการเลือกสระ 2 ตัว จากสระทั้งหมด 4 ตัวคือ

    \begin{array}{lcl}\binom{4}{2}&=&\frac{4!}{2!2!}\\&=&\frac{4\times 3\times 2!}{2!\times 2}\\&=&6\end{array}

    ดังนั้นจำนวนวิธีในการสร้างคำที่ประกอบด้วยตัวอักษร 5 ตัวสร้างได้ทั้งหมด \(56\times 6=336\) วิธี

    ตอนนี้สิ่งที่เราได้คือ ตัวอักษร 5 ตัวซึ่งประกอบไปด้วยพยัญชนะ 3 ตัวและสระ 2 ตัว จำนวน 336 ก้อน เราก็เอาเจ้า 336 ก้อนนี้มาเรียงสับเปลี่ยนกันเพื่อให้เกิดคำต่างๆ ซึ่ง 1 ก้อน เช่น ABCIE ก็จะเรียงสับเปลี่ยนให้ได้คำต่างๆโดยไม่สนใจความหมายจำนวน \(5!\) วิธี ดังนั้นจะได้คำต่างๆเท่ากับ \(5!\times 336=120\times 336=40320 \) คำ นั่นเองคับ


    7. สมาคมแห่งหนึ่งมีสมาชิกอยู่ 25 คน ซึ่งใน 25 คนนั้นมีอยู่ 4 คน เป็นหมอ จะมีกี่วิธีที่จะเลือกคณะกรรมการจำนวน 3 คน ซึ่งต้องมีหมออยู่ด้วยอย่างน้อย 1 คน

    วิธีทำ ข้อนี้ต้องแบ่งกรณีในการคิดครับ แล้วเอาทุกกรณีมาบอกกันก็จะได้จำนวนวิธีทั้งหมด

    กรณี 1 คือกรณีที่มีหมอเป็นคณะกรรมการด้วย 1 คน

    ดังนั้น

    จำนวนวิธีในการเลือกหมอมา 1 คน คือ \(\binom{4}{1}=4\)

    จำนวนวิธีในการเลือกคณะกรรมการคนอื่นที่ไม่ใช่หมอคือ \(\binom{21}{2}=210\)

    \begin{array}{lcl}\binom{21}{2}&=&\frac{21!}{19!2!}\\&=&\frac{21\times 20\times 19!}{19!\times 2}\\&=&21\times 10\\&=&210\end{array}

    นั่นคือ จำนวนวิธีเลือกคณะกรรมการ 3 คนมีหมออยู่ด้วย 1 คนทำได้ทั้งหมด \(210\times 4=840\) วิธี

    ***อธิบายเพิ่มเติม  มีสมาชิกทั้งหมด 25 คน ตัดหมอทิ้ง 4 คน ก็จะเหลือสมาชิก 21 คน และใน 21 คนนี้จะต้องเลือกมาอีก 2 คนเพื่อมาเป็นคณะกรรมการและรวมกรรมการอีก 1 คนที่เป็นหมอ ก็จะมีคณะกรรมการครบ 3 คน พอดี นี้คือกรณีที่ 1

    กรณี 2 คือกรณีที่มีหมอเป็นคณะกรรมการด้วย 2 คน

    ดังนั้น

    จำนวนวิธีในการเลือกหมอมา 2 คน คือ \(\binom{4}{2}=6\)

    จำนวนวิธีในการเลือกคณะกรรมการคนอื่นที่ไม่ใช่หมอคือ \(\binom{21}{1}=21\)

    นั่นคือ จำนวนวิธีเลือกคณะกรรมการ 3 คนมีหมออยู่ด้วย 2 คนทำได้ทั้งหมด \(21\times 6= 126\) วิธี

    กรณี 3 คือกรณีที่มีหมอเป็นคณะกรรมการด้วย 3 คน

    ดังนั้น

    จำนวนวิธีในการเลือกหมอมา 3 คน คือ \(\binom{4}{3}=4\)

    กรณีไม่ต้องเลือกคณะกรรมการอื่นที่ไม่ใชหมอแล้วเพราะว่าครบ 3 คนแล้ว

    คำตอบ ก็คือต้องเอาทุกกรณีมาบวกกันครับ จำนวนวิธีเลือกคณะกรรมการจำนวน 3 คน ซึ่งต้องมีหมออยู่ด้วยอย่างน้อย 1 คน 

    เท่ากับ   \(840+126+4=970\) วิธี

    ข้อนี้สามารถคิดแบบกลับได้ครับก็คือ เอาจำนวนวิธีในการเลือกคณะกรรมการทั้งหมด ลบออกด้วย   จำนวนวิธีเลือกคณะกรรมการที่ไม่เลือกหมอเป็นกรรมการเลยก็คือ \(\binom{25}{3} -\binom{21}{3}=970\)  ได้คำตอบเหมือนกัน แล้วแต่ความสะดวกของแต่ละคน


    8. จำนวนวิธีที่จะเลือกผู้แทน 3 คน จากกลุ่มคน 9 คน ซึ่งประกอบด้วยชาย 4 คน และหญิง 5 คน เข้าร่วมในคณะกรรมการชุดหนึ่ง โดยต้องมีชายอย่างน้อย 1 คน จะมีวิธีการเลือกทั้งหมดกี่วิธี

    วิธีทำ ข้อนี้เราจะทำแบบวิธีตรงข้ามก็คือ

    เอาจำนวนวิธีในการเลือกผู้แทนทั้งหมด  ลบออกด้วย จำนวนวิธีเลือกผู้แทน 3 คนโดย 3 คนนั้นไม่เป็นผู้ชายเลย 

    นั่นก็คือ

    จำนวนวิธีเลือกผู้แทนทั้งหมดคือ \(\binom{9}{3}=84\)  วิธี

    จำนวนวิธีเลือกผู้แทน 3 คน โดย 3 คนนั้นไม่เป็นผู้ชายเลยคือ \(\binom{5}{3}=10\)  วิธี

    ดังนั้น จำนวนวิธีในการเลือกผู้แทน 3 คน โดยต้องมีชายอย่างน้อย 1 คน เท่ากับ \(84-10=74\) วิธี 


    9.คนกลุ่มหนึ่งมี 10 คน ต้องการเลือกมา 6 คน เพื่อนำมานั่งรอบโต๊ะกลม จะจัดได้กี่วิธี

    วิธีทำ  ข้อนี้ต้องทำงาน 2 ขั้นตอน คือ  1.หาจำนวนวิธีในการเลือกคนมา 6 คนก่อน 

    2. นำแต่ละวิธีที่หาได้ในขั้นตอนที่ 1 มาจัดรอบโต๊ะกลม  

    เริ่มทำเลย

    ขั้นตอนที่ 1 จำนวนวิธีเลือกคนมา 6 คนจากทั้งหมด 10 คนคือ \(\binom{10}{6}=210\) 

    ขั้นตอนที่ 2 จะเห็นว่าในการเลือกคน 6 คนจากคนทั้งหมด 10 คนทำได้ 210 วิธี  แต่ละวิธีนำมาจัดนั่งรอบโต๊ะกลม ได้ \(5!=120\) วิธี

    ดังนั้น เลือกคนมา 6 คนจากทั้งหมด 10 คน มานั่งรอบโต๊ะกลมทำได้ทั้งหมด \(210\times 120=25200\) วิธี

    *** ข้อนี้ต้องใช้ความรู้เรื่อง การเรียงสับเปลี่ยนเชิงวงกลม


    10.กล่องใบหนึ่งมีลูกบอลที่แตกต่างกัน 11 ลูก เป็นลูกบอลสีแดง 5 ลูก สีขาว 3 ลูก และสีน้ำเงิน 3 ลูก ถ้าต้องการหยิบลูกบอลพร้อมกัน 3 ลูกจากกล่องใบนี้ จงหาจำนวนวิธีการหยิบโดยที่

    1) หยิบได้ลูกบอลครบทุกสี

    2)ได้ลูกบอลสีแดงอย่างน้อย 1 ลูก

    3) ได้ลูกบอลสีน้ำเงินอย่างน้อย 1 ลูก และไม่มีลูกบอลสีขาว

    \[\cdots\]

    1) หยิบได้ลูกบอลครบทุกสี

    วิธีทำ  ข้อนี้แบ่งการทำงานออกเป็น 3 ขั้นตอน คือ

    ขั้นตอน 1  จำนวนวิธีในการหยิบลูกบอลสีแดง 1 ลูกจาก 5 ลูกคือ \(\binom{5}{1}=5\)

    ขั้นตอน 2 จำนวนวิธีในการหยิบลูกกบอลสีขาว 1 ลูกจาก 3 ลูกคือ \(\binom{3}{1}=3\)

    ขั้นตอน 3 จำนวนวิธีในการหยิบลูกบอลสีน้ำเงิน 1 ลูกจาก 3 ลูกคือ \(\binom{3}{1}=3\)

    ดังนั้นจำนวนวิธีหยิบลูกบอลแล้วได้ลูกบอลครบทุกสีเท่ากับ  \(5\times 3\times 3=45\) วิธี

    2)ได้ลูกบอลสีแดงอย่างน้อย 1 ลูก

    วิธีทำ  ข้อนี้เราจะทำวิธีแบบตรงกันข้ามนะคับ ก็คือ

    เอาจำนวนวิธีในการหยิบทั้งหมด ลบออกด้วย   จำนวนวิธีที่หยิบลูกบอลแล้วไม่ได้สีแดงเลย

    ก็จะได้ว่า

    จำนวนวิธีในการหยิบลูกบอลทั้งหมดคือ \(\binom{11}{3}=165\)

    จำนวนวิธีที่หยิบลูกบอลแล้วไม่ได้สีแดงเลย นั่นก็คือหยิบได้สีขาวหรือสีน้ำเงิน ตัดสีแดงออกไปเลย คือ \(\binom{6}{3}=20\)

    ดั้งจำนวนวิธีหยิบแล้วได้ลูกบอลสีแดงอย่างน้อย 1 ลูก คือ \(165-20=145\) วิธี

    3) ได้ลูกบอลสีน้ำเงินอย่างน้อย 1 ลูก และไม่มีลูกบอลสีขาว

    วิธีทำ ข้อนี้ผมแบ่งกรณีในการทำนะคับ แต่อย่าลืมว่าไม่มีลูกบอลสีขาวเลย ฉะนั้นตัดลูกบอลสีขาวออกไปเลย

    กรณี 1 จำนวนวิธีหยิบได้ลูกบอลสีน้ำเงิน 1 ลูก และสีอื่นที่ไม่ใช่สีขาวอีก 2 ลูก คือ \(\binom{3}{1}\times \binom{5}{2}=3\times 10=30\)

    กรณี 2 จำนวนวิธีหยิบได้ลูกบอลสีน้ำเงิน 2 ลูก และสีอื่นที่ไม่ใช่สีขาวอีก 1 ลูก คือ \(\binom{3}{2}\times \binom{5}{1}=3\times 5=15\)

    กรณี 3 จำนวนวิธีหยิบได้ลูกบอลสีน้ำเงิน 3 ลูก สีอื่นไม่ต้องหยิบเพราะครบ 3 ลูกแล้ว คือ \(\binom{3}{3}=1\)

    ดังนั้นจำนวนวิธีในการหยิบลูกบอลให้ได้ลูกบอลสีน้ำเงินอย่างน้อย 1 ลูก และไม่มีลูกบอลสีขาวเลยคือ \(30+15+1=46\) วิธี