กฏเบื้องต้นเกี่ยวกับการนับ

กฎข้อที่ 1      ถ้าต้องการทำงานสองอย่างโดยที่งานอย่างแรกทำได้  n1 วิธี และในแต่ละวิธีที่เลือกทำงานอย่างแรกนี้ มีวิธีที่จะทำงานอย่างที่สองได ้  n2   วิธี  จำนวนวิธีที่จะเลือกทำงานทั้งสองอย่างเท่ากับ    n1 n2    วิธี  ขยายความถ้าเราต้องการทำงานชิ้นหนึ่งให้เสร็จ โดยที่งานชิ้นนี้ถูกทำให้เสร็จด้วยการกระทำ 2 ขั้นตอน ดังนี้ขั้นตอนที่ 1 เลือกทำได้   n1   วิธี ขั้นตอนที่ 2 เลือกทำได้  n2    วิธีแล้วจำนวนวิธีที่จะทำงานชิ้นนี้ เท่ากับ    n1 n2 วิธี

กฎข้อที่ 2    ถ้างานอย่างแรกมีวิธีทำได้  n1 วิธี และในแต่ละวิธีที่เลือกทำงานอย่างแรก มีวิธีที่จะทำงานอย่างที่สองได้ n2  วิธี     และในแต่ละวิธีที่เลือกทำงานอย่างแรกและงานอย่างที่ 2  มีวิธีที่จะทำงานอย่างที่สามได้   n3  วิธี ฯลฯ จำนวนวิธีทั้งหมดที่จะเลือกทำงาน k อย่างเท่ากับ  n1 n2 n3...  nk  วิธี    ขยายความถ้าเราต้องการทำงานชิ้นหนึ่งให้เสร็จ โดยที่งานชิ้นนี้จะถูกทำให้เสร็จด้วยการกระทำ  k  ขั้นตอน ดังนี้ขั้นตอนที่ 1  เลือกทำได้  วิธี ขั้นตอนที่ 2  เลือกทำได้  วิธีขั้นตอนที่ 3  เลือกทำได้  n3 วิธี ...
ขั้นตอนที่ k เลือกทำได้  
nk วิธี
แล้วจำนวนวิธีที่จะเลือกทำงานชิ้นนี้ เท่ากับ  n1  n2 n3 ...nk  วิธี

ตัวอย่างกฎข้อที่ 1      กิ่งมีเสื้อ 5 ตัว และมีกระโปรง 3 ตัว กิ่งจะมีวิธีแต่งตัวได้กี่วิธี

วิธีทำ     การแต่งตัวของกิ่งมี 2 ขั้นตอน   

 ขั้นตอนที่ 1   เลือกสวมเสื้อ สามารถเลือกได้                     5           วิธี        

ขั้นตอนที่2                เลือกสวมกระโปรง สามารถเลือกได้            3         วิธี                                       

 ดังนั้นจำนวนวิธีแต่งตัวของกิ่ง            =      5×  =      15       วิธี 

ตัวอย่างกฎข้อที่ 2    ในการรับประทานอาหารคราวหนึ่ง มีอาหารคาว 3 อย่าง อาหารหวาน 2 อย่างและเครื่องดื่ม 4  อย่าง คนๆหนึ่งจะรับประทานและเครื่องชนิดละ 1 อย่าง จะรับประทานได้กี่วิธี

วิธีทำ  งานนี้มี 3 ขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1 เลือกอาหารคาว สามารถเลือกได้     3    วิธี

ขั้นตอนที่ 2 เลือกอาหารหวาน สามารถเลือกได้    2 วิธี

ขั้นตอนที่ 3 เลือกเครื่องดื่ม สามารถเลือกได้   4   วิธี

ดังนั้น จำนวนวิธีที่จะเลือกรับประทานอาหาร   =  3 ×2 ×4    =    24      วิธี  

กฎข้อที่ 3   จำนวนวิธีเรียงสับเปลี่ยนของสิ่งของ  สิ่งซึ่งแตกต่างกันทั้งหมด เท่ากับ  n!  วิธี   

ตัวอย่าง     จะสร้างเลข 4 หลัก จากตัวเลข 1 , 2 , 3 , 4 ได้กี่จำนวน โดยที่แต่ละหลักใช้เลขไม่ซ้ำกัน

วิธีทำ                จากตัวเลขที่กำหนดมี       4      ตัว                        

ดังนั้น       จะสร้างเลข 4 หลัก ได้         =        4!                  จำนวน      =      120              จำนวน

กฎข้อที่ 4     จำนวนวิธีเรียงสับเปลี่ยนของสิ่งของ n สิ่ง ซึ่งแตกต่างกันทั้งหมด โดยจัดคราวละ  r  สิ่ง เท่ากับ    เมื่อ วิธี จากกฎข้อที่ 4 จะได้
                    
         =      

ตัวอย่างกฎข้อที่ 4    มีตำแหน่งงานต่างๆว่างอยู่ 3 ตำแหน่ง แต่มีคนมาสมัครเข้าทำงาน 5 คน ทางบริษัทมีวิธีคัดเลือกคนเข้าทำงานได้กี่วิธี

วิธีทำ      จากโจทย์จะได้   p   =   5   และ  r  =  3  ( นำคนทั้งหมด 5 คนมาจัดคราวละ 3 คน )                                  

                      จากกฎข้อที่ 4                              =                     

                  ดังนั้นจำนวนวิธีจัดคนเข้าทำงาน                  =                                         =                                                                                                 =     5 ×3            =     60     วิธี 

กฎข้อที่ 5จำนวนวิธีเรียงสับเปลี่ยนเชิงวงกลมของสิ่งของ  n  สิ่ง ซึ่งแตกต่างกันทั้งหมด เท่ากับ  (n-1)!  วิธี    

ขยายความ1. ถ้ามีสิ่งของ  n  สิ่ง แตกต่างกันทุกสิ่ง นำมาจัดเรียงลำดับรอบวงกลม หรือจัดเป็นวงกลม จะมีวิธีจัดได้   (n-1)!  วิธี

2. ในการนำสิ่งของที่แตกต่างกัน  n  สิ่ง มาจัดเรียงเป็นวงกลมเพียง r สิ่ง จำนวนวิธีที่จัดได้ทั้งหมด  =   วิธี

3. การจัดเรียงสิ่งของที่แตกต่างกัน  n  สิ่ง เป็นวงกลมในลักษณะที่มองได้ 2 ด้าน จำนวนวิธีที่จัดได้  =  วิธี

4. การเรียงสิ่งของเหมือนกันบางสิ่ง เป็นวงกลม จำนวนวิธีที่จัดได้   =    วิธี

ตัวอย่างกฎข้อที่ 5

ตัวอย่างที่ 1     มีนักเรียน 7 คน จะจัดนักเรียนทั้ง 7 คนนี้ นั่งรอบโต๊ะกลมเพื่อรับประทานอาหารได้กี่วิธีวิธีทำ  เนื่องจากการนำของ  n สิ่งที่แตกต่างกันมาจัดเรียงเป็นวงกลมจะทำได้ (n-1)!  วิธี          

ดังนั้น  จัดคน 7 คน ให้นั่งรอบโต๊ะกลมได้       =   ( 7-1)!    วิธี     =     6!    =     6×5 ×4 ×3 ×2 ×1      =     720   วิธี    

ตัวอย่างที่ 2    มีของ 6 ชิ้นๆละ 1 สิ่งต่างๆกัน จะกี่วิธีที่จะจัดของ 4 ชิ้น จาก 6 ชิ้นดังกล่าวมาเรียงเป็นวงกลม

วิธีทำ    เนื่องจากของ  n  สิ่ง นำมาจัดเรียงเป็นวงกลมเพียง  r  สิ่ง จัดได้    วิธ         ดังนั้น จำนวนวิธีจัดของ 6 ชิ้นเรียงเป็นวงกลมเพียง 4 ชิ้น จัดได้       =                =                    =     6×3         =     90              วิธี

ตัวอย่างที่ 3   มีดอกไม้ 7 ดอกๆละสี จะมีวิธีนำดอกไม้ทั้งหมดมาร้อยเป็นพวงมาลัยวงกลมได้กี่วิธี

วิธีทำ    เนื่องจากลักษณะการนำดอกไม้มาร้อยเป็นพวงมาลัยนี้ เป็นการจัดเรียงวงกลมแบบมองได้ 2 ด้าน หรือแบบพลิกได้         ดังนั้น จำนวนวิธีร้อยดอกไม้เป็นพวงมาลัยทำได้       =    =                  =                                                                                            =       6 ×5 ×4 ×1           =       360                    วิธี 

 ตัวอย่างที่ 4    มีหลอดไฟสีแดงเหมือนกัน 2 หลอด สีเหลืองเหมือนกัน 3 หลอด สีน้ำเงินเหมือนกัน 4 หลอด นำหลอดไฟทั้งหมดมาประดับฝาผนังเป็นวงกลม จะมีวิธีจัดที่แตกต่างกันกี่วิธี

วิธีทำ  จากโจทย์  n  =  9  ,   =  2 ,   =  3  ,   =  4           ดังนั้น จำนวนวิธีจัดหลอดไฟที่แตกต่างกัน         =                                                                                        =                                                                                        =                                                                                         =                                                                                        =         140             วิธี  

กฎข้อที่ 6 ถ้ามีสิ่งของอยู่  n  สิ่ง ในจำนวนนี้มี สิ่งที่เหมือนกันเป็นกลุ่มที่หนึ่ง  มี สิ่งเหมือนกันเป็นกลุ่มที่สอง ... และมี  สิ่ง
เหมือนกันเป็นกลุ่มที่ k  โดยที่
+++ . . . +   =   n   จำนวนวิธีเรียงสับเปลี่ยนขงสิ่งของทั้ง n สิ่ง เท่ากับ
  วิธี
 ตัวอย่างกฎข้อที่ ตัวอย่าง  จะมีวิธีนำอักษรจากคำว่า " MISSISSIPPI " มาเรียงสับเปลี่ยนกันใหม่หมด ได้กี่วิธี

วิธีทำ      อักษรในคำว่า  " MISSISSIPPI " มีทั้งหมด  11 ตัว ดังนั้น  n  =  11               มีอักษร  M  ซ้ำกัน       1  ตัว                มีอักษร    I  ซ้ำกัน        4  ตัว                มีอักษร   S  ซ้ำกัน       4  ตัว               มีอักษร   P  ซ้ำกัน       2  ตัว            ดังนั้น  จัดเรียงสับเปลี่ยนได้          =         วิธี                                                              =                                                                    =      1159275                                                              =       34,650         วิธี