¿De cuántas maneras se pueden organizar 5 libros diferentes en un estante?

Llamemos a los libros 1,2,3,4 y 5.

Coloque el libro 1 en el estante, solo hay 1 forma de hacerlo.

Coloque el libro 2 en el estante, puede ir a cada lado de 1 (_ 1 _), hay 2 formas de hacerlo para la colocación única de 1.

Coloque el libro 3 en el estante, puede ir hacia la izquierda, entre 1 y 2 o hacia la derecha (por ejemplo, _ 2 _ 1 _), hay 3 formas de hacerlo para cada disposición de 1 y 2.

Coloque el libro 4 en el estante, puede ir hacia la izquierda, entre el libro izquierdo y central, entre el libro central y derecho o hacia la derecha (por ejemplo, _ 2 _ 3 _ 1 _), hay 4 formas de hacer esto para cada uno Arreglo de 1,2 y 3.

Coloque el libro 5 en el estante, puede ir hacia la izquierda, entre los dos libros de la izquierda, en el medio, entre los dos libros de la derecha o en el extremo derecho (por ejemplo, _ 1 _ 4 _ 3 _ 2 _), hay 5 formas para hacer esto para cada arreglo de 1,2,3 y 4.

Necesitamos multiplicar todos los números en negrita.

[math] \ text {arreglos} = 1 \ cdot 2 \ cdot 3 \ cdot 4 \ cdot 5 = 120 \ qquad \ blacksquare [/ math]

Esto recibe la notación especial “factorial” y se escribe [math] 1 \ cdot 2 \ cdot 3 \ cdot 4 \ cdot 5 = 5! [/ Math], leemos esto como “cinco factorial” y el orden de multiplicación no No importa siempre que todos los números del 1 al 5 estén allí, así que podríamos hacer [math] 4 \ cdot 5 = 20 [/ math], luego [math] 3 \ cdot 20 = 60 [/ math] y luego [math ] 2 \ cdot 60 = 120 [/ math] luego [math] 1 \ cdot 120 = 120 [/ math].


En general, para un número entero positivo [math] n [/ math] decimos

[math] n! = n \ cdot (n-1) \ cdot (n-2) \ cdot \ ldots \ cdot 2 \ cdot 1 [/ math]

como “n factorial”.

por ejemplo, para [math] n = 10 [/ math]

[math] 10! = 10 \ cdot 9 \ cdot 8 \ cdot 7 \ cdot 6 \ cdot 5 \ cdot 4 \ cdot 3 \ cdot 2 \ cdot 1 [/ math]

Por alguna razón, he estado pensando mucho en esta pregunta, y he recorrido un largo camino por un camino antes de volver atrás y elegir otro. Mi respuesta será 720 , que es al menos original. [EDITADO – Mi respuesta es ahora 1680]

Este es precisamente el tipo de pregunta matemática mal redactada que causa tantos problemas.

¿Qué quiere decir con “organizar”?

Si la pregunta es simplemente resolviendo 5! entonces no vale la pena preguntar o responder.

Brevemente, el camino que quiero bajar fue el siguiente. ¿Cuántas formas razonables hay de “arreglar” un libro en un estante? Se me ocurrieron 16 – ocho verticales, ocho horizontales. Aquí hay un gráfico ligeramente informativo. Puedes ver lo que tengo en mente.

Esencialmente, si tiene cinco libros, cada uno con 16 orientaciones posibles: 90 “libros” (en cierto sentido).

El primer libro en el estante puede ser cualquiera de esos “90”. El segundo puede ser cualquiera de los cuatro restantes, en cualquiera de sus posibles orientaciones: 64 alternativas.

Entonces, inicialmente te enfrentas a 90 * 64 * 48 * 32 * 16 = 141,557,760 opciones.

Sin embargo, mis instintos de apilar libros me dicen que todas estas alternativas no son igualmente válidas.

Después de pensarlo más, he decidido que hay seis acuerdos válidos.

Este primer arreglo es el paradigma al que sospecho que se refiere la pregunta.

Hay, por supuesto, 120 formas de organizar estos libros, pero, sin demasiado entusiasmo, también tenemos esto, bastante obvio.

Otros 120.

Entonces creo que hay dos arreglos más “razonables”, los cuales pueden reflejarse.

Con solo cinco libros, otros arreglos se ven un poco extraños, y puedo ver cómo algunas personas pueden objetar mi elección final porque las espinas apuntan en la dirección equivocada, pero es una forma real en la que muchos de nosotros hemos colocado libros en los estantes. Cualquier otro arreglo significaría 2V + 1H o 1V + 2H en ambos casos, un libro sería uno de los suyos, y eso parece ridículo.

[Habiendo escrito eso hace unas horas, ahora he decidido que es razonable que 2, 3 o 4 libros en cada caso estén en la horizontal. Uno solo se ve estupido. Eso trae otras 8 estructuras posibles y por lo tanto otras 960 combinaciones, haciendo el total ahora 1680.]

Cada uno de mis seis estilos tiene 120 variedades, por lo que voy a decir que la respuesta es 720.


Edición: Así es como se ven los 120.

para el primer lugar en tu auto: tienes 5 libros, así que de 5 maneras (tienes 5 opciones)
para el segundo (una vez que conserve el primer libro) tiene 4 opciones y luego 3 para 3 libros y 2 para 2 libros y dura un libro, así que solo una opción.
de manera total 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120 formas

Ya que vamos a organizar 5 libros diferentes en el estante, entonces la disposición de los libros, es decir, la posición de los libros importa aquí.

Supongo que debe haber oído hablar de Permutaciones y combinaciones en matemáticas. Vamos a utilizar ese concepto para resolverlo.

Entonces, dado que los libros son todos diferentes, vamos a usar la permutación.

La formula –

nPr = n! / (nr)!

dónde

n = número total de elementos

r = número de elementos seleccionados

En nuestro caso, n = 5 y r = 5

Así que para organizar 5 libros diferentes en un estante, tenemos 5P5 formas.

5P5 = 5! / (5–5)! = 5! / 0! = 5! = 120 (Dado que 0! = 1)

Por lo tanto, podemos organizar 5 libros diferentes en 120 formas diferentes en un estante.

Hay 5 libros, por lo que se requieren 5 espacios.

El primer libro se puede colocar en cualquiera de los 5 espacios. Ocupará 1 lugar, lo que nos deja con 4 espacios desocupados.

El segundo libro se puede colocar en cualquiera de los 4 espacios restantes, dejando 3 vacíos.

El tercer libro se puede colocar en cualquiera de los 3 lugares restantes, con 2 restantes.

El cuarto libro se puede colocar en cualquiera de los 2 lugares restantes, quedando 1 para el libro final.

Entonces, el número total de formas en que se pueden colocar 5 libros es: 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 5! = 120.

Gracias

Con todos los libros en posición vertical: 5x4x3x2x1 = 120 (lomo mirando hacia afuera).

Con todos los libros en posición vertical: 5x4x3x2x1 = 120 (columna vertebral orientada hacia adentro).

Con todos los libros en posición vertical: 5x4x3x2 = 120 (espina dorsal alternativa hacia adentro o hacia afuera), es decir, uno hacia afuera y cuatro hacia adentro, 1 no funcionará como se usó anteriormente.

Total = 360

Requerido, todos los libros deben estar en ángulo recto con la pared y deben tener espinas dispuestas para ser leídas desde la parte inferior hasta la parte superior.

Empecemos de izquierda a derecha,

El primer lugar desde la izquierda puede ser cualquier libro de estos 5, por lo que el primer lugar tiene 5 posibilidades.

El segundo lugar desde la izquierda puede ser cualquier libro del resto 4 (Como llevamos un libro al primer lugar, cualquiera que sea el libro, pero seguramente hemos tomado uno), el segundo lugar tiene 4 posibilidades.

El tercer lugar desde la izquierda puede ser cualquier libro del resto 3 (Como habíamos llevado un libro al primer lugar, otro para el segundo lugar, independientemente de los libros que tomemos, pero seguramente habíamos tomado 2), por lo que el tercero El lugar tiene 3 posibilidades.

lo mismo con el cuarto y quinto lugar, por lo que la respuesta es 5x4x3x2x1 = 5! = 120.

5P5 = 120

Hay 120 formas de organizar 5 libros en un estante si los coloca uno por uno verticalmente.

Sin embargo, si lo que quieres decir es colocarlos horizontalmente como una pila, hay 120 formas más de organizarlos ~

Buena suerte.

120

Ponga el primer libro en el estante que puede elegir entre 5.

A continuación, puede elegir entre 4, pero un paso anteriormente podría haber elegido cualquier libro y ahora lo mismo ocurre aquí.

En general puedes organizar x elementos en x! formas.

n cosas diferentes se pueden arreglar n! formas.

Por lo tanto, aquí se puede organizar en un 5! = 120 maneras.

En un ángulo, horizontal, vertical y espaciado (ninguno de ellos tocando)

Si solo se pueden colocar en posición vertical:

Entonces 5 * 4 * 3 * 2 * 1

120 maneras diferentes