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Questão FC192101

Deseja-se arrumar um conjunto de seis bolas coloridas em uma fila, da esquerda para a direita. Nesse conjunto, há três bolas brancas, duas bolas azuis e uma bola vermelha. Duas bol

Análise Combinatória (Princípio Fundamental da Contagem, Arranjos, Combinações, Permutações)

CESGRANRIO · 2023

Deseja-se arrumar um conjunto de seis bolas coloridas em uma fila, da esquerda para a direita. Nesse conjunto, há três bolas brancas, duas bolas azuis e uma bola vermelha. Duas bolas da mesma cor são consideradas iguais, ou seja, se duas arrumações diferem pela transposição de duas bolas da mesma cor, então as duas arrumações são consideradas iguais. Quantas arrumações diferentes existem?

  1. 60
  2. 120
  3. 180
  4. 720
  5. 1440
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Gabarito

A

Comentário do professor

Para resolver a questão proposta, precisamos calcular o número de arrumações diferentes de um conjunto de 6 bolas, sendo 3 brancas, 2 azuis e 1 vermelha.

Inicialmente, como temos bolas da mesma cor que são consideradas iguais, o método que utilizamos é a permutação com repetição.

A fórmula para calcular a permutação com repetição é:

\( P_n^{k_1, k_2, k_3} = \dfrac{n!}{k_1! \times k_2! \times k_3!} \)

onde:

  • \( n \) é o total de elementos (neste caso, 6 bolas),
  • \( k_1 \) é a quantidade de um grupo (3 bolas brancas),
  • \( k_2 \) é a quantidade de outro grupo (2 bolas azuis),
  • \( k_3 \) é a quantidade do terceiro grupo (1 bola vermelha).

Agora, substituímos os valores na fórmula:

\( P_6^{3, 2, 1} = \dfrac{6!}{3! \times 2! \times 1!} \)

Calculando os fatoriais, temos:

  • \( 6! = 720 \)
  • \( 3! = 6 \)
  • \( 2! = 2 \)
  • \( 1! = 1 \)

Substituindo estes valores, chega-se a:

\( P_6^{3, 2, 1} = \dfrac{720}{6 \times 2 \times 1} = \dfrac{720}{12} = 60 \)

Portanto, o número total de arrumações diferentes das bolas é 60, confirmando assim a alternativa correta.

Se as bolas de mesma cor fossem consideradas diferentes, a fórmula seria outra, resultando em \( 6! = 720 \), porém, nesse caso, consideramos apenas os arranjos com elementos repetidos.

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