Variation mit Wiederholung Wir haben es mit einer Variation mit Wiederholung zu tun, wenn die einzelnen Objekte mehrfach in der Auswahl vorkommen können. Beispiel Hier klicken zum Ausklappen In unserem Beispiel könnte das bedeuten, dass die verschiedenfarbigen Kugeln nach jedem Ziehen zurückgelegt werden. So ist es möglich, dass eine Kugel derselben Farbe mehrmals gezogen wird. Merke Hier klicken zum Ausklappen Um die Variation mit Wiederholung einer Auswahl von $k$ Objekten von einer Gesamtzahl an $n$ Objekten zu berechnen, benötigt man diese Formel: $\Large{n^k}$ Beispielaufgabe Beispiel Hier klicken zum Ausklappen In einer Kiste befinden sich sechs verschiedenfarbige Kugeln, von denen vier Kugeln gezogen werden. Nach jedem Ziehen wird die gezogene Kugel zurück in die Urne gelegt. Wie viele mögliche Kombinationen an gezogenen Kugeln gibt es? Anzahl $n$ aller Objekte: $6$ Anzahl $k$ der ausgewählten Objekte: $4$ $\Large{n^k = 6^4 = 1296}$ Es gibt insgesamt also $1296$ Möglichkeiten, vier Kugeln aus einer Menge von sechs Kugeln mit Zurücklegen zu ziehen und diese in den unterschiedlichsten Kombinationen zu ordnen.
Hier handelt es sich um eine sog. Variation ohne Wiederholung (auch als Ziehen ohne Zurücklegen oder geordnete Stichprobe ohne Zurücklegen bezeichnet), da ein bei der ersten Auswahl des Trainers einmal ausgewählter Sportler bei der nächsten (zweiten) Auswahl nicht mehr ausgewählt werden kann. Formel Die Anzahl der Variationen ist (mit! als Zeichen für Fakultät): 3! / (3 - 2)! = 3! / 1! = (3 × 2 × 1) / 1 = 6 / 1 = 6. Allgemein als Formel mit m = Anzahl der auszuwählenden (hier: 2 Sportler) aus n Auswahlmöglichkeiten (hier: 3 Sportler): n! / (n -m)!. Mit dem Taschenrechner: 3:2 eingeben und die nPr-Taste aktivieren, ergibt 6. Ausgezählt sind die Variationsmöglichkeiten: A B A C B C B A C A C B Alternativ kann auch folgende Formel mit dem Binomialkoeffizienten verwendet werden: $$\binom{n}{m} \cdot m! = \binom{3}{2} \cdot 2! = 3 \cdot 2 = 6$$ Variation mit Wiederholung (Ziehen mit Zurücklegen, geordnete Stichprobe mit Zurücklegen) Beispiel: Variation mit Wiederholung Aus den Zahlen 1 bis 3 sollen 2 ausgewählt werden.
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Auflage 2012, ISBN 978-1-107-01542-5, S. 79 ff. und 107 f. (englisch; Stanleys Webseite zum Buch mit der letzten Vorabversion und Errata als PDF: Enumerative Combinatorics, volume 1, second edition) ↑ Aigner: Diskrete Mathematik, 2006, S. 10
Dann wäre die mögliche Anzahl von Kennzeichen: $$26^2 \cdot 10^4 = 676 \cdot 10. 000 = 6. 760. 000. $$ Hinweis: in Deutschland sind einige Buchstabenkombinationen nicht zulässig, so dass die tatsächliche Anzahl der Möglichkeiten geringer ist.
Jetzt fragst du dich vielleicht, wie es eine Wiederholung geben kann, wenn alle Elemente auf einmal gezogen werden. Man spricht von Permutationen mit Wiederholung, wenn es Elemente in der Ausgangsmenge gibt, die nicht voneinander unterscheidbar sind, also zum Beispiel Kugeln derselben Farbe. Anhand eines Beispiels wird das ganze gleich verständlicher. Permutation Beispiel Stell dir vor, du hast 8 Kugeln. Eine davon ist gelb, eine ist rot, 2 sind grün und 4 sind blau. Nun sollst du herausfinden, wie viele Möglichkeiten es gibt diese Kugeln anzuordnen. Man kann also jeweils die beiden grünen und die 4 blauen Kugeln nicht voneinander unterscheiden. Permutation Formel Deshalb muss man die musst du die Formel der N Fakultät, leicht abwandeln, indem du sie durch das Produkt der Fakultäten der Häufigkeiten jedes Elements teilst. Allgemein sieht die Formel bei Permutationen mit Wiederholung dann so aus: Permutation berechnen Setzten wir die Zahlen unseres Beispiels ein, so erhalten wir: Es gibt also 840 Möglichkeiten, die Kugeln anzuordnen.
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