Arranjos

Escolher e ordenar parte dos elementos

Arranjo simples escolhe p elementos entre n e considera a ordem.

Arranjo simples

Há n elementos distintos, escolhem-se p e a ordem, posição ou função ocupada altera o resultado. Não há repetição; n e p são inteiros não negativos e 0≤p≤n.

Aₙ,ₚ=n!/(n−p)!=n(n−1)…(n−p+1)

O produto tem exatamente p fatores. Trocar presidente e vice, por exemplo, produz outra distribuição.

Derivação pelo princípio fundamental

A primeira posição tem n opções; usada uma, a segunda tem n−1; depois n−2, até completar p posições. Como são etapas sucessivas, multiplicam-se as quantidades.

n·(n−1)·…·(n−p+1)=n!/(n−p)!

Isso explica a fórmula e mostra por que ela deixa de valer se a repetição for permitida.

Casos particulares e relações

Aₙ,₀=1   Aₙ,₁=n   Aₙ,ₙ=n!

Há uma sequência vazia; uma escolha para uma posição; e, usando todos, uma permutação simples.

Aₙ,ₚ=Cₙ,ₚ·p!

Primeiro escolha o grupo sem ordem e depois ordene seus p integrantes.

Qual método usar?

Decisão de contagem
SituaçãoMétodo
Etapas sucessivas com repetição possívelPrincípio Fundamental da Contagem
Usar todos e ordenarPermutação
Escolher parte e ordenarArranjo
Escolher parte sem ordenarCombinação

Não decida pela palavra “escolher”; pergunte se trocar posições gera outro resultado.

Repetição, senhas e números

Com p posições e n símbolos disponíveis em cada uma, permitindo repetição, o PFC produz nᵖ. É comum em senhas, códigos e sequências.

  • Senha: zero pode iniciar.
  • Número: zero não pode ser o primeiro algarismo.
  • Algarismos distintos: reduza as opções após cada uso.
  • Paridade e divisibilidade por 5: trate primeiro a última posição.

Roteiro de resolução

  1. Identifique as posições a preencher.
  2. Verifique se trocar posições produz outro resultado.
  3. Decida se a repetição é permitida.
  4. Verifique se todos os elementos serão utilizados.
  5. Analise restrições na primeira e na última posição.
  6. Separe os casos incompatíveis, sem sobreposição.
  7. Some as quantidades obtidas em casos incompatíveis.
  8. Multiplique as etapas sucessivas dentro de cada caso.

Restrições e casos

Em números pares com algarismos distintos, separe o caso em que a unidade é zero dos casos em que é par não nula: a quantidade disponível para a primeira posição muda.

Em cargos, conte o total e subtraia distribuições proibidas quando os conjuntos não se sobrepõem de modo ambíguo.

Pegadinhas

  • Usar arranjo quando a ordem não importa ou combinação em cargos diferentes.
  • Esquecer que não há repetição no arranjo simples.
  • Usar nᵖ quando os símbolos precisam ser distintos ou usar Aₙ,ₚ quando a repetição é permitida.
  • Permitir zero na primeira posição de um número ou proibi-lo na primeira posição de uma senha.
  • Multiplicar casos incompatíveis ou somar etapas sucessivas.
  • Contar a mesma situação em dois casos.

Questões resolvidas

1. Pódio

Dez atletas disputam ouro, prata e bronze.

A₁₀,₃=10·9·8=720.

2. Cálculo direto

A₈,₃.

8!/(8−3)!=8·7·6=336.

3. Sem zero

Números de três algarismos distintos com {1,2,3,4,5}.

5·4·3=60.

4. Zero disponível

Números de quatro algarismos distintos com {0,1,2,3,4,5}.

Primeiro: 5 opções não nulas; depois 5·4·3. Total 300.

5. Números pares

Quatro algarismos distintos com {0,1,2,3,4,5}.

Unidade 0: 5·4·3=60. Unidade 2 ou 4: 2·4·4·3=96. Total 156.

Exercícios

Fácil

1. A₇,₂ vale:

A) 14B) 42C) 21D) 49
Fácil

2. Escolher presidente e vice entre 10 pessoas usa:

A) arranjoB) combinaçãoC) permutação de 10D) 10² com repetição
Médio

3. Pódios possíveis com 8 finalistas:

A) 56B) 64C) 512D) 336
Médio

4. Senhas de quatro algarismos, com repetição e zero inicial:

A) 5040B) 9000C) 10000D) 6561
Médio

5. Números de três algarismos distintos formados com {0,1,2,3,4,5}:

A) 120B) 100C) 60D) 125
Médio

6. C₈,₃·3! é:

A) 336B) 56C) 168D) 40320
Médio

7. Se Aₙ,₂=30, com n inteiro positivo, então n vale:

A) 5B) 7C) 4D) 6
Médio

8. Quantos números de três algarismos distintos, divisíveis por 5, usam {0,1,2,3,4,5,6}?

A) 50B) 60C) 55D) 65
Difícil

9. Quantos números pares de cinco algarismos distintos, maiores que 30000, usam {0,1,2,3,4,5}?

A) 144B) 168C) 192D) 216
Difícil

10. Presidente, vice e secretário são escolhidos entre 8 pessoas. Ana e Beto não podem ocupar cargos simultaneamente. Quantas escolhas?

A) 280B) 288C) 294D) 300

Gabarito comentado:

1-B: 7·6=42.

2-A: cargos diferentes tornam a ordem relevante.

3-D: 8·7·6=336.

4-C: cada posição tem 10 opções: 10⁴.

5-B: 5 opções iniciais não nulas, depois 5 e 4.

6-A: C₈,₃·3!=A₈,₃=336.

7-D: Aₙ,₂=n(n−1)=30; n²−n−30=0 e a solução positiva é n=6.

8-C: unidade 0: 6·5=30; unidade 5: 5·5=25; total 55.

9-C: primeiro 3 ou 5 dá 3·24 cada; primeiro 4 dá 2·24: total 192.

10-D: A₈,₃=336; com ambos, 3·2·6=36; válidas 300.

Resumo final

  • Arranjo simples: parte escolhida, ordem relevante, sem repetição.
  • Aₙ,ₚ=n!/(n−p)!=Cₙ,ₚp!.
  • Senha e número tratam o zero inicial de modos diferentes.
  • Restrições na primeira ou última posição pedem separação de casos.