Вычисление количества информации егэ информатика

8-е задание: «Измерение количества информации»

Уровень сложности

— базовый,

Требуется использование специализированного программного обеспечения

— нет,

Максимальный балл

— 1,

Примерное время выполнения

— 4 минуты.

  
Проверяемые элементы содержания: Знание о методах измерения количества информации

Содержание:

• Объяснение темы
  • Измерение количества информации
  • Двоичное кодирование сообщений (равновероятностные события)
  • Количество различных сообщений в алфавите разной мощности
  • Количество сообщений при различном вхождении (встречаемости) букв
  • Дополнительные формулы
• Тренировочные задания 8 ЕГЭ по информатике и их решение
  • Сколько вариантов шифра или кодовых слов
  • Перестановка букв в слове (каждая буква 1 раз)
  • Сколько существует n-значных чисел, записанных в m-ной системе счисления
  • Список в алфавитном порядке
  • Вероятность событий

Таким образом, мы получили равномерный код, т.к. длина каждого кодового слова одинакова для всех кодовых слов (L = 2).

Количество сообщений длиной L битов:

N = 2^L

Т.е. количество сообщений длиной 2 бита, как в примере с нашими буквами, будет равно N = 2² = 4

Ответ: 4

Если мощность некоторого алфавита составляет N, то количество различных сообщений длиной L знаков:

• N – мощность алфавита
• L – длина сообщения
• Q – количество различных сообщений

В английском алфавите 26 букв. Значит, мощность алфавита = 26. Длина сообщения = 3. Найдем по формуле количество трехбуквенных слов:
Q = 26³
или

26

*

26

*

26

= 17576

Ответ: 17576

• Длина сообщения = 4. Мощность алфавита = 4. Но мешает условие: буква А встречается ровно два раза.
• В таких заданиях можно использовать способ перебора всевозможных вариантов:

два раза буква А, на остальных местах - одна из трех оставшихся букв:
А А 3 3     = 3 * 3 = 32 = 9
А 3 А 3     = 9
А 3 3 А     = 9 
3 А А 3     = 9
3 А 3 А     = 9
3 3 А А     = 9
  

• Получили 6 вариантов, каждый из которых равен 9.
• Проверим формулой числа сочетаний:

Число сочетаний из n элементов по k элементов:

[ C{binom{k}{n}}= frac{n!}{k!(n-k)!} ]

• В задаче:

[ C{binom{2}{4}}= frac{4!}{2!(4-2)!} = frac{24}{2*2} = 6 ]

* Факториал числа n! = 1 * 2 * 3 *..* n

• Т.е. проверка прошла успешно, мы получили 6 вариантов.
• Осталось посчитать количество всех сообщений:

6 * 9 = 54

Формула Хартли

Алфавитный подход

1
2
3
4
5

##
var str:='школа';
foreach var s1 in str do
  foreach var s2 in str do
         print(|s1,s2|)

1
2
3
4
5
6
7
8
9

## // 1 вариант
var str:='школа';
str.cartesian(2).print
 
## // 2 вариант
'школа'.cartesian(2).print
 
### // 3 вариант (спортивное прогр-е)
'школа'.cart(2).print

1
2
3
4
5
6
7
8

## // 1 вариант
 'мимикрия'.Permutations
  // собираем в строку:
  // к строкам можно distinct применять, а к массивам - нет
 .Select(w->w.JoinToString('')) 
 .Distinct  // выбираем уникальные, т.к. от перестановки двух букв "м" 
            // и букв "и" слово не меняется
 .Count.Print

1

## // 2 вариант

1
2
3
4
5

### // 3 вариант (спортивное прогр-е)
'мимикрия'.Prm
 .Sel(w->w.ToS('')) 
 .Dst  
 .Cnt.Pr

Используются также следующие запросы и методы LINQ:

Фильтрация последовательностей (Where)
Метод Count([Type -> boolean]) Вычисление скаляра
Метод CountOf(s: Type) — Возвращает количество элементов, равных указанному значению
Метод First() — Возвращает первый элемент последовательности.
Метод Last() — Возвращает последний элемент последовательности.
Метод Pairwise(Self: sequence of T; func: (T,T)->Res) — Превращает последовательность в последовательность пар соседних элементов, применяет func к каждой паре полученных элементов и получает новую последовательность

8_1:

Шифр кодового замка представляет собой последовательность из пяти символов, каждый из которых является цифрой от 1 до 6.

Сколько различных вариантов шифра можно задать, если известно, что цифра 1 должна встречаться в коде ровно 1 раз, а каждая из других допустимых цифр может встречаться в шифре любое количество раз или не встречаться совсем?

Типовые задания для тренировки

✎ Решение теоретическое:

• Формула нахождения количества различных сообщений:

Q = N^L

• Итак, что у нас дано из этой формулы:
• Длина сообщения (L) = 5 символов
• Мощность алфавита (N) = 6 (цифры от 1 до 6).
• Но так как цифра 1 встречается по условию ровно один раз, а остальные 5 цифр — любое количество раз, то будем считать, что N = 5 (цифры от 2 до 6, исключая 1). Т.е. возьмем вариант, когда 1 стоит на первом месте, а остальные 5 цифр размещаем на 4 позиции:

1 5 5 5 5 - 1 * Q = 54 = 625

✎ 1 способ. Найдем количество вариантов методом перебора:

• Методом перебора найдем количество вариантов размещения:

1 5 5 5 5 - 1 * Q=54 = 625
5 1 5 5 5 - 1 * Q=54 = 625
5 5 1 5 5 - 1 * Q=54 = 625
5 5 5 1 5 - 1 * Q=54 = 625
5 5 5 5 1 - 1 * Q=54 = 625

• получили 5 вариантов;

✎ 2 способ. Найдем количество вариантов при помощи формулы комбинаторики:

[ C{binom{4}{5}}= frac{5!}{4!(5-4)!} = 5 ]

• получили 5 вариантов;
• В итоге получим:

625 * 5 = 3125

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

begin
  var n := 0;
  var str := '123456';
  foreach var s1 in str do
    foreach var s2 in str do
      foreach var s3 in str do
        foreach var s4 in str do
          foreach var s5 in str do
          begin
            if (s1 + s2 + s3 + s4 + s5).CountOf('1') = 1 then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3
4

##
var d:='123456'.Cartesian(5) 
.where(w->w.countOf('1')=1)// кол-во '1' в слове
.count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

n=0
str='123456'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
        for s5 in str:
          if (s1+s2+s3+s4+s5).count('1')==1:
            n+=1
print(n)

8_2:

Шифр кодового замка представляет собой последовательность из пяти символов, каждый из которых является либо буквой (A или B) или цифрой (1, 2 или 3).

Сколько различных вариантов шифра можно задать, если известно, что в коде присутствует ровно одна буква, а все другие символы являются цифрами?

✎ Решение теоретическое:
• Формула нахождения количества различных сообщений:

Q = N^L

• Посчитаем количество возможных шифров для одного из вариантов (например, когда буквы находятся на первой позиции). Так как цифры (1, 2, 3) могут занимать 4 позиции из пяти, а две буквы (А и В) одну из позиций, значит:

Q = 2 * 34 = 162

• Имеем 162 вариантов шифра для слова, в котором буквы могут стоять на первой позиции:

AB  123 123 123 123 = 162

• Получим все варианты размещения:

"2" означает одна из двух букв: А или B, "3" - одна из трех цифр:

2 3 3 3 3 -> Q = 2 * 34 = 162
3 2 3 3 3 -> Q = 2 * 34 = 162
3 3 2 3 3 -> Q = 2 * 34 = 162
3 3 3 2 3 -> Q = 2 * 34 = 162
3 3 3 3 2 -> Q = 2 * 34 = 162

• Получили 5 вариантов с размещением букв А и B.
• Осталось умножить:

5 * 162 = 810

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

begin
  var n := 0;
  var str := 'AB123';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5];
            if (res.CountOf('A') = 1) and (res.CountOf('B') = 0) 
            or (res.CountOf('B') = 1) and (res.CountOf('A') = 0) then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3
4

##
var d:='АВ123'.Cartesian(5) 
.where(w->w.count(letter -> letter in 'АВ')=1)// кол-во букв в слове
.count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

n=0
str='AB123'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
        for s5 in str:
          if ((s1+s2+s3+s4+s5).count('A')==1 and (s1+s2+s3+s4+s5).count('B')==0) 
          or ((s1+s2+s3+s4+s5).count('B')==1 and (s1+s2+s3+s4+s5).count('A')==0):
            n+=1
print(n)

8_3:

Олег составляет таблицу кодовых слов для передачи сообщений, каждому сообщению соответствует своё кодовое слово. В качестве кодовых слов Олег использует 4-буквенные слова, в которых есть только буквы A, Б, В, Г, Д и Е, причём буква Г появляется ровно 1 раз и только на первом или последнем месте. Каждая из других допустимых букв может встречаться в кодовом слове любое количество раз или не встречаться совсем.

Сколько различных кодовых слов может использовать Олег?

✎ Решение теоретическое:
• Вспомним формулу получения количества возможных вариантов слов:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы, n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Рассмотрим варианты, когда буква Г встречается на первом или последнем месте:

Г ? ? ? = 1 * 5 * 5 * 5 = 53 = 125 
? ? ? Г = 5 * 5 * 5 * 1 = 53 = 125

• Вместо знаков ? может стоять одна из пяти букв (А, Б, В, Д, Е), т.к. буква Г там стоять не может
• Теперь суммируем количество найденных вариантов:

125 + 125 = 250

Результат: 250

  
✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

begin
  var n := 0;
  var str := 'АБВГДЕ';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4];
            if (res[1]='Г') and (res[2]<>'Г') and (res[3]<>'Г') and (res[4]<>'Г')
            or (res[1]<>'Г') and (res[2]<>'Г') and (res[3]<>'Г') and (res[4]='Г') then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3
4
5

##
var d:='АБВГДЕ'.Cartesian(4)
.where(w->(w.countOf('Г')=1)and((w.First='Г')or(w.Last='Г'))) // или: 
// .where(w->(w.countOf('Г')=1)and(w[1]<>'Г')and(w[2]<>'Г'))
.count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

n=0
str='АБВГДЕ'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
        if (s1 =='Г') and (s2!='Г') and (s3!='Г') and (s4!='Г') 
        or (s1 !='Г') and (s2!='Г') and (s3!='Г') and (s4=='Г'):
            n+=1
print(n)

8_4:

Шифр кодового замка представляет собой последовательность из пяти символов, каждый из которых является одной из букв X, Y или Z.

✎ Решение теоретическое:
• Формула нахождения количества различных сообщений:

Q = N^L

• Итак, что у нас дано из этой формулы:
• Начальная мощность алфавита (N) = 3 (буквы X, Y, Z). Но так как буква X встречается ровно два раза, то мы ее рассмотрим отдельно, а остальные 2 буквы — встречаются любое количество раз, значит, будем считать, что:

N = 3 - 1 = 2 (Y и Z)

• Исходя из предыдущего пункта, длина сообщения тоже сократится:

(L) = 5 - 2 = 3 символа (остальные два символа отведем на размещение X)

• Количество различных сообщений (вариантов шифра) = Q = ?
• Т.е. для одного варианта размещения (для одного варианта шифра) имеем:

X X ? ? ? -> 12 * Q = 23 = 8

• Согласно условию получим следующие варианты размещения:

✎1 способ. Перебор всех вариантов:

X X ? ? ? - 12 * Q = 23 = 8
X ? X ? ? - 12 * Q = 23 = 8
X ? ? X ? - 12 * Q = 23 = 8
X ? ? ? X - 12 * Q = 23 = 8
? X X ? ? - 12 * Q = 23 = 8
? X ? X ? - 12 * Q = 23 = 8
? X ? ? X - 12 * Q = 23 = 8
? ? X X ? - 12 * Q = 23 = 8
? ? X ? X - 12 * Q = 23 = 8
? ? ? X X - 12 * Q = 23 = 8

✎ 2 способ. При помощи формулы поиска числа сочетаний:

[ C{binom{k}{n}}= frac{n!}{k!(n-k)!} ]

Число сочетаний из n элементов по k элементов:

[ C{binom{2}{5}}= frac{5!}{2!(5-2)!} = frac{120}{12} = 10 ]

* Факториал числа: n! = 1 * 2 * 3 * .. * n

• Количество вариантов найдено верно, т.к. результат обоих способов = 10. В итоге получаем:

8 * 10 = 80

* задание достаточно решить одним из способов!

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

begin
  var n := 0;
  var str := 'xyz';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5];
            if res.countOf('x') = 2 then // или if res.Count(y -> y = 'x') = 2 then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3
4

##
var d:='XYZ'.Cartesian(5)
.where(w->w.countOf('X')=2)
.count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

n=0
str='xyz'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
        for s5 in str:
          if (s1+s2+s3+s4+s5).count('x') == 2:
            n+=1
print(n)

8_5:

Сколько слов длины 5, начинающихся с согласной буквы и заканчивающихся гласной буквой, можно составить из букв ОСЕНЬ? Каждая буква может входить в слово несколько раз. Слова не обязательно должны быть осмысленными словами русского языка.

  
Типовые задания для тренировки

✎ Решение теоретическое:
• Из букв слова ОСЕНЬ имеем 2 гласных буквы (О, Е) и 2 согласных буквы (С, Н). Буква мягкий знак «нейтральна».
• Подсчитаем количество букв на каждой из 5 позиций:

2   5   5   5   2
СН   все  все  все   ОЕ

• Вспомним формулу получения количества возможных вариантов слов:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы, n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Т.е. количество вариантов равно произведению полученных чисел:

N = 2 * 5 * 5 * 5 * 2 = 500

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

begin
  var n := 0;
  var str := 'ОСЕНЬ';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5];
            if ((res[1] = 'С') or (res[1] = 'Н')) and ((res[5] = 'О') or (res[5] = 'Е')) then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1

'ОСЕНЬ'.Cartesian(5).Where(w->w[0] in 'СН').Where(w->w[4] in 'ОЕ').Count.Print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

str = 'ОСЕНЬ'
n = 0
for s1 in str:
    for s2 in str: 
        for s3 in str:
            for s4 in str:
                for s5 in str:
                    res = s1 + s2 + s3 + s4
                    if (s1 == 'С' or s1 == 'Н') and (s5 == 'О' or s5 == 'Е'):
                        n += 1
print(n)

Результат: 500

8_6:

Вася составляет 4-буквенные слова, в которых есть только буквы Л, Е, Т, О, причём буква Е используется в каждом слове хотя бы 1 раз. Каждая из других допустимых букв может встречаться в слове любое количество раз или не встречаться совсем.

✎ Решение теоретическое:
✎ 1 способ:
• Количество вариантов различных слов вычислим по формуле:

N = n1 * n2 * n3 * …
где

• n1 — количество вариантов выбора первой буквы и т.п.
• Рассмотрим все варианты расположения буквы Е:

1. Е ? ? ? или 
2. ? Е ? ? или 
3. ? ? Е ? или
4. ? ? ? Е 

Где вопросительный знак означает любую букву из Л, Е, Т, О.

• Подсчитаем по формуле количество слов для варианта 1:

Е ? ? ? = 1 * 4 * 4 * 4 = 64

т.е. на первой позиции - только 1 буква - Е, на каждой последующей - одна из четырех букв Л, Е, Т, О.

• Подсчитаем по формуле количество слов для варианта 2; учтем, что на первой позиции букву Е мы уже посчитали для первого варианта!:

? Е ? ? = 3 * 1 * 4 * 4 = 48

• Подсчитаем по формуле количество слов для варианта 3; учтем, что на первой и второй позициях букву Е мы уже посчитали в предыдущих вариантах!:

? ? Е ? = 3 * 3 * 1 * 4 = 36

• Подсчитаем по формуле количество слов для варианта 4; учтем, что на первой, второй и третьей позициях букву Е мы уже посчитали в предыдущих вариантах:

? ? ? Е = 3 * 3 * 3 * 1 = 27

• Поскольку у нас каждый вариант связан операцией логическое ИЛИ, то теперь суммируем все варианты:

64 + 48 + 36 + 27 = 175

Результат: 175
✎ 2 способ:

• Так как по условию буква Е встретится хотя бы 1 раз, значит, можно утверждать, что не может быть такого, чтобы буква Е не встретилась бы ни одного раза.
• Таким образом, рассчитаем случай, когда буква Е встречается все 4 раза (т.е. все случаи) и отнимем от результата невозможный случай: когда буква Е не встретится ни одного раза:

1. Буква Е используется 4 раза (т.е. на всех позициях):
4 * 4 * 4 * 4 = 256

2. Буква Е не используется совсем (т.е. только 3 буквы):
3 * 3 * 3 * 3 = 81

• Вычтем из первого варианта невозможный вариант № 2:

256 - 81 = 175

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

begin
  var n := 0;
  var str := 'ЛЕТО';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4];
            if res.countOf('Е') >= 1 then // или if res.Count(y -> y = 'Е') >= 1 then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2

##
var d:='лето'.Cartesian(4).where(w->w.countOf('е')>=1).count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9

n=0
str='ЛЕТО'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
          if (s1+s2+s3+s4).count('Е') >= 1:
            n+=1
print(n)

8_7:

Вася составляет 4-буквенные слова, в которых есть только буквы К, А, Т, Е, Р, причём буква Р используется в каждом слове хотя бы 2 раза. Каждая из других допустимых букв может встречаться в слове любое количество раз или не встречаться совсем.

✎ Решение теоретическое:
• Количество возможных вариантов слов вычислим по формуле:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы, n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Сначала по формуле получим все варианты для всех пяти букв, включая букву Р:

5 * 5 * 5 * 5 = 54 = 625

• Из общего количества вариантов нам необходимо исключить те варианты, где Р не встречается вообще и Р встречается только 1 раз. Найдем их последовательно:
• 1. Буква Р не встречается совсем:

4 * 4 * 4 * 4 = 44 = 256

• 2. Буква Р встречается только один раз:

р ? ? ? = 1 * 4 * 4 * 4 = 43
? р ? ? = 4 * 1 * 4 * 4 = 43
? ? р ? = 4 * 4 * 1 * 4 = 43
? ? ? р = 4 * 4 * 4 * 1 = 43

Получим  43 * 4 = 256

• Теперь вычтем из общего количества найденные варианты (№ 1 и № 2):

625 - 256 - 256 = 113

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

begin
  var n := 0;
  var str := 'КАТЕР';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4];
            if res.CountOf('Р') >= 2 then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2

##
var d:='катер'.Cartesian(4).where(w->w.countOf('р')>=2).count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9

n=0
str='КАТЕР'
for s1 in str:
  for s2 in str:
    for s3 in str:
      for s4 in str:
          if (s1+s2+s3+s4).count('Р') >= 2:
            n+=1
print(n)

Результат: 113

8_8:

Олег составляет таблицу кодовых слов для передачи сообщений, каждому сообщению соответствует своё кодовое слово. В качестве кодовых слов Олег использует 5-буквенные слова, в которых есть только буквы A, Б, В, и Г, причём буква Г появляется не более одного раза и только на последнем месте. Каждая из других допустимых букв может встречаться в кодовом слове любое количество раз или не встречаться совсем.

Сколько различных кодовых слов может использовать Олег?

✎ Решение теоретическое:
• Вспомним формулу получения количества возможных вариантов слов:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы,
• n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Так как буква Г появляется не более одного раза и только на последнем месте, значит, она может либо появиться 1 раз на последнем месте, либо не появиться совсем.
• Рассмотрим варианты, когда буква Г встречается 1 раз на последнем месте и встречается 0 раз:

1 раз: ? ? ? ? Г = 3 * 3 * 3 * 3 * 1 = 34 = 81 
0 раз: ? ? ? ? ? = 3 * 3 * 3 * 3 * 3 = 35 = 243

• Вместо знаков ? может стоять одна из трех букв (А, Б, В), т.к. буква Г там стоять не может
• Теперь суммируем количество найденных вариантов:

81 + 243 = 324

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

begin
  var n := 0;
  var str := 'АБВГ';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s4];
            if (res[1]<>'Г') and (res[2]<>'Г')and (res[3]<>'Г') and (res[4]<>'Г') then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3
4

##
var d:='абвг'.Cartesian(5)
.where(w->(w.countOf('г')<=1)and(w[0]<>'г')and(w[1]<>'г')and(w[2]<>'г')
     and(w[3]<>'г')).count.print

Результат: 324

8_9:

Вася составляет 4-буквенные слова, в которых есть только буквы К, О, М, А, Р, причём буква А используется в них не более 3-х раз. Каждая из других допустимых букв может встречаться в слове любое количество раз или не встречаться совсем. Словом считается любая допустимая последовательность букв, необязательно осмысленная.

✎ Решение теоретическое:
• Вспомним формулу получения количества возможных вариантов слов:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы,
• n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Так как буква А по условию используется не более 3-х раз, это значит, что она используется либо 3 раза, либо 2 раза, либо 1 раз, либо не используется совсем. Рассмотрим все эти варианты отдельно.
• 1. Буква А используется 3 раза:

А А А _  -> 1 * 1 * 1 * 4 = 4
А А _ А  -> 1 * 1 * 4 * А = 4
А _ А А  -> 1 * 4 * 1 * 1 = 4
_ А А А  -> 4 * 1 * 1 * 1 = 4

• Итого получаем 4 варианта, в которых вместо символа _ может быть любая из 4 букв: К О М Р. Значит, имеем:

 4 * 4 = 16 вариантов

• 2. Буква А используется 2 раза:

А А _ _  -> 1 * 1 * 4 * 4 = 16
А _ А _  -> 1 * 4 * 1 * 4 = 16
А _ _ А  -> 1 * 4 * 4 * 1 = 16
_ А А _  -> 4 * 1 * 1 * 4 = 16
_ А _ А  -> 4 * 1 * 4 * 1 = 16
_ _ А А  -> 4 * 4 * 1 * 1 = 16

• Итого получаем 6 вариантов, в которых вместо символа _ может быть любая из 4 букв: К О М Р. Значит имеем:

 16 * 6 = 96 вариантов

• 3. Буква А используется 1 раз:

А _ _ _  -> 1 * 4 * 4 * 4 = 64
_ А _ _  -> = 64
_ _ А _  -> = 64
_ _ _ А  -> = 64

• Итого имеем:

64 * 4 = 256 вариантов

• Буква А используется 0 раз:

_ _ _ _ -> 44 = 256

• Суммируем результаты всех трех случаев:

16 + 96 + 256 + 256 = 624

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

begin
  var n := 0;
  var str := 'КОМАР';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          begin
            var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4];
            if res.CountOf('А') <=3 then
              n += 1;
          end;
  print(n)
end.

1
2
3

##
var d:='комар'.Cartesian(4)
.where(w->w.countOf('а')<=3).count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

str = 'КОМАР'
n = 0
for s1 in str:
    for s2 in str: 
        for s3 in str:
            for s4 in str:
                res = s1 + s2 + s3 + s4
                if res.count('А')<=3:
                    n += 1
print(n)

Результат: 624

8_10:

Сколько существует различных символьных последовательностей длины 3 в четырёхбуквенном алфавите {A,B,C,D}, если известно, что одним из соседей A обязательно является D, а буквы B и C никогда не соседствуют друг с другом?

✎ Решение теоретическое:

• Вспомним формулу получения количества возможных вариантов слов:

N = n1 * n2 * n3 * … * nL = n^L

• где n1 — количество вариантов выбора первой буквы,
• n2 — количество вариантов выбора второй буквы и т.п.
• Будем рассматривать варианты, расставляя каждую букву последовательно по алфавиту, начиная с первой буквы. При этом будем учитывать указанные ограничения для букв А, B и С:

Начинаем с A: A D 4ABCD = 1 * 1 * 4 = 4 
Начинаем с B: B A D, B B 2BD, B D 4ABCD = 7
Начинаем с C: C A D, C C 2CD, C D 4ABCD = 7
Начинаем с D: D A 3BCD, D B 2BD, D C 2CD, D D 4ABCD = 11

• Теперь суммируем количество найденных вариантов:

4 + 7 + 7 + 11 = 29

Результат: 29

8_22:

Лена составляет 5-буквенные слова из букв Я, С, Н, О, В, И, Д, Е, Ц, причём слово должно начинаться с согласной и заканчиваться гласной. Первая и последняя буквы слова встречаются в нем только один раз; остальные буквы могут повторяться.

Сколько слов может составить Лена?

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5

##
var d:='ясновидец'.Cartesian(5) 
.where(l->(l[0] in 'снвдц') and (l[4] in 'яоие'))// учитываем гласные и согласные
.where(l->(l.countOf(l[0])=1)and(l.countOf(l[4])=1))//учитываем, что они не повторяются
.count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

begin
  var str := 'ЯСНОВИДЕЦ';
  var n := 0;
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
          begin
            var slovo := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5];
            if (slovo[1] in 'СНВДЦ') and (slovo[5] in 'ЯОИЕ') then
              if (slovo[1] <> slovo[2]) and (slovo[1] <> slovo[3]) and (slovo[1] <> slovo[4])            
              and (slovo[1] <> slovo[5]) and (slovo[5] <> slovo[1]) and (slovo[5] <> slovo[2]) 
              and (slovo[5] <> slovo[3]) and (slovo[5] <> slovo[4]) then
              begin
                n += 1
              end;
          end;
  print(n)
end.

Результат: 6860

8_11:

Из букв С, Р, Е, Д, А составляются трехбуквенные комбинации по следующему правилу – в комбинации не может быть подряд идущих гласных и одинаковых букв.

Например, комбинации ААР или ЕСС не являются допустимыми.

Сколько всего комбинаций можно составить, используя это правило?

✎ Решение теоретическое:
• Рассмотрим два варианта: когда слово начинается с гласной буквы, и когда оно начинается с согласной.

1. С гласной:

1.1
2 3 2 = 2 * 3 * 2 = 12
гл с  с

1.2
2 3 2 = 2 * 3 * 2 = 12
гл с гл

2. С согласной:

2.1
3  2  2 = 3 * 2 * 2 = 12
с  с  с

2.2
3  2  3 = 3 * 2 * 3 = 18
с гл  с

2.3
3  2  2 = 3 * 2 * 2 = 12
с  с  гл

• Подсчитаем общее количество вариантов:

12 + 12 + 12 + 18 + 12 = 66

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6

### 
'среда'.cart(3)// 
 .Select(w -> w.JoinToString('')) // собираем в строку;
 .where(w->w.Pairwise.All((a,b) -> a+b not in 'еае'))
 .where(w->w.Pairwise.All((a,b) -> a<>b))
 .count.print

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

begin
  var n := 0;
  var str := 'СРЕДА';
  var glas := 'ЕА';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
      begin
        var res := str[s1] + str[s2] + str[s3];
        // условие для подряд идущих гласных
        if not ((res[1] in glas) and (res[2] in glas) or
           (res[2] in glas) and (res[3] in glas)) then
        // условие для подряд идущих одинаковых букв
          if not ((res[1] = res[2]) or (res[2] = res[3])) then
            n += 1;
      end;
  print(n)
end.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

str = 'СРЕДА'
glas = 'ЕА'
n = 0
for s1 in str:
    for s2 in str: 
        for s3 in str:
            res = s1 + s2 + s3 
            if not (s1 in glas and s2 in glas or
           s2 in glas and s3 in glas) :
                if not (s1 == s2 or s2 == s3) :
                    n += 1
print(n)

Результат: 66

8_12:

Дано слово КОРАБЛИКИ. Таня решила составлять новые 5-буквенные слова из букв этого слова по следующим правилам:
1) слово начинается с гласной буквы;
2) гласные и согласные буквы в слове должны чередоваться;
3) буквы в слове не должны повторяться.

✎ Решение теоретическое:
• Учтем, что в слове КОРАБЛИКИ две буквы К и две И.
• Всего в слове 4 гласных, но поскольку две буквы И, то необходимо считать только 3 гласных.
• Всего в слове 5 согласных, однако две из них — буквы К, поэтому считать следует 4 согласных.
• Посчитаем количество согласных и гласных для каждой из 5 позиций слова, учитывая, что с каждой последующей буквой количество используемых гласных/согласных уменьшается. Под позициями приведем пример букв:

гл   с   гл   с   гл  
3    4    2   3    1
оаи   крбл   оа   крб    и

• Количество слов вычисляется как произведение полученных чисел:

3 * 4 * 2 * 3 * 1 = 72

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

###
'кораблики'
.Cart(5)
.select(w->w.JoinToString(''))
.Distinct //Обязательно!
.where(w-> w.First in 'оаи')
.where(w->w.Pairwise.All((a,b)->not ((a in 'оаи') and (b in 'оаи')) 
       and not( ( a in'крбл') and (b in 'крбл' ))))
.where(w->'корабли'.All(c->w.countOf(c)<=1))
.count.print

Результат: 72

8_21:

Ксюша составляет слова, меняя местами буквы в слове МИМИКРИЯ.
Сколько различных слов, включая исходное, может составить Ксюша?

✎ Решение с использованием программирования:

PascalABC.net (приближенный к традиционному, долгое решение): 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 begin var str := 'МИМИКРИЯ'; var set1: set of string; set1 := []; for var s1 := 1 to length(str) do for var s2 := 1 to length(str) do for var s3 := 1 to length(str) do for var s4 := 1 to length(str) do for var s5 := 1 to length(str) do for var s6 := 1 to length(str) do for var s7 := 1 to length(str) do for var s8 := 1 to length(str) do begin var slovo := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5] + str[s6] + str[s7] + str[s8]; if (slovo.CountOf('М') = 2) and (slovo.CountOf('И') = 3) and (slovo.CountOf('К') = 1) and (slovo.CountOf('Р') = 1) and (slovo.CountOf('Я') = 1) then include(set1, slovo); end; print(set1.count); end. Смысл решения в использовании типа множества (set). При добавлении новых элементов к множеству исключаются повторения.

PascalABC.net (использование LINQ, быстрое решение): 1 2 3 4 5 ### 'МИМИКРИЯ'.Permutations // перестановки букв .Select(w->w.JoinToString('')) // собираем в строку .Distinct // выбираем уникальные .Count.Print * LINQ (Language Integrated Query) — язык интегрированных запросов

Python:

С++:

Ответ: 3360

8_19:

Петя составляет шестибуквенные слова

перестановкой букв

слова АДЖИКА. При этом он избегает слов с двумя подряд одинаковыми буквами. Сколько всего различных слов может составить Петя?

Типовые задания для тренировки

✎ Решение теоретическое:
• Посчитаем количество слов без двух подряд одинаковых букв. Будем считать относительно буквы А, которых две в заданном слове АДЖИКА. Буквы не могут повторяться, поэтому их кол-во в каждом варианте будет уменьшается:

А*А*** = 4*3*2*1 = 24 слова с данным расположением буквы А. 
А**А** = 4*3*2*1 = 24
А***А* = 4*3*2*1
А****А = ...
*А*А**
*А**А*
*А***А
**А*А*
**А**А
***А*А

• Получили 10 вариантов, и в каждом из них можно составить по 24 слова.
• Таким образом, получим общее количество слов:

10 * 24 = 240

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

begin
  var s: set of string;
  s := [];
  var str := 'АДЖИКА';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
            for var s6 := 1 to length(str) do
            begin
              var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5] + str[s6];
              if (res.CountOf('А') = 2) and (res.CountOf('Д') = 1) 
                  and (res.CountOf('Ж') = 1) and (res.CountOf('И') = 1) 
                  and (res.CountOf('К') = 1) then
                     if (res[1] <> res[2]) and (res[2] <> res[3]) and (res[3] <> res[4]) 
                        and (res[4] <> res[5]) and (res[5] <> res[6]) then
                           include(s, res);
            end;
  print(s.count)
end.

1
2
3
4
5
6
7

### 
'аджика'.Permutations
 .Select(w -> w.JoinToString('')) // собираем в строку;
 .distinct // исключаем дубли
 .where(s -> not ('аа' in s)) // исключаем две подряд буквы 'а'
  // или так: .where(w->w.Pairwise.All((a,b) -> a<>b))
 .count.pr

Ответ: 240

8_20:

Маша составляет 7-буквенные коды из букв В, Е, Н, Т, И, Л, Ь. Каждую букву нужно использовать

ровно 1 раз

, при этом код буква Ь не может стоять на последнем месте и между гласными. Сколько различных кодов может составить Маша?

Типовые задания для тренировки

✎ Решение теоретическое:
• Выполним задание следующим образом: 1. посчитаем общее количество слов, не учитывая никакие ограничения. 2. Затем посчитаем случаи, которые необходимо исключить. 3. Вычтем из результата пункта 1 результат пункта 2.
• Общее количество независимо от ограничений (учтем, что буквы не должны повторяться):

7 6 5 4 3 2 1 - количество возможных вариантов букв на семи позициях

ИТОГО:
7! = 5040 слов

• Посчитаем варианты, которые необходимо исключить. Их будет несколько:
• а) буква ь — на последнем месте:

6 5 4 3 2 1 Ь = 6! = 720

• б) буква ь — между гласными:

И Ь Е 4 3 2 1  = 24 варианта
Так как буквы смещаются по всем позициям, то получим (4 И Ь Е 3 2 1, ...):
24 * 5 = 120
Е Ь И 4 3 2 1  = 24 варианта
24 * 5 = 120

• Посчитаем количество слов, согласно условию задачи:

5040 - 720 - 120 - 120 = 4080

✎ Решение с использованием программирования:
Стоит заметить, что теоретическое решение занимает меньше времени, чем программный способ!

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

begin
  var n := 0;
  var str := 'ВЕНТИЛЬ';
  var glas := 'ЕИ';
  for var s1 := 1 to length(str) do
    for var s2 := 1 to length(str) do
      for var s3 := 1 to length(str) do
        for var s4 := 1 to length(str) do
          for var s5 := 1 to length(str) do
            for var s6 := 1 to length(str) do
              for var s7 := 1 to length(str) do
              begin
                var res := str[s1] + str[s2] + str[s3] + str[s4] + str[s5] + str[s6] + str[s7];
                if (res.CountOf('В') = 1) and (res.CountOf('Е') = 1) 
                    and (res.CountOf('Н') = 1) and (res.CountOf('Т') = 1) 
                    and (res.CountOf('И') = 1) and (res.CountOf('Л') = 1)
                    and (res.CountOf('Ь') = 1) then
                  if not (res[7] = 'Ь') then
                    if not ((res[1] in glas) and (res[3] in glas) and (res[2] = 'Ь') or
                        (res[2] in glas) and (res[4] in glas) and (res[3] = 'Ь') or
                        (res[3] in glas) and (res[5] in glas) and (res[4] = 'Ь') or
                        (res[4] in glas) and (res[6] in glas) and (res[5] = 'Ь') or
                        (res[5] in glas) and (res[7] in glas) and (res[6] = 'Ь')) then
                      n += 1
              end;
  print(n)
end.

1
2
3
4
5

### 
'вентиль'.Permutations// здесь можно без distinct, т.к. буквы не повторяются
 .Select(w -> w.JoinToString('')) // собираем в строку
 .where(s -> not ('еьи' in s) and not ('иье' in s) and (s.last <> 'ь'))
.Count.Print

Ответ: 4080

8_23:

Артур составляет 6-буквенные коды перестановкой букв слова ВОРОТА. При этом нельзя ставить рядом две гласные.
Сколько различных кодов может составить Артур?
  

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5

###
'ВОРОТА'.prm
.Sel(w->w.ToS('')).dst
.Wh(w-> not w.Pairwise.Any((a,b)->a+b in 'АООАА'))
.Cnt.pr

Ответ: 72

8_18: Объяснение 8 задания экзамена ЕГЭ 2020 г. (со слов учащегося):

✎ Решение теоретическое:
• Выпишем все четные и нечетные цифры, которые могут использоваться в 8-й с.с.:

четные: 0, 2, 4, 6 - итого 4 цифры
нечетные: 1, 3, 5, 7 - итого 4 цифры

• Рассмотрим два случая построения числа по заданию: 1) начиная с четной цифры и 2) начиная с нечетной цифры. Изобразим схематично числа, указывая сверху возможное количество цифр на разряд:

1) с четной цифры:
3  4  3  3  2  2  1  1 = 3*4*3*3*2*2*1*1 = 432
ч  н  ч  н  ч  н  ч  н

Самый старший разряд не может быть равен 0 (поэтому 3 цифры из 4 возможных), так как разряд просто потеряется, и число станет семизначным). Каждый последующий разряд включает на одну цифру меньше, так как по заданию цифры не могут повторяться.

2) с нечетной цифры:
4  4  3  3  2  2  1  1 = 4*4*3*3*2*2*1*1 = 576
н  ч  н  ч  н  ч  н  ч

Каждый последующий разряд включает на одну цифру меньше, так как по заданию цифры не могут повторяться.

• Сложим количество вариантов в обеих случаях:

432 + 576 = 1008

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5

###
'01234567'.Permutations // т.к. цифр итак 8 штук
.where(w->w.First<>'0') // первая цифра не может быть 0
.where(w->w.Pairwise.All((a,b)-> (a.ToDigit + b.ToDigit).IsOdd)) // проверка пар четных и нечетных
.count.print

Ответ: 1008

8_13:

Все 5-буквенные слова, составленные из букв А, О, У, записаны в алфавитном порядке. Ниже приведено начало списка:

1. ААААА
2. ААААО
3. ААААУ
4. АААОА
…

Запишите слово, которое стоит под номером 242 от начала списка.

✎ Решение теоретическое:
• Данное задание лучше решать следующим образом. Подставим вместо букв цифры (А -> 0, О -> 1, У -> 2):

1. 00000
2. 00001
3. 00002
4. 00010
...

• Видим, что каждая последующее число получается путем прибавления в столбик единицы к предыдущему числу. В троичной системе счисления! Т.к. цифр всего три.
• Порядковый номер, написанный рядом с пунктом, всегда на единицу больше располагающейся рядом цифры в троичной системе счисления.
• Значит, пункту под номером 242 будет соответствовать число 241 в троичной системе счисления.
• Переведем 241 в 3-ю систему делением на 3:

        остатки
241 | 3 | 1
 80 | 3 | 2
 26 | 3 | 2
  8 | 3 | 2
  2 |   |

• Перепишем остатки снизу вверх: 22221, им соответствуют буквы УУУУО

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4

##
var d:='АОУ'.Order // сортируем по алфавиту
.Cartesian(5)
.Numerate.print

… (241,[У,У,У,У,А]) (242,[У,У,У,У,О]) (243,[У,У,У,У,У])

Результат: УУУУО

8_14: 8 задание. Демоверсия ЕГЭ 2018 информатика:

Все 4-буквенные слова, составленные из букв Д, Е, К, О, Р, записаны в алфавитном порядке и пронумерованы, начиная с 1.
Ниже приведено начало списка.

1. ДДДД
2. ДДДЕ
3. ДДДК
4. ДДДО
5. ДДДР
6. ДДЕД
…

Под каким номером в списке идёт первое слово, которое начинается с буквы K?

✎ Решение теоретическое:
• Подставим вместо букв цифры (Д -> 0, Е -> 1, К -> 2, О -> 3, Р -> 4):

1. 0000
2. 0001
3. 0002
4. 0003
5. 0004
6. 0010
...

• Видим, что каждое последующее число получается путем прибавления единицы в столбик к предыдущему (в пятеричной системе счисления! т.к. цифр всего пять).
• Порядковый номер, написанный рядом с пунктом, всегда на единицу больше располагающейся рядом цифры в пятеричной системе счисления.
• Определим число, которое получится, если мы в начале слова поставим букву К (остальные должны остаться нулями, т.к. числа идут по порядку, а нам необходимо первое, начинающееся с К):

K -> 2 -> 2000

• Полученное число — 2000 — необходимо перевести из пятеричной системы счисления в десятичную, чтобы узнать порядковый номер:

По формуле разложения числа по степеням основания:

20005 = 2 * 53 + 0 * 22 + 0 + 0 = 2 * 125 = 25010 

• Поскольку порядковый номер числа всегда на единицу больше самого числа, то имеем 251.

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6

###
var d:='декор'.Order // сортируем по алфавиту
.Cartesian(4) // d - массива из массивов символов 
.Numerate // нумерация
.where((i,w)->w[0] = 'к') // рассматриваем и номер и слово
.first[0].print // выводим именно номер

Результат: 251

8_15:

Все 4-буквенные слова, составленные из букв П, Р, С, Т, записаны в алфавитном порядке.
Вот начало списка:

1. ПППП
2. ПППР
3. ПППС
4. ПППТ
5. ППРП
... ...

8_16:

Все четырёхбуквенные слова, составленные из букв В, Е, Г, А, Н записаны в алфавитном порядке и пронумерованы, начиная с 1. Начало списка выглядит так:

1. АААА
2. АААВ
3. АААГ
4. АААЕ
5. АААН
6. ААВА
…

Под каким номером в списке идёт первое слово, в котором нет буквы А?

✎ Решение теоретическое:
• Пронумерованный список начинается со всех букв А. Представим, что А — 0, В — 1, Г — 2, Е — 3, Н — 4. Получим следующий список:

1. 0000
2. 0001
3. 0002
4. 0003
5. 0004
6. 0010

• Такой список представляет из себя увеличивающиеся числа 5-й системы счисления.
• Так как букве А соответствует 0, то первое (самое младшее) четырехзначное число без нуля — это 1111.
• Чтобы вычислить под каким номером стоит данное число, переведем его в 10-ю систему и прибавим к результату единицу (так как порядковые номера в списке на единицу больше самих чисел):

11115 = 1 * 53 + 1 * 52 + 1 * 51 + 1 * 50 = 156
156 + 1 = 157

✎ Решение с использованием программирования:

1
2
3
4
5
6
7

###
var d:='веган'.Order // сортируем по алфавиту
.Cartesian(4) // d - массива из массивов символов
.Select(x->x.JoinToString(''))// d - массив из строк 
.Numerate // нумерация
.where((i,w)->'а' not in w) // рассматриваем и номер и слово
.first[0].print // выводим именно номер

Результат: 157

8_17:

За чет­верть Ва­си­лий Пуп­кин по­лу­чил 20 оценок. Со­об­ще­ние о том, что он вчера по­лу­чил четверку, несет 2 бита информации.

Сколь­ко чет­ве­рок по­лу­чил Ва­си­лий за четверть?

• Для решения данного задания необходимо вспомнить две формулы:

1. Формула Шеннона:

x = log₂(1/p)

x - количество информации в сообщении о событии
p - ве­ро­ят­ность со­бы­тия

2. Формула вероятности случайного события:

p(A) = m/n

m - число случаев, способствующих событию А
n - общее число равновозможных случаев

• Подставим в первую формулу известное значение — вероятность того, что Ва­си­лий по­лу­чил чет­вер­ку:

2 = log2(1/p);
    => 
1/p = 4; 
    =>
p = 1/4

• Затем подставим известное по условию значение в формулу вероятности случайного события:

p = ?/20

• Поскольку p мы уже нашли, подставим найденное значение и найдем искомое число — количество четверок за четверть:

1/4 = ?/20

? = 1/4 * 20 = 5

Результат: 5