Đọc phương pháp, làm ví dụ rồi tự giải bài tập trước khi mở lời giải.
Chọn quy tắc cộng hay quy tắc nhân
Phân biệt và áp dụng chính xác quy tắc cộng, quy tắc nhân và quy tắc lấy phần bù trong các bài toán đếm.
Quy tắc cộng dùng cho các trường hợp rời nhau: một cách làm chỉ thuộc một trường hợp. Quy tắc nhân dùng cho các bước liên tiếp: bước đầu có $n_1$ lựa chọn; với mỗi lựa chọn trước đó, bước tiếp theo luôn có $n_2$ lựa chọn, rồi $n_3$, … Khi đó số cách hoàn thành là $n_1n_2n_3\cdots$. Các lựa chọn cụ thể có thể thay đổi; điều cần giữ cố định trong một nhánh là số lựa chọn ở mỗi bước.
Khi các trường hợp có số cách chọn ở các bước tiếp theo khác nhau, ta phải chia nhánh: tính số cách bằng quy tắc nhân trong từng nhánh rồi cộng các kết quả lại. Lưu ý các điều kiện ràng buộc đặc biệt như chữ số hàng cao nhất của một số tự nhiên không được bằng $0$, hoặc chữ số tận cùng của số chẵn phải thuộc $\{0, 2, 4, 6, 8\}$.
Quy tắc lấy phần bù được dùng khi việc đếm trực tiếp các trường hợp thỏa mãn quá phức tạp hoặc chứa điều kiện 'ít nhất một'. Số trường hợp thỏa mãn điều kiện bằng tổng số trường hợp có thể có trừ đi số trường hợp không thỏa mãn điều kiện, với điều kiện mọi trường hợp đều được xác định rõ ràng và không tính trùng.
Cách làm
- Bước 1: Phân tích bài toán để xác định công việc cần thực hiện theo các phương án rời nhau hay các công đoạn nối tiếp, đồng thời liệt kê các điều kiện ràng buộc (chữ số khác $0$, tính chẵn/lẻ, chữ số khác nhau, ký tự lặp hay không lặp).
- Bước 2: Nếu bài toán chia thành các trường hợp rời nhau, tính số cách của từng trường hợp rồi áp dụng quy tắc cộng. Nếu công việc gồm nhiều bước liên tiếp, tính số cách chọn ở từng bước rồi áp dụng quy tắc nhân. Nếu gặp điều kiện 'ít nhất một', xem xét áp dụng quy tắc lấy phần bù.
- Bước 3: Thực hiện tính toán số học, kiểm tra các trường hợp đã đếm có bỏ sót hay tính trùng không, và đảm bảo mọi điều kiện của đề bài đều được thỏa mãn.
Ví dụ có lời giải
Có 2 đường đi từ A đến B, 3 đường đi từ B đến C và 1 đường đi thẳng từ A đến C. Chỉ đi từ A đến C trực tiếp hoặc qua B một lần. Có bao nhiêu cách chọn lộ trình?
Tính số lộ trình đi từ A đến C qua điểm B bằng quy tắc nhân.
$$2 \cdot 3 = 6$$
Xác định số lộ trình đi trực tiếp từ A đến C.
$$1$$
Cộng số cách của hai phương án rời nhau để tìm tổng số lộ trình.
$$2 \cdot 3 + 1 = 7$$
Tự kiểm tra: Hai nhóm lộ trình (qua B và trực tiếp) hoàn toàn rời nhau với số cách lần lượt là 6 và 1, vậy tổng số lộ trình là $6 + 1 = 7$.
Lỗi cần tránh: Nhân tất cả các số $(2 \cdot 3 \cdot 1 = 6)$ do nhầm lẫn đường đi trực tiếp là một giai đoạn nối tiếp thay vì một phương án rời nhau.
Bài tự luyện 01 Cơ bản
Một kệ có 4 sách Toán khác nhau và 3 sách Vật lý khác nhau. Chọn đúng một quyển từ kệ. Có bao nhiêu cách chọn?
Gợi ý
Việc chọn một quyển sách Toán và chọn một quyển sách Vật lý là hai phương án rời nhau.
Lời giải từng bước
Xác định số cách chọn một quyển sách Toán từ 4 quyển sách Toán phân biệt.
$$4$$
Xác định số cách chọn một quyển sách Vật lý từ 3 quyển sách Vật lý phân biệt.
$$3$$
Áp dụng quy tắc cộng cho hai phương án rời nhau không trùng nhau để tìm tổng số cách chọn.
$$4 + 3 = 7$$
Tự kiểm tra: Tổng số sách trên kệ là 7 quyển phân biệt, chọn 1 quyển bất kỳ có đúng 7 cách chọn.
Lỗi cần tránh: Nhân hai số $4 \cdot 3 = 12$ do nhầm lẫn chọn 1 quyển sách với việc chọn đồng thời 1 sách Toán và 1 sách Vật lý.
Bài tự luyện 02 Cơ bản
Có 3 áo khác nhau và 2 quần khác nhau. Chọn một áo và một quần. Có bao nhiêu bộ?
Gợi ý
Việc chọn một bộ gồm hai công đoạn liên tiếp: chọn áo rồi chọn quần.
Lời giải từng bước
Xác định số cách chọn 1 chiếc áo từ 3 chiếc áo phân biệt.
$$3$$
Xác định số cách chọn 1 chiếc quần từ 2 chiếc quần phân biệt.
$$2$$
Áp dụng quy tắc nhân cho hai công đoạn nối tiếp để tìm tổng số bộ trang phục.
$$3 \cdot 2 = 6$$
Tự kiểm tra: Mỗi áo trong số 3 áo có thể kết hợp với đúng 2 quần, cho ta $3 \times 2 = 6$ bộ phân biệt.
Lỗi cần tránh: Cộng hai số $3 + 2 = 5$ do áp dụng nhầm quy tắc cộng cho các công đoạn liên tiếp.
Bài tự luyện 03 Cơ bản
Có 3 đường từ A đến B, 2 đường từ B đến C và 4 đường thẳng từ A đến C. Chỉ đi trực tiếp hoặc qua B một lần. Có bao nhiêu lộ trình?
Gợi ý
Chia thành hai trường hợp không giao nhau: đi từ A đến C qua B, và đi trực tiếp từ A đến C.
Lời giải từng bước
Tính số lộ trình đi qua B bằng quy tắc nhân.
$$3 \cdot 2 = 6$$
Xác định số lộ trình đi trực tiếp từ A đến C.
$$4$$
Cộng số lộ trình của hai phương án rời nhau.
$$3 \cdot 2 + 4 = 10$$
Tự kiểm tra: Phương án đi qua B có $3 \cdot 2 = 6$ lộ trình, phương án trực tiếp có 4 lộ trình, hai phương án không trùng nhau nên tổng là $6 + 4 = 10$.
Lỗi cần tránh: Nhân tất cả các số $(3 \cdot 2 \cdot 4 = 24)$ do không phân biệt được công đoạn nối tiếp và trường hợp rời nhau.
Bài tự luyện 04 Cơ bản
Từ các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, lập được bao nhiêu số tự nhiên có 3 chữ số đôi một khác nhau?
Gợi ý
Chọn chữ số hàng trăm trước (phải khác 0), sau đó chọn chữ số hàng chục và hàng đơn vị từ các chữ số còn lại.
Lời giải từng bước
Chọn chữ số hàng trăm từ $\{1, 2, 3, 4\}$ (không được chọn $0$).
$$4$$
Chọn chữ số hàng chục từ 4 chữ số còn lại (bao gồm chữ số $0$).
$$4$$
Chọn chữ số hàng đơn vị từ 3 chữ số còn lại và nhân các công đoạn.
$$4 \cdot 4 \cdot 3 = 48$$
Kết quả$$4\cdot4\cdot3=48$$
Tự kiểm tra: Hàng trăm có 4 cách chọn, hàng chục có 4 cách, hàng đơn vị có 3 cách; tích $4 \cdot 4 \cdot 3 = 48$ đảm bảo các chữ số đôi một khác nhau và chữ số đầu khác 0.
Lỗi cần tránh: Tính $5 \cdot 4 \cdot 3 = 60$ do quên điều kiện chữ số hàng trăm không được bằng $0$.
Bài tự luyện 05 Vận dụng
Từ các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, lập được bao nhiêu số chẵn có 3 chữ số đôi một khác nhau?
Gợi ý
Chia làm hai trường hợp dựa theo chữ số hàng đơn vị: hàng đơn vị bằng 0 và hàng đơn vị thuộc {2, 4}.
Lời giải từng bước
Trường hợp 1: Chữ số hàng đơn vị là $0$ (1 cách). Hàng trăm có 4 cách chọn từ $\{1, 2, 3, 4\}$, hàng chục có 3 cách chọn.
$$4 \cdot 3 = 12$$
Trường hợp 2: Chữ số hàng đơn vị thuộc $\{2, 4\}$ (2 cách). Hàng trăm có 3 cách chọn (khác $0$ và khác đơn vị), hàng chục có 3 cách chọn.
$$2 \cdot 3 \cdot 3 = 18$$
Cộng số cách của cả hai trường hợp rời nhau.
$$4 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 3 = 30$$
Kết quả$$4\cdot3+2\cdot3\cdot3=30$$
Tự kiểm tra: Trường hợp tận cùng 0 cho 12 số, tận cùng 2 hoặc 4 cho 18 số; tổng cộng $12 + 18 = 30$ số chẵn thỏa mãn.
Lỗi cần tránh: Không chia trường hợp hàng đơn vị bằng $0$, dẫn đến việc tính sai số cách chọn chữ số hàng trăm.
Bài tự luyện 06 Cơ bản
Mã gồm 3 ký tự, mỗi ký tự thuộc A, B, C, D; được phép lặp ký tự. Có bao nhiêu mã?
Gợi ý
Mỗi vị trí trong 3 vị trí của mã đều có 4 lựa chọn độc lập vì cho phép lặp ký tự.
Lời giải từng bước
Xác định số cách chọn ký tự cho vị trí thứ nhất từ tập $\{A, B, C, D\}$.
$$4$$
Do cho phép lặp ký tự, vị trí thứ hai và vị trí thứ ba mỗi vị trí đều có 4 cách chọn.
$$4$$
$$4$$
Áp dụng quy tắc nhân cho 3 vị trí độc lập để tính tổng số mã.
$$4^3 = 64$$
Tự kiểm tra: Ba vị trí độc lập, mỗi vị trí có 4 khả năng chọn, số mã là $4 \cdot 4 \cdot 4 = 4^3 = 64$.
Lỗi cần tránh: Nhầm lẫn với trường hợp không được lặp ký tự và tính $4 \cdot 3 \cdot 2 = 24$.
Bài tự luyện 07 Vận dụng
Từ các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, lập được bao nhiêu số có 3 chữ số đôi một khác nhau và chia hết cho 5?
Gợi ý
Số chia hết cho 5 có chữ số hàng đơn vị là 0 hoặc 5. Chia bài toán thành hai trường hợp tương ứng.
Lời giải từng bước
Trường hợp 1: Chữ số hàng đơn vị là $0$ (1 cách). Hàng trăm có 6 cách chọn từ $\{1, 2, 3, 4, 5, 6\}$, hàng chục có 5 cách chọn.
$$6 \cdot 5 = 30$$
Trường hợp 2: Chữ số hàng đơn vị là $5$ (1 cách). Hàng trăm có 5 cách chọn (khác $0$ và $5$), hàng chục có 5 cách chọn.
$$5 \cdot 5 = 25$$
Cộng số cách của hai trường hợp rời nhau.
$$6 \cdot 5 + 5 \cdot 5 = 55$$
Kết quả$$6\cdot5+5\cdot5=55$$
Tự kiểm tra: Tận cùng bằng 0 có $6 \cdot 5 = 30$ số, tận cùng bằng 5 có $5 \cdot 5 = 25$ số; tổng cộng có $30 + 25 = 55$ số chia hết cho 5.
Lỗi cần tránh: Không chia hai trường hợp $0$ và $5$, dẫn đến chọn sai số cách ở hàng trăm cho trường hợp tận cùng bằng $5$.
Bài tự luyện 08 Vận dụng
Mã gồm 3 ký tự thuộc A, B, C, D; được lặp ký tự. Có bao nhiêu mã chứa ít nhất một chữ A?
Gợi ý
Sử dụng quy tắc lấy phần bù: lấy tổng số mã có thể tạo thành trừ đi số mã không chứa chữ A nào.
Lời giải từng bước
Tính tổng số mã gồm 3 ký tự từ $\{A, B, C, D\}$ khi được phép lặp.
$$4^3 = 64$$
Tính số mã không chứa chữ A nào (chỉ sử dụng các ký tự $\{B, C, D\}$).
$$3^3 = 27$$
Lấy tổng số mã trừ đi số mã không chứa chữ A để được số mã chứa ít nhất một chữ A.
$$4^3 - 3^3 = 37$$
Tự kiểm tra: Tổng số mã là 64, số mã không có A là 27; hiệu $64 - 27 = 37$ chính là số mã chứa ít nhất một chữ A.
Lỗi cần tránh: Đếm trực tiếp các trường hợp 1 chữ A, 2 chữ A, 3 chữ A nhưng tính trùng vị trí hoặc bỏ sót hoán vị.
Bài tập do Trí Lữ biên soạn.