5. Zadatak
Na koliko načina Iva, Ana i Tea mogu podijeliti različitih nagrada tako da svaka od njih dobije barem jednu nagradu?
Prvo rješenje.
Iz uvjeta zadatka je vidljivo da sve nagrade moraju biti podijeljene, ali sve djevojčice ne moraju dobiti isti broj nagrada.
Razlikujemo tri slučaja , , , pri čemu brojevi označavaju koliko nagrada dobiva neka osoba.
U svakom slučaju trebamo odrediti na koliko načina možemo odabrati koja djevojčica će dobiti koji broj nagrada, te koje točno nagrade dobiva.
1° Slučaj
Na tri načina možemo odrediti koja djevojčica dobiva četiri nagrade.
Recimo da Iva i Ana dobivaju po jednu, a Tea četiri nagrade. Ivinu nagradu možemo odabrati na načina, Aninu na načina, a za Teu će tada preostati nagrade koje onda možemo odabrati samo na jedan način. Dobivamo načina.
Analogno zaključujemo u preostala dva slučaja, pa je ukupan broj načina u ovom slučaju .
2° Slučaj
Ivine dvije nagrade od ukupno nagrada možemo odabrati na načina, Anine dvije od preostale nagrade možemo odabrati na načina, i na kraju, za Teu preostaju dvije nagrade koje onda biramo na jedan način.
Dakle, broj načina podjele nagrada u ovom slučaju je .
Sve djevojčice dobivaju po dvije nagrade, pa ne moramo birati koja dobiva koliko nagrada.
3° Slučaj
Imamo šest načina da odaberemo koja djevojčica će dobiti jednu, dvije ili tri nagrade.
Recimo da Iva dobije jednu, Ana dvije, a Tea tri nagrade.
Ivinu jednu nagradu možemo odabrati na načina, tada će za Anu preostati nagrada pa njene dvije od tih pet nagrada možemo odabrati na načina, a za Teu će ostati tri nagrade koje možemo odabrati na jedan način. Dakle, broj načina podjele nagrada u kojima će Iva dobiti jednu, Ana dvije, a Tea tri nagrade je .
Ukupan broj načina podjele nagrada u ovom slučaju je .
Konačno, različitih nagrada možemo podijeliti Ivi, Ani i Tei na načina, a da pri tom svaka djevojčica dobije barem jednu nagradu.
Drugo rješenje.
Odredimo broj svih rasporeda, u kojima neke djevojčice neće dobiti nagrade, i od njega oduzmimo broj rasporeda u kojima baš neka od njih neće dobiti nagradu.
Svaku od nagrada možemo dati bilo kojoj od tri djevojčice. Po teoremu o uzastopnom prebrojavanju, nagrade možemo raspodijeliti na
načina.
Međutim, tu smo prebrojali i one načine u kojima jedna ili dvije djevojčice neće dobiti niti jednu nagradu.
Ako Iva ne dobije niti jednu nagradu, onda svih nagrada dijelimo samo Ani i Tei. To možemo napraviti na
načina.
Analogno, ako Ana ili Tea neće dobiti niti jednu nagradu, taj broj treba pomnožiti s , tj. .
No, tada smo dvaput prebrojali slučajeve u kojima po dvije djevojčice neće dobiti niti jednu nagradu.
To se događa na moguća načina (sve nagrade Ivi, sve nagrade Ani ili sve nagrade Tei).
Dakle, broj načina podjele nagrada u kojima jedna ili dvije djevojčice neće dobiti niti jednu nagradu je .
Konačno, različitih nagrada možemo podijeliti Ivi, Ani i Tei na načina, a da pri tom svaka djevojčica dobije barem jednu nagradu.