Matemática Discreta 2011.1

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Matemática Discreta 2011.1
Matemática Discreta 2011.1 - Problemas de contagem
1. Quais são as maneiras de cobrir um retângulo quadriculado 2 x 6 com dominós?
2. Quantas soluções têm a equação x + y + z = 30, sendo x, y, z inteiros maiores ou
iguais a 7?
3. Determine o número de soluções inteiras positivas da equação x · y · z · t = 512.
4. Quantas soluções têm a equação x · y · z · t = 1024, sendo x, y, z, t inteiros maiores
ou iguais a 2?
5. Determine o número de soluções inteiras da inequação x + y + z < 30 que satisfaçam
as restrições: x ≥ 2, y ≥ 0 e z ≥ 3.
6. Determine o número de soluções inteiras não negativas da equação a + b + c + d = 30
sabendo que a > 2 e b > 3.
7. De quantos modos pode-se repartir 100 moedas iguais entre 5 pessoas de modo que
cada pessoa receba pelo menos duas moedas?
8. Considere um torneio em que cada um dos n jogadores joga contra todos os outros e
cada jogador ganha pelo menos uma partida. Mostre que, ao final do torneio, existem
pelo menos dois jogadores com o mesmo número de vitórias.
9. Mostre que em qualquer conjunto de 52 inteiros existe um par de inteiros cuja soma
ou cuja diferença é divisı́vel por 100.
10. De um baralho comum (52 cartas) sacam-se sucessivamente e sem reposição três
cartas. Quantas são as extrações nas quais a primeira carta é de copas, a segunda é
um rei e a terceira não é uma dama ?
Solução: 2350
11. Quantos inteiros entre 1 e 1.000.000 tem soma de seus algarismos igual a 5 ? E a
soma menor que 5 ?
12. Considere o desenho abaixo:
A1
A2
A3
A4
A5
A6
B
De quantas maneiras diferentes você pode andar de cada ponto Ai até o ponto B?
Os únicos movimentos permitidos são indicados acima.
Problemas de contagem
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13. Usando os mesmos tipos de movimentos permitidos no exercı́cio anterior, escreva,
em cada bolinha do triângulo abaixo, de quantas maneiras diferentes você consegue
chegar do ponto A até aquela bolinha. Justifique.
A
14. Uma partı́cula estando no ponto (x,y), pode se movimentar par o ponto (x+1,y+1)
ou para o ponto (x+1,y-1). Quantos são os trajetos possı́veis da partı́cula de (0,0) a
(10,4)?
Solução: 120
15. Uma partı́cula estando no ponto (x, y) do plano cartesiano pode se movimentar para
o ponto (x + 1, y) ou para o ponto (x, y + 1).
(a) Quantos são os trajetos possı́veis que esta partı́cula pode percorrer do ponto
(0, 0) até o ponto (10, 3)?
Solução: Temos que dar 13 passos, sendo 10 passos para a direita e 3 para
cima, em qualquer ordem. Portanto temos 13
= 286 possibilidades.
3
(b) Escolhendo-se ao acaso um dos trajetos definidos no item (a), qual a probabilidade de que ele passe pelo ponto (2, 2)?
Solução: Para ir de (0, 0) a (2, 2) são necessários 4 passos, sendo 2 para
cima; portanto há 42 = 6 possibilidades. Para ir de (2, 2) a (10, 3) são
necessários 9 passos, sendo 1 para cima; portanto há 91 = 9 possibilidades.
Assim, há 6 × 9 = 54 caminhos de (0, 0) a (10, 3) passando por (2, 2). Logo
27
54
a probabilidade em questão é 286
= 143
' 0.1888.
16. Seja Hn,m uma justaposição planar de laranjas formando um hexágono de lados de
tamanhos n e m alternadamente. Quantas laranjas há em Hn,m ?
17. Tem-se uma rede de caminhos conforme a figura abaixo. Do ponto O partem 216
homens. Metade parte na direção l e metade na direção m. Ao chegar ao primeiro
cruzamento cada grupo de divide: uma metade segue na direção l, a outra na direção
m. Numeremos as linhas e os cruzamentos a partir do zero; assim, o ponto O é o
zero-ésimo cruzamento da linha zero e o ponto A é o primeiro cruzamento de linha
4. Seja B um ponto que corresponde ao quinto cruzamento da linha 10. Partindo de
O, quantos homens chegam a B?
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Problemas de contagem
18. Determine o menor valor de n com a propriedade que para qualquer conjunto de
n inteiros não-negativos distintos, se pode garantir que existe um par de inteiros
(distintos) cuja soma ou cuja diferença é múltiplo de 10.
Solução: Dado um par de números inteiros x e y, para saber se x + y ou x − y
é múltiplo de 10, basta conhecer o último dı́gito de x e o último dı́gito de y.
Suponha que x1 , . . . , xn são inteiros positivos tais que nenhuma soma ou diferença seja múltiplo de 10. Sejam d1 , . . . , dn os últimos dı́gitos de x1 , . . . , xn ,
respectivamente. Esses dı́gitos são todos distintos, pois senão haveria uma diferença xi − xj múltipla de 10. O fato de nenhuma soma xi + xj ser múltiplo de
10 faz com que os dı́gitos 1 e 9 não podem ambos aparecer na lista d1 , . . . , dn .
Analogamente para 2 e 8, para 3 e 7, para 4 e 6. Assim, os n “pombos” d1 , . . . ,
dn tem que entrar nas 6 “casas” {0}, {1, 9}, {2, 8}, {3, 7}, {4, 6}, {5}, com no
máximo um pombo por casa. Isso é impossı́vel se n ≥ 7.
Por outro lado, existe uma lista de 6 números tal que nenhuma soma ou diferença
seja múltiplo de 10, por exemplo: 0, 1, 2, 3, 4, 5.
Concluı́mos que a resposta é n = 7 .
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