Terminale – Spécialité mathématiques – Dénombrement

Dénombrement

Exercice 1

Une urne contient $4$ jetons rouges et $2$ jetons verts. On tire $3$ jetons au hasard.
Combien peut-on faire de choix comprenant:

  1. $2$ jetons rouges exactement
    $\quad$
  2. au moins $2$ jetons rouges
    $\quad$
  3. au plus $2$ jetons rouges

$\quad$

Correction Exercice 1

  1. Il y a $\dbinom{4}{2}=6$ choix possibles pour les jetons rouges et $\dbinom{2}{1}=2$ choix possibles pour le jeton vert.
    Il y a donc, au total, $6\times 2=12$ choix comprenant exactement $2$ jetons rouges.
    $\quad$
  2. Il y a $\dbinom{4}{3}=4$ tirages contenant $3$ jetons rouges.
    Il y a donc $12+4=16$ tirages contenant au moins $2$ jetons rouges.
    $\quad$
  3. Il y a $\dbinom{6}{3}=20$ tirages possibles dont $4$ contiennent $3$ jetons rouges.
    Par conséquent $20-4=16$ tirages contiennent au plus $2$ jetons rouges.
    $\quad$

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$\quad$

Exercice 2

Combien de mains de $8$ cartes choisies simultanément dans un jeu de $32$ contiennent:

  1. Exactement un roi.
    $\quad$
  2. Exactement $2$ dames.
    $\quad$
  3. Exactement $2$ coeurs.
    $\quad$
  4. Exactement $2$ piques et $3$ carreaux.
    $\quad$
  5. Au plus un roi.
    $\quad$
  6. Aucun trèfle.
    $\quad$
  7. Aucun as.
    $\quad$
  8. Au moins un as.
    $\quad$
  9. Exactement $3$ cœurs et un valet.

$\quad$

Correction Exercice 2

  1. Il y a $\dbinom{4}{1}=4$ choix possibles pour le roi et $\dbinom{28}{7}=1~184~040$ choix possibles pour les $7$ autres cartes.
    Il y a par conséquent $4\times 1~184~040=4~736~160$ tirages possibles contenant exactement un roi.
    $\quad$
  2. Il y a $\dbinom{4}{2}=6$ choix possibles pour les dames et $\dbinom{28}{6}=376~740$ choix possibles pour les $6$ autres cartes.
    Il y a par conséquent $6\times 376~740=2~260~440$ tirages possibles contenant exactement deux dames.
    $\quad$
  3. Il y a $\dbinom{8}{2}=28$ choix possibles pour les cœurs et $\dbinom{24}{6}=134~596$ choix possibles pour les $6$ autres cartes.
    Il y a par conséquent $28\times 134~596=3~768~688$ tirages possibles contenant exactement deux cœurs.
    $\quad$
  4. Il y a $\dbinom{8}{2}=28$ choix possibles pour les piques, $\dbinom{8}{3}=56$ choix possibles pour les carreaux et $\dbinom{16}{3}=560$ choix possibles pour les $3$ cartes restantes.
    Il y a par conséquent $28\times 56\times 560=878~080$ tirages possibles contenant exactement $2$ piques et $3$ carreaux.
    $\quad$
  5. Il y a $\dbinom{28}{8}=3~108~105$ tirages ne contenant aucun roi.
    Ainsi, en utilisant la question 1., il y a $3~108~105+4~736~160=7~844~265$ tirages contenant au plus un roi.
    $\quad$
  6. Il y a $\dbinom{24}{8}=735~471$ tirages ne contenant aucun trèfle.
    $\quad$
  7. Il y a $\dbinom{28}{8}=3~108~105$ tirages ne contenant aucun as.
    $\quad$
  8. Il y a $2$ situations à envisager : on a tiré le valet de cœur ou non.
    $\bullet$ Il y a $\dbinom{7}{3}=35$ choix possibles pour les cœurs (sans le valet), $\dbinom{3}{1}=3$ choix possibles pour le valet (mais pas de cœur) et $\dbinom{21}{4}=5~985$ choix possibles pour les autres cartes.
    $\bullet$ Le valet de cœur a été choisi. Il y a donc $\dbinom{7}{2}=21$ choix possibles pour les $2$ autres cœurs et $\dbinom{21}{5}=20~349$ choix possibles pour les autres cartes.
    Finalement, il y a $35\times 3\times 5~985+21\times 20~349=1~055~754$ tirages contenant exactement $3$ cœurs et $1$ valet.
    $\quad$

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$\quad$

$\quad$

Exercice 3

On écrit des mots avec les lettres A, B et C.

  1. Combien peut-on écrire de mots de $4$ lettres?
    $\quad$
  2. Combien peut-on écrire de mots de $4$ lettres contenant $2$ fois A? (sans répétition pour les autres lettres)
    $\quad$
  3. Combien peut-on écrire de mots de $4$ lettres contenant $2$ lettres semblables? (sans répétition pour les autres lettres)
    $\quad$
  4. Combien peut-on écrire de mots de $5$ lettres contenant $3$ fois B? (sans répétition pour les autres lettres)

$\quad$

Correction Exercice 3

  1. Il s’agit de compter le nombre de $4$-listes d’un ensemble à $3$ éléments.
    On peut donc écrire $3^4=81$ mots de $4$ lettres.
    $\quad$
  2. Il y a $\dbinom{4}{2}=6$ façons de placer la lettre A. Il y a $2\times 1=2$ choix possibles pour les autres lettres.
    Il y a donc $6\times 2=12$ mots de $4$ lettres contenant $2$ fois $A$.
    $\quad$
  3. Il y a $\dbinom{3}{1}=3$ façons de choisir la lettre qui sera répétée, $\dbinom{4}{2}=6$ façons de la placer et $2\times 1=2$ façons de choisir les autres lettres.
    Il y a donc $3\times 6\times 2=36$ mots de $4$ lettres contenant $2$ lettres semblables.
    $\quad$
  4. Il y a $\dbinom{5}{3}=10$ façons de placer la lettre B et $2\times 1=2$ choix pour les autres lettres.
    Il y a donc $10\times 2=20$ mots de $5$ lettres contenant $3$ fois la lettre B.
    $\quad$

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$\quad$

Exercice 4

Combien peut-on former d’anagrammes du mot EXERCICE ?

$\quad$

Correction Exercice 4

Il y a (au moins) deux façons de procéder :

  • Il y a $8!$ permutations de lettres possibles. On a compté $3!$ fois les mêmes mots à cause de la lettre E et $2!$ les mêmes mots à cause de la lettre C.
    Il y a donc $\dfrac{8!}{3!\times 2!}=3~360$ anagrammes du mot EXERCICE.
    $\quad$
  • Il y a $\dbinom{8}{3}=56$ façons de placer les lettres E, $\dbinom{5}{2}=10$ façons de placer les lettres C et $3!=6$ permutations possibles pour les autres lettres.
    Il y a donc $56\times 10\times 6=3~360$ anagrammes du mot EXERCICE.
    $\quad$

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$\quad$

Exercice 5

On élit un comité de $4$ personnes dirigeantes dans un groupe de $12$. Les $8$ autres personnes forment les bénévoles.

  1. De combien de manières en tout peut-on former ce comité?
    $\quad$
  2. De combien de manières peut-on former ce comité si M. A et M. B refusent d’être ensemble?
    $\quad$
  3. De combien de manières peut-on former ce comité si M. A veut être en présence de Mme C?

$\quad$

Correction Exercice 5

  1. Il y a $\dbinom{12}{4}=495$ façons de former ce comité.
    $\quad$
  2. Il y a $\dbinom{10}{4}=210$ comités ne comprenant pas $A$ et $B$.
    Si une des personnes dirigeantes est $A$ ou $B$, il y a alors $\dbinom{2}{1}=2$ choix possibles les concernant et $\dbinom{10}{3}=120$ choix possibles pour les $3$ autres personnes.
    Par conséquent, il y a $210+2\times 120=450$ comités possibles si M. A et M. B refusent d’être ensemble.
    $\quad$
  3. Il y a $\dbinom{10}{4}=210$ comités ne comprenant pas $A$ et $C$.
    Si A et C font parti de l’équipe dirigeante, il y a $\dbinom{10}{2}=45$ choix possibles pour les autres personnes.
    Il y a donc $210+45=255$ comités possibles dans cette situation.
    $\quad$

 

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$\quad$