Teoría combinatoria
La teoría combinatoria trata de las distintas formas de subgrupos que se pueden hacer dado un conjunto no vacío de elementos. Para la comprensión de toda situación combinatoria existen cuatro conceptos clave que se deben distinguir: población, muestra, orden y repetición.
    Población: denotada por \(n\), es el cardinal del conjunto de elementos a estudiar.
    Muestra: es un subconjunto de la población. Se denotará con la letra \(r\) al número de elementos que la componen. Los diferentes tipos de muestra vienen determinados por dos aspectos, orden y repetición.
    Orden: si importa o no que los elementos de la muestra estén ordenados.
    Repetición: la posibilidad de repetición o no de los elementos.

Para el estudio de la teoría combinatoria se hace necesario iniciar con el concepto matemático de factorial de un número natural \(n\). Por ahora, se define el factorial de un número natural \(n\) como el producto de los \(n\) factores consecutivos desde \(n\) hasta uno, denotado por \(n!\), lo cual se lee “ene factorial” $$n!=n\left(n-1\right)\left(n-2\right)\left(n-3\right)\ldots(6)(5)(4)(3)(2)(1)$$ de esta manera si se pide determinar \(6!\), se tiene: $$6!=6\times5\times4\times3\times2\times1=720$$ Donde, además se establece por definición el factorial de cero como \(0!=1=1!\) (convención fundamental para la coherencia en teoría combinatoria).

Otro elemento fundamental a considerar es llamado principio multiplicativo (también llamado principio fundamental de conteo), establece que si un primer evento \(E_1\) puede ocurrir de \(n\) formas, y luego un segundo evento \(E_2\) ocurre de m formas, la cantidad total de formas en que pueden ocurrir ambos eventos de manera sucesiva es el producto \(n\times m\). El principio es extensible a cualquier cantidad de eventos.

Ejemplo: Una cafetería escolar vende tres tipos de sándwiches de jamón y queso, los cuales varían en el tipo de pan (trigo, maíz y cebada). Además, ofrece cuatro tipos de bebidas saborizadas para acompañarlo (limón, naranja, maracuyá y cereza). Determinar de cuántas formas diferentes es posible elegir un sándwich y una bebida.
Solución: sea \(E_1\) el evento seleccionar el pan, entonces hay \(n=3\) formas para esto. Sea \(E_2\) el evento seleccionar la bebida, entonces hay \(m=4\) formas para \(E_2\). Aplicando el principio multiplicativo el total de maneras \(T\) en que es posible elegir es, $$T=n\times m=3\times4=12$$ Clasificación de los posibles grupos.
Según entren o no todos los elementos de una población, importe o no el orden o se puedan repetir o no, los distintos grupos que se pueden realizar con los \(n\) elementos se clasifican en combinaciones, permutaciones y variaciones. Cada una de estas estudia por separado en una de las pestañas de arriba.

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