📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le dénombrement consiste à compter le nombre d'éléments dans un ensemble fini.
1. Le principe multiplicatif : Si une opération peut être réalisée de $n$ façons et une deuxième de $p$ façons, alors les deux opérations successives peuvent être réalisées de $n \times p$ façons.
2. La permutation : Nombre de façons d'ordonner $n$ objets distincts : $$P_n = n! = n \times (n-1) \times \dots \times 1$$
3. L'arrangement : Nombre de façons de choisir et d'ordonner $p$ éléments parmi $n$ ($p \le n$) :
- Sans répétition (Tirage successif sans remise) : $$A_n^p = \frac{n!}{(n-p)!}$$
- Avec répétition (Tirage successif avec remise) : $$n^p$$
4. La combinaison : Nombre de façons de choisir $p$ éléments parmi $n$ sans tenir compte de l'ordre (Tirage simultané) : $$C_n^p = \binom{n}{p} = \frac{n!}{p!(n-p)!}$$
Méthodes à maîtriser
Pour résoudre un problème de dénombrement, il faut toujours se poser deux questions :
- L'ordre est-il important ?
- Si OUI $\rightarrow$ Arrangement ou Permutation.
- Si NON $\rightarrow$ Combinaison.
- Y a-t-il répétition ?
- Si OUI $\rightarrow$ Tirage avec remise ou $n^p$.
- Si NON $\rightarrow$ Tirage sans remise ou $A_n^p$ / $C_n^p$.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Combien de mots de 3 lettres peut-on former avec les lettres {A, B, C} ? Solution : L'ordre compte (un mot est une suite ordonnée) et on peut répéter les lettres. C'est un arrangement avec répétition : $3^3 = 3 \times 3 \times 3 = 27$ mots.
Exemple 2 : Un comité de 2 personnes doit être choisi parmi 5 élèves. Solution : L'ordre ne compte pas (choisir A puis B est identique à B puis A). C'est une combinaison : $C_5^2 = \frac{5!}{2!(5-2)!} = \frac{5 \times 4}{2 \times 1} = 10$ possibilités.
Exemple 3 : De combien de façons peut-on placer 4 personnes sur 4 chaises ? Solution : L'ordre compte et on utilise tout le monde. C'est une permutation : $P_4 = 4! = 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24$.
Erreurs fréquentes
- Confondre $A_n^p$ et $C_n^p$ : Rappelez-vous que $C_n^p$ est utilisé quand l'ordre n'a aucune importance (ex: un groupe, une main de cartes).
- Oublier la différence entre "successif" (ordre) et "simultané" (pas d'ordre).
- Mauvaise utilisation de la factorielle : $0! = 1$.