📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le dénombrement consiste à compter le nombre d'éléments dans un ensemble fini ou le nombre de réalisations possibles d'une expérience.
1. Principe multiplicatif (Principe du produit) : Si une opération peut être effectuée de $n$ manières et une deuxième opération de $p$ manières, alors les deux opérations successives peuvent être effectuées de $n \times p$ manières.
2. La Factorielle : Pour tout entier naturel $n \geq 0$, on note $n!$ le produit de tous les entiers de $1$ à $n$. $$n! = n \times (n-1) \times \dots \times 1$$ Par convention : $0! = 1$.
3. La Permutation : Le nombre de façons de disposer $n$ objets distincts en ligne est : $$P_n = n!$$
4. L'Arrangement : Le nombre de façons de choisir et d'ordonner $p$ éléments parmi $n$ éléments distincts (sans répétition) est : $$A_n^p = \frac{n!}{(n-p)!} \quad (\text{avec } p \leq n)$$
5. La Combinaison : Le nombre de façons de choisir $p$ éléments parmi $n$ éléments distincts (sans ordre et sans répétition) est : $$C_n^p = \binom{n}{p} = \frac{n!}{p!(n-p)!} \quad (\text{avec } p \leq n)$$
Méthodes à maîtriser
Pour résoudre un problème de dénombrement, pose-toi toujours ces deux questions :
- L'ordre est-il important ?
- OUI $\rightarrow$ Arrangement ou Permutation.
- NON $\rightarrow$ Combinaison.
- Y a-t-il répétition ?
- NON $\rightarrow$ Utiliser les formules $A_n^p$ ou $C_n^p$.
- OUI $\rightarrow$ Utiliser le principe multiplicatif ($n^p$).
Exemples corrigés
Exemple 1 : Combien de mots de 3 lettres peut-on former avec les lettres ${A, B, C, D, E}$ sans répétition ? Solution :
- On choisit 3 lettres parmi 5.
- L'ordre des lettres compte (un mot est un ordre).
- Pas de répétition. C'est un arrangement : $A_5^3 = \frac{5!}{(5-3)!} = \frac{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1}{2 \times 1} = 5 \times 4 \times 3 = 60$.
Exemple 2 : Un comité de 3 personnes doit être formé parmi 10 élèves. Combien de comités possibles ? Solution :
- On choisit 3 personnes parmi 10.
- L'ordre n'importe pas (un comité est un groupe).
- Pas de répétition. C'est une combinaison : $C_{10}^3 = \frac{10!}{3!(10-3)!} = \frac{10 \times 9 \times 8}{3 \times 2 \times 1} = 120$.
Erreurs fréquentes
- Confondre $A_n^p$ et $C_n^p$ : L'erreur classique est d'utiliser l'arrangement quand l'ordre n'a aucune importance (ex: un groupe, un échantillon).
- Se tromper dans le calcul de la factorielle : Rappelle-toi que $0! = 1$ et non $0$.
- Oublier de vérifier si $p \leq n$.