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39
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1 \defineUnit{zaehlen}{% |
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2 \begin{frame} |
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3 \frametitle{Faktorielle} |
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4 \setbeamercovered{dynamic} |
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6 \begin{definition}[Fakultät] |
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7 Die \structure{Fakultät $n!$} einer natürlichen Zahl $n \in \N_0$ ist |
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8 \[ n! \defeq \prod_{i=1}^n i = n \cdot (n - 1) \cdot \ldots \cdot 1 \] |
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9 mit $0! \defeq 1$. |
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10 \end{definition} |
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11 |
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12 \vfill |
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13 |
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14 \begin{definition}[Steigende und fallende Faktorielle] |
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15 Für $n, m \in \N_0$ mit $m \leq n$ ist |
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16 { |
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17 \setlength{\belowdisplayskip}{0pt} |
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18 \begin{align} |
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19 n^{\underline m} &\defeq \frac{n!}{(n-m)!} \tag{\structure{fallende Faktorielle}}\\ |
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20 &= n \cdot (n - 1) \cdot \ldots \cdot (n - m + 1) \\ |
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21 \intertext{\vspace{1em}} |
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22 n^{\overline m} &\defeq \frac{(n+m-1)!}{(n-1)!} \tag{\structure{steigende Faktorielle}}\\ |
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23 &= n \cdot (n + 1) \cdot \ldots \cdot (n + m - 1) |
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24 \end{align} |
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25 } |
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26 \end{definition} |
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27 \end{frame} |
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28 |
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29 \begin{frame} |
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30 \frametitle{Binomialkoeffizient} |
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31 \setbeamercovered{dynamic} |
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32 |
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33 \begin{definition}[Binomialkoeffizient] |
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34 Der \structure{Binomialkoeffizient $\binom{n}{k}$} gibt die Anzahl der $k$-elementigen Teilmengen einer $n$-elementigen Menge an. |
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35 \begin{align} |
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36 \binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!} = \frac{n^{\underline k}}{k!} |
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37 \end{align} |
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38 Man sagt \structure{n über k} oder \structure{k aus n}. |
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39 \end{definition} |
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40 \begin{itemize} |
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41 \item $\binom{n}{k}$ viele Möglichkeiten, $k$ Elemente aus $n$ Elementen zu wählen |
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42 \item Rekursive Definition (hier nicht gezeigt) |
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43 \end{itemize} |
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45 \vfill |
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46 |
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47 \begin{example}[] |
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42
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48 Forrest hat eine Schachtel mit 10 verschiedenen Pralinen.\\ |
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49 Wieviele Möglichkeiten gibt es, 4 davon zu essen? |
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41
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50 \begin{align} |
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51 \binom{10}{4} = 210 |
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52 \end{align} |
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39
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53 \end{example} |
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54 \end{frame} |
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55 |
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56 \begin{frame} |
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57 \frametitle{Multimengen} |
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58 \setbeamercovered{dynamic} |
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59 |
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60 \begin{definition}[Multimenge] |
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61 \structure{Multimengen} sind eine Verallgemeinerung gewöhnlicher Mengen.\\ |
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62 Elemente können nun mehrfach vorkommen, die Reihenfolge spielt weiterhin keine Rolle.\\ |
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63 Sie werden meist auch mit $\left\{ \cdot \right\}$ notiert, alternativ $\{\!\vert \cdot \vert\!\}$. |
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64 \end{definition} |
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65 |
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66 \begin{theorem}[Anzahl von Multiteilmengen] |
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67 Eine \structure{$k$-Multiteilmenge} von $M$ mit $\abs{M} = n$ ist eine Multimenge, die $k$ (nicht unbedingt verschiedene) Elemente aus $M$ enthält.\\ |
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68 Es gibt |
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69 \begin{align} |
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70 \structure{\binom{k + n - 1}{k}} = \binom{k + n - 1}{n - 1} |
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71 \end{align} |
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72 solche Multiteilmengen. |
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73 \end{theorem} |
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74 |
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75 \begin{example}[] |
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76 \begin{itemize} |
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77 \item $M \defeq \left\{ 1, 2, 2, 2, 3 \right\} = \left\{ 2, 1, 2, 3, 2 \right\} \qquad \abs{M} = 5$ |
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78 \end{itemize} |
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79 \end{example} |
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80 \end{frame} |
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81 } |
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82 |
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83 \defineUnit{doppeltesabzaehlen}{% |
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84 \begin{frame} |
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85 \frametitle{Doppeltes Abzählen} |
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86 \setbeamercovered{dynamic} |
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87 |
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88 \begin{block}{Doppeltes Abzählen} |
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89 Ermittelt man die \structure{Mächtigkeit} einer Menge auf zwei Arten, so müssen beide Ergebnisse \structure{übereinstimmen}.\\ |
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90 Eine so ermittelte Gleichung kann die gesuchte Mächtigkeit festlegen. |
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91 \end{block} |
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92 |
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93 \begin{example}[Matrizen] |
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43
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94 In einer Matrix müssen die Summen von Zeilensummen und Spaltensummen übereinstimmen. |
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39
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95 \end{example} |
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96 |
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97 \begin{example}[Studenten] |
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98 In einer Vorlesung sitzen \structure{64 Studenten} und \alert{n Studentinnen}.\\ |
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99 Jeder Student kennt genau \structure{5} Studentinnen und jede Studentin \alert{8}~Studenten. |
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100 Wenn \enquote{bekannt sein} symmetrisch ist, wie viele Studentinnen besuchen die Vorlesung? |
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101 { |
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102 \setlength{\belowdisplayskip}{0pt} |
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103 \begin{align} |
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104 \structure{64 \cdot 5} &= \alert{n \cdot 8}\\ |
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105 n &= \frac{64 \cdot 5}{8} = 40 |
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106 \end{align} |
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107 } |
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108 \end{example} |
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109 \end{frame} |
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110 } |
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111 |
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112 \defineUnit{schubfachprinzip}{% |
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113 \begin{frame} |
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114 \frametitle{Schubfachprinzip} |
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115 \setbeamercovered{dynamic} |
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116 |
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117 \begin{definition}[Schubfachprinzip] |
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118 Sei $f : X \to Y$ eine Abbildung und $\abs{X} > \abs{Y}$.\\ |
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119 Dann gilt |
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120 \begin{align} |
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121 \exists y \in Y.\, \abs{f^{-1}(y)} \geq \alert{2} |
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122 \end{align} |
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43
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123 Wenn man \structure{n} Elemente auf \structure{m < n} Fächer verteilt, dann gibt es \structure{mindestens ein Fach}, das mindestens \structure{2} Elemente enthält. |
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39
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124 \end{definition} |
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125 |
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126 \vfill |
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127 |
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128 \begin{definition}[Verallgemeinertes Schubfachprinzip] |
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129 Sei $f : X \to Y$ eine Abbildung und $\abs{X} > \abs{Y}$.\\ |
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130 Dann gilt |
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131 \begin{align} |
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132 \exists y \in Y.\, \abs{f^{-1}(y)} \geq \alert{\left \lceil \frac{\abs{X}}{\abs{Y}}\right \rceil} |
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133 \end{align} |
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43
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134 Wenn man \structure{n} Elemente auf \structure{m < n} Fächer verteilt, dann gibt es \structure{mindestens ein Fach}, das mindestens \structure{$\left\lceil\frac{\abs{X}}{\abs{Y}} \right\rceil$} Elemente enthält. |
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135 \end{definition} |
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136 \end{frame} |
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137 } |
