Matematika Diskrit - 08 kombinatorial - 03

Kombinatorial
Bekerjasama dengan
Rinaldi Munir

Kombinasi
•Bentuk khusus dari permutasi adalah kombinasi. Jika pada permutasi urutan kemunculan diperhitungkan, maka pada kombinasi, urutan kemunculan diabaikan.
•Misalkan ada 2 buah bola yang warnanya sama 3 buah kotak. Setiap kotak hanya boleh berisi paling banyak 1 bola.
Jumlah cara memasukkan bola ke dalam kotak = 2)2)(3( !2!1!3!2)2,3( 2)2,3(  PP= 3.

a b 1 2 3 sama b a 1 2 3 a b 1 2 3 hanya 3 cara sama b a 1 2 3 a b 1 2 3 sama b a 1 2 3

Bila sekarang jumlah bola 3 dan jumlah kotak 10, maka jumlah cara memasukkan bola ke dalam kotak adalah !3)8)(9)(10( !3!7!10!3)3,10(  P karena ada 3! cara memasukkan bola yang warnanya sama. Secara umum, jumlah cara memasukkan r buah bola yang berwarna sama ke dalam n buah kotak adalah )!(! ! ! ))1()...(2)(1( rnrnrrnnnn    = C(n, r) atau       rn

•C(n, r) sering dibaca "n diambil r", artinya r objek diambil dari n buah objek.
•Definisi 3. Kombinasi r elemen dari n elemen, atau C(n, r), adalah jumlah pemilihan yang tidak terurut r elemen yang diambil dari n buah elemen.

Interpretasi Kombinasi
1. C(n, r) = banyaknya himpunan bagian yang terdiri dari r elemen yang dapat dibentuk dari himpunan dengan n elemen. Misalkan A = {1, 2, 3} Jumlah Himpunan bagian dengan 2 elemen: {1, 2} = {2, 1} {1, 3} = {3, 1} 3 buah {2, 3} = {3, 2} atau 3!2!1!3!2)!23( !323        buah

2. C(n, r) = cara memilih r buah elemen dari n buah elemen yang ada, tetapi urutan elemen di dalam susunan hasil pemilihan tidak penting. Contoh: Berapa banyak cara membentuk panitia (komite, komisi, dsb) yang beranggotakan 5 orang orang dari sebuah fraksi di DPR yang beranggotakan 25 orang? Penyelesaian: Panitia atau komite adalah kelompok yang tidak terurut, artinya setiap anggota di dalam panitia kedudukannya sama. Misal lima orang yang dipilih, A, B, C, D, dan E, maka urutan penempatan masing-masingnya di dalam panitia tidak penting (ABCDE sama saja dengan BACED, ADCEB, dan seterusnya). Banyaknya cara memilih anggota panitia yang terdiri dari 5 orang anggota adalah C(25,5) = 53130 cara.

Contoh 9. Di antara 10 orang mahasiswa Teknik Informatika Angkatan 2002, berapa banyak cara membentuk sebuah perwakilan beranggotakan 5 orang sedemikian sehingga: (a) mahasiswa bernama A selalu termasuk di dalamnya; (b) mahasiswa bernama A tidak termasuk di dalamnya; (c) mahasiswa bernama A selalu termasuk di dalamnya, tetapi B tidak; (d) mahasiswa bernama B selalu termasuk di dalamnya, tetapi A tidak; (e) mahasiswa bernama A dan B termasuk di dalamnya; (f) setidaknya salah satu dari mahasiswa yang bernama A atau B termasuk di dalamnya.

Penyelesaian: (a) C(9, 4) = 126 cara untuk membentuk perwakilan yang beranggotakn 5 orang sedemikian sehingga A selalu termasuk di dalamnya. (b) C(9, 5) = 126 cara untuk membentuk perwakilan yang beranggotakn 5 orang sedemikian sehingga A tidak termasuk di dalamnya. (c) C(8, 4) = 70 cara untuk membentuk perwakilan yang beranggotakan 5 orang sedemikian sehingga A termasuk di dalamnya, tetapi B tidak. (d) C(8, 4) = 70 cara untuk membentuk perwakilan yang beranggotakan 5 orang sedemikian sehingga B termasuk di dalamnya, tetapi A tidak. (e) C(8, 3) = 56 cara untuk membentuk perwakilan yang beranggotakan 5 orang sedemikian sehingga A dan B selalu termasuk di dalamnya.

(f) Jumlah cara membentuk perwakilan sedemikian sehingga setidaknya salah satu dari A atau B termasuk di dalamnya = jumlah cara membentuk perwakilan sehingga A termasuk di dalamnya, B tidak + jumlah cara membentuk perwakilan sehingga B termasuk di dalamnya, A tidak + jumlah cara membentuk perwakilan sehingga A dan B termasuk di dalamnya = 70 + 70 + 56 = 196 Prinsip inklusi-eksklusi: X = jumlah cara membentuk perwakilan yang menyertakan A Y = jumlah cara membentuk perwakilan yang menyertakan B X  Y = jumlah cara membentuk perwakilan yang menyertakan A dan B, maka X = C(9, 4) = 126; Y = C(9, 4) = 126;  X  Y = C(8, 3) = 56; X  Y = X + Y - X  Y = 126 + 126 – 56 = 196

Latihan:
1.Kursi-kursi di sebuah bioskop disusun dalam baris-baris, satu baris berisi 10 buah kursi. Berapa banyak cara mendudukkan 6 orang penonton pada satu baris kursi:
(a) jika bioskop dalam keadaan terang
(b) jika bioskop dalam keadaan gelap

2.Ada 5 orang mahasiswa jurusan Matematika dan 7 orang mahasiswa jurusan Informatika. Berapa banyak cara membentuk panitia yang terdiri dari 4 orang jika:
(a) tidak ada batasan jurusan
(b) semua anggota panitia harus dari jurusan Matematika
(c) semua anggota panitia harus dari jurusan Informatika
(d) semua anggota panitia harus dari jurusan yang sama
(e) 2 orang mahasiswa per jurusan harus mewakili.

3.Berapa banyak cara membentuk sebuah panitia yang beranggotakan 5 orang yang dipilih dari 7 orang pria dan 5 orang wanita, jika di dalam panitia tersebut paling sedikit beranggotakan 2 orang wanita?

Permutasi dan Kombinasi Bentuk Umum
Misalkan: ada n buah bola yang tidak seluruhnya berbeda warna (jadi, ada beberapa bola yang warnanya sama - indistinguishable). n1 bola diantaranya berwarna 1, n2 bola diantaranya berwarna 2,  nk bola diantaranya berwarna k, dan n1 + n2 + … + nk = n. Berapa jumlah cara pengaturan n buah bola ke dalam kotak-kotak tersebut (tiap kotak maks. 1 buah bola)?

Jika n buah bola itu kita anggap berbeda semuanya, maka jumlah cara pengaturan n buah bola ke dalam n buah kotak adalah: P(n, n) = n!. Dari pengaturan n buah bola itu, ada n1! cara memasukkan bola berwarna 1 ada n2! cara memasukkan bola berwarna 2  ada nk! cara memasukkan bola berwarna k Permutasi n buah bola yang mana n1 diantaranya berwarna 1, n2 bola berwarna 2, …, nk bola berwarna k adalah: !!...! ! !!...! ),( ),...,,;( 212121kkknnnnnnnnnPnnnnP

Jumlah cara pengaturan seluruh bola kedalam kotak adalah: C(n; n1, n2, …, nk) = C(n, n1) C(n – n1, n2) C(n – n1 – n2 , n3) … C(n – n1 – n2 – … – nk-1, nk) = )!(! ! 11nnnn  )!(! )!( 2121nnnnnn   )!(! )!( 21321knnnnnnnn   … )!...(! )!...( 121121kkkknnnnnnnnnn     = knnnnn!...!! ! 321

Kesimpulan: !!...! ! ),...,,;(),...,,;( 212121kkknnnnnnnnCnnnnP

Contoh 10. Berapa banyak “kata” yang dapat dibentuk dengan menggunakan huruf-huruf dari kata MISSISSIPPI? Penyelesaian: S = {M, I, S, S, I, S, S, I, P , P , I} huruf M = 1 buah (n1) huruf I = 4 buah (n2) huruf S = 4 buah (n3) huruf P = 2 buah (n4) n = 1 + 4 + 4 + 2 = 11 buah = | S | Cara 1: Jumlah string = P(11; 1, 4, 4, 2) = 34650)!2)(!4)(!4)(!1( !11 buah. Cara 2: Jumlah string = C(11, 1)C(10, 4)C(6, 4)C(2, 2) = )!0)(!2( !2. )!2)(!4( !6. )!6)(!4( !10. )!10)(!1( !11 = )!2)(!4)(!4)(!1( !11 = 34650 buah

Contoh 11. Berapa banyak cara membagikan delapan buah mangga kepada 3 orang anak, bila Billy mendapat empat buah mangga, dan Andi serta Toni masing-masing memperoleh 2 buah mangga. Penyelesaian: n = 8, n1 = 4, n2 = 2, n3 = 2, dan n1 + n2 + n3 = 4 + 2 + 2 = 8 Jumlah cara membagi seluruh mangga = 420)!2)(!2)(!4( !8 cara

Contoh 12. 12 buah lampu berwarna (4 merah, 3 putih, dan 5 biru) dipasang pada 18 buah soket dalam sebuah baris (sisanya 6 buah soket dibiarkan kosong). Berapa jumlah cara pengaturan lampu? Penyelesaian: n = 18; n1 = 4, n2 = 3, n3 = 5, dan n4 = 6 (socket kosong) Jumlah cara pengaturan lampu = )!6)(!5)(!3)(!4( !18 cara

Latihan:
1.100 orang mahasiswa dikirim ke 5 negara, masing-masing negara 20 orang mahasiswa. Berapa banyak cara pengiriman mahasiswa?
2.Berapa banyak string yang dapat dibentuk dari huruf-huruf kata “CONGRESS” sedemikian sehingga dua buah huruf “S” tidak terletak berdampingan?

3. Tentukan banyaknya cara agar 4 buku matematika, 3 buku sejarah, 3 buku kimia, dan 2 buku sosiologi dapat disusun dalam satu baris sedemikian sehingga (untuk masing-masing soal)
(a) semua buku yang topiknya sama letaknya bersebelahan,
(b) urutan buku dalam susunan bebas.

Kombinasi Dengan Pengulangan
Misalkan terdapat r buah bola yang semua warnanya sama dan n buah kotak. (i) Masing-masing kotak hanya boleh diisi paling banyak satu buah bola. Jumlah cara memasukkan bola: C(n, r). (ii) Masing-masing kotak boleh lebih dari satu buah bola (tidak ada pembatasan jumlah bola) Jumlah cara memasukkan bola: C(n + r – 1, r). C(n + r – 1, r) = C(n + r –1, n – 1).

Contoh 13. Pada persamaan x1 + x2 + x3 + x4 = 12, xi adalah bilangan bulat  0. Berapa jumlah kemungkinan solusinya? Penyelesaian: Analogi: 12 buah bola akan dimasukkan ke dalam 4 buah kotak (dalam hal ini, n = 4 dan r = 12). Bagilah keduabelas bola itu ke dalam tiap kotak. Misalnya, Kotak 1 diisi 3 buah bola (x1 = 3) Kotak 2 diisi 5 buah bola (x2 = 5) Kotak 3 diisi 2 buah bola (x3 = 2) Kotak 4 diisi 2 buah bola (x4 = 2) x1 + x2 + x3 + x4 = 3 + 5 + 2 + 2 = 12 Ada C(4 + 12 – 1, 12) = C(15, 12) = 455 buah solusi.

Contoh 14. 20 buah apel dan 15 buah jeruk dibagikan kepada 5 orang anak, tiap anak boleh mendapat lebih dari 1 buah apel atau jeruk, atau tidak sama sekali. Berapa jumlah cara pembagian yang dapat dilakukan? Penyelesaian: n = 5, r1 = 20 (apel) dan r2 = 15 (jeruk) Membagi 20 apel kepada 5 anak: C(5 + 20 – 1, 20) cara, Membagi 15 jeruk kepada 5 anak: C(5 + 15 – 1, 15) cara. Jumlah cara pembagian kedua buah itu adalah C(5 + 20 – 1, 20)  C(5 + 15 – 1, 15) = C(24, 20)  C(19, 15)

Latihan:
1.Ada 10 soal di dalam ujian akhir Matematika Diskrit. Berapa banyak cara pemberian nilai (bilangan bulat) pada setiap soal jika jumlah nilai keseluruhan soal adalah 100 dan setiap soal mempunyai nilai paling sedikit 5. (Khusus untuk soal ini, nyatakan jawaban akhir anda dalam C(a, b) saja, tidak perlu dihitung nilainya)
2.Di perpustakaan Teknik Informatika terdapat 3 jenis buku: buku Algoritma dan Pemrograman, buku Matematika Diskrit, dan buku Basisdata. Perpustakaan memiliki paling sedikit 10 buah buku untuk masing-masing jenis. Berapa banyak cara memilih 10 buah buku?
3.Dari sejumlah besar koin 25-an, 50-an, 100-an, dan 500-an, berapa banyak cara lima koin dapat diambil?

Koefisien Binomial
(x + y)0 = 1 1 (x + y)1 = x + y 1 1 (x + y)2 = x2 + 2xy + y2 1 2 1 (x + y)3 = x3 + 3x2y + 3xy2 + y3 1 3 3 1 (x + y)4 = x4 + 4x3y + 6x2y2 + 4xy3 + y4 1 4 6 4 1 (x + y)5 = x5 + 5x4y + 10x3y2 + 10x2y3 + 5xy4 + y5 1 5 10 10 5 1 (x + y)n = C(n, 0) xn + C(n, 1) xn-1 y1 + … + C(n, k) xn-k yk + … + C(n, n) yn =  nkknC0),(xn-k yk Koefisien untuk xn-kyk adalah C(n, k). Bilangan C(n, k) disebut koefisien binomial.

Contoh 15. Jabarkan (3x - 2)3. Penyelesaian: Misalkan a = 3x dan b = -2, (a + b)3 = C(3, 0) a3 + C(3, 1) a2b1 + C(3, 2) a1b2 + C(3, 3) b3 = 1 (3x)3 + 3 (3x)2 (-2) + 3 (3x) (-2)2 + 1 (-2)3 = 27 x3 – 54x2 + 36x – 8

Contoh 16. Tentukan suku keempat dari penjabaran perpangkatan (x - y)5. Penyelesaian: (x - y)5 = (x + (-y))5. Suku keempat adalah: C(5, 3) x5-3 (-y)3 = -10x2y3. Contoh 17. Buktikan bahwa nnkknC2),( 0  . Penyelesaian: Dari persamaan (6.6), ambil x = y = 1, sehingga  (x + y)n =  nkknC0),(xn-k yk  (1 + 1)n =  nkknC0),(1n-k 1k =  nkknC0),(  2n =  nkknC0),(

Latihan:
Perlihatkan bahwa  2k C(n, k) = 3n k=0

Matematika Diskrit - 08 kombinatorial - 03

More Related Content

What's hot

Similar to Matematika Diskrit - 08 kombinatorial - 03

More from KuliahKita

Recently uploaded

Matematika Diskrit - 08 kombinatorial - 03