埃文有 15 块玩具积木,其中 5 块是红色的,4 块是蓝色的,4 块是黄色的,2 块是绿色的。同种颜色的积木是完全相同的。

  1. (i)

    求埃文选择 2 块不同颜色积木的方法数。

  2. (ii)

    求埃文选择 3 块积木的方法数。

  3. (iii)

    下表显示了埃文为每种积木支付的金额。绿色积木是免费赠送给他的。

    积木颜色红色蓝色黄色绿色
    每块积木的价格$3$2$1免费

    埃文从他的 15 块玩具积木中随机挑选 4 块送给他的朋友。同种颜色的积木现在被认为是互不相同的。求他选出价值 $8 的积木的方法数。

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完整解法

7(i)

1. Determine the number of ways to choose 2 different colours from the 4 available colours, as bricks of the same colour are identical.

Number of ways=(42)=6\text{Number of ways} = \binom{4}{2} = 6

答案

6

7(ii)

1. Calculate the number of ways to choose 3 identical bricks and 3 different bricks.

For 3 identical bricks, only Red, Blue, and Yellow have at least 3 bricks available.
Number of ways =3= 3

For 3 different bricks, we choose 3 colours out of the 4 available colours.
Number of ways =(43)=4= \binom{4}{3} = 4

2. Calculate the number of ways to choose 2 identical bricks and 1 different brick.

All 4 colours have at least 2 bricks, so there are 4 choices for the colour of the 2 identical bricks.
The remaining 1 brick can be chosen from the other 3 colours.
Number of ways =4×3=12= 4 \times 3 = 12

3. Calculate the total number of ways by summing the possibilities from all cases.

Total number of ways=3+4+12=19\text{Total number of ways} = 3 + 4 + 12 = 19

答案

19

7(iii)

1. List all possible combinations of 4 bricks that have a total value of $8.

Let rr, bb, yy, and gg be the number of red, blue, yellow, and green bricks respectively.
We need r+b+y+g=4r + b + y + g = 4 and 3r+2b+y=83r + 2b + y = 8.
By systematic listing, the possible combinations of 4 bricks are:

  • 2 Red, 1 Blue, 0 Yellow, 1 Green (Value: 2($3)+1($2)+0($1)+1($0)=$82(\char36{}3) + 1(\char36{}2) + 0(\char36{}1) + 1(\char36{}0) = \char36{}8)
  • 2 Red, 0 Blue, 2 Yellow, 0 Green (Value: 2($3)+0($2)+2($1)+0($0)=$82(\char36{}3) + 0(\char36{}2) + 2(\char36{}1) + 0(\char36{}0) = \char36{}8)
  • 1 Red, 2 Blue, 1 Yellow, 0 Green (Value: 1($3)+2($2)+1($1)+0($0)=$81(\char36{}3) + 2(\char36{}2) + 1(\char36{}1) + 0(\char36{}0) = \char36{}8)
  • 0 Red, 4 Blue, 0 Yellow, 0 Green (Value: 0($3)+4($2)+0($1)+0($0)=$80(\char36{}3) + 4(\char36{}2) + 0(\char36{}1) + 0(\char36{}0) = \char36{}8)

2. Calculate the number of ways to choose the distinct bricks for each valid combination.

Since the bricks of the same colour are non-identical, we use combinations (nCr{}^nC_r) to find the ways to pick the specific bricks:

  • 2 Red, 1 Blue, 1 Green: (52)×(41)×(21)=10×4×2=80\binom{5}{2} \times \binom{4}{1} \times \binom{2}{1} = 10 \times 4 \times 2 = 80
  • 2 Red, 2 Yellow: (52)×(42)=10×6=60\binom{5}{2} \times \binom{4}{2} = 10 \times 6 = 60
  • 1 Red, 2 Blue, 1 Yellow: (51)×(42)×(41)=5×6×4=120\binom{5}{1} \times \binom{4}{2} \times \binom{4}{1} = 5 \times 6 \times 4 = 120
  • 4 Blue: (44)=1\binom{4}{4} = 1

3. Sum the number of ways from all valid cases.

Total number of ways =80+60+120+1=261= 80 + 60 + 120 + 1 = 261

答案

261

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