7. Combinaciones sin repetición

Existen muchas situaciones en las que el orden deja de ser determinante. Pensemos en un pintor que dispone de cinco colores, rojo, azul, verde, negro y blanco. Desea conseguir nuevos colores mezclando cantidades iguales de tres colores diferentes de los cinco que dispone en su paleta. El orden en que mezcle los colores seleccionados no es determinante, es decir, el resultado de mezclar rojo, blanco y verde es exactamente el mismo que el de mezclar verde, blanco y rojo.
Combinación de colores

Así pues, todas las permutaciones de estos tres colores se deberían analizar como una sola agrupación. Por tanto, para localizar todos los posibles colores resultantes de la mezcla de tres de los cinco de que disponemos, V5,3 entre las P3 .

A este tipo de agrupación la denominaremos Combinación sin repetición.

Existen otras muchas situaciones parecidas en las que necesitamos conocer el número de agrupaciones en las que NO IMPORTA EL ORDEN. Por ejemplo:
  • Seleccionar cuatro alumnos de una clase que irán de excursión
  • Repartir cinco entradas entre diez amigos para ir a un concierto.
  • Juego de la lotería primitiva
entre otras muchas más.

Denominamos combinaciones ordinarias o sin repetición de n elementos tomados de m en m,  (siendo m menor o igual que n) a las distintas agrupaciones de m elementos de manera que:
  • En cada grupo entren m elementos distintos
  • Dos grupos son distintos si difieren en algún elemento.
    El número de combinaciones ordinarias de m elementos tomados de m en m ,lo denotaremos Cn,m y se calcula:


Fórmula combinaciones sin repetición

Se puede observar fácilmente que: Las combinaciones sin repetición de n elementos tomados de m en m, podrían formarse a partir de considerar las variaciones sin repetición de n elementos tomados de m en m y posteriormente identificar las posibles reordenaciones de una agrupación, (permutaciones de m elementos), como una única ya que el orden no interviene en la agrupación que estamos considerando; esto es:


Relación entre variaciones y combinaciones


En el siguiente video podemos observar el planteamiento de un problema que requiere de la combinatoria y su solución.
Problema con cartas
Vídeo enlazado desde YouTube, licencia de YouTube estándar



En la siguiente escena puedes practicar con ejemplos de formación de algunas combinaciones sin repetición.
Escena desarrollada por Juan Jesús Cañas Escamilla(RED Descartes)

7.1. Propiedades de los números combinatorios

Los números combinatorios aparecen muy frecuentemente en multitud de situaciones en Matemáticas, Física, Biología, etc...Figuran como tecla directa en cualquier calculadora científica. Como propiedades más interesantes merecen destacarse:

Propiedades de los números combinatorios

Cuando no existían calculadoras científicas, el cálculo de números combinatorios requería de un trabajo complicado. El triángulo de Pascal permitía de una forma recurrente y muy fácil calcular cualquier número combinatorio, aunque es verdad que para cantidades elevadas también era bastante engorroso.

En el siguiente video se realiza un análisis del triángulo de Pascal.
Triángulo de Pascal
Vídeo enlazado desde YouTube, licencia de YouTube estándar


En la siguiente escena puedes ver muchas líneas del triángulo de Pascal y unas propiedades curiosas.
Escena desarrollada por Miguel Ángel Cabezón Ochoa(RED Descartes)

7.2. Binomio de Newton

Una de las aplicaciones más interesantes desde el punto de vista algebraico para los matemáticos, constituye el desarrollo de las distintas potencias de un binomio. Conocido como  binomio de Newton, utiliza los números combinatorios y sus propiedades para desarrollar de forma fácil y directa la potencia natural de cualquier expresión del tipo:

Potencia de una suma

Potencia de una resta