Câu 19THPTChuyên đề: Đếm có điều kiện kề nhau hoặc loại trừ • Lớp 10Tổ hợp không thứ tựHoán vị các phần tửVận dụng cao#Thiếu hình vẽ#flag:missing_figure
Một kỹ sư tiến hành lắp ráp một rotor của động cơ phản lực. Rotor có 9 khe cắm cánh quạt được đánh số cố định từ 1 đến 9 theo vòng tròn (như hình vẽ). Khoảng cách giữa các khe đều nhau, tạo thành các đỉnh của một đa giác đều có 9 cạnh. Do sai số chế tạo, 9 cánh quạt có khối lượng thực tế là các số nguyên phân biệt từ 1 gam đến 9 gam. Để đảm bảo rotor cân bằng động học khi quay, kỹ sư lựa chọn phương án lắp đặt thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:
+ Chia 9 cánh quạt thành 3 nhóm (mỗi nhóm 3 cánh).
+ Mỗi nhóm được lắp vào 3 khe cắm tạo thành một tam giác đều (ba khe cắm tạo thành một tam giác đều khi và chỉ khi chúng cách nhau đúng 3 khe theo vòng tròn).
+ Tổng khối lượng của 3 cánh quạt trong mỗi nhóm phải bằng nhau.
Hỏi có bao nhiêu cách sắp xếp 9 cánh quạt vào 9 khe cắm thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật trên? (Hai cách sắp xếp được coi là khác nhau nếu có ít nhất một cánh quạt ở một vị trí khe cắm khác nhau, không đồng nhất các cách lắp khác nhau bởi phép quay hay phép đối xứng của rotor).

Một kỹ sư tiến hành lắp ráp một rotor của động cơ phản lực. Rotor có 9 khe cắm cánh quạt được đánh số cố định từ 1 đến 9 theo vòng tròn (như hình vẽ). Khoảng cách giữa các khe đều nhau, tạo thành các đỉnh của một đa giác đều có 9 cạnh. Do sai số chế tạo, 9 cánh quạt có khối lượng thực tế là các số nguyên phân biệt từ 1 gam đến 9 gam. Để đảm bảo rotor cân bằng động học khi quay, kỹ sư lựa chọn phương án lắp đặt thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:
+ Chia 9 cánh quạt thành 3 nhóm (mỗi nhóm 3 cánh).
+ Mỗi nhóm được lắp vào 3 khe cắm tạo thành một tam giác đều (ba khe cắm tạo thành một tam giác đều khi và chỉ khi chúng cách nhau đúng 3 khe theo vòng tròn).
+ Tổng khối lượng của 3 cánh quạt trong mỗi nhóm phải bằng nhau.
Hỏi có bao nhiêu cách sắp xếp 9 cánh quạt vào 9 khe cắm thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật trên? (Hai cách sắp xếp được coi là khác nhau nếu có ít nhất một cánh quạt ở một vị trí khe cắm khác nhau, không đồng nhất các cách lắp khác nhau bởi phép quay hay phép đối xứng của rotor).

+ Chia 9 cánh quạt thành 3 nhóm (mỗi nhóm 3 cánh).
+ Mỗi nhóm được lắp vào 3 khe cắm tạo thành một tam giác đều (ba khe cắm tạo thành một tam giác đều khi và chỉ khi chúng cách nhau đúng 3 khe theo vòng tròn).
+ Tổng khối lượng của 3 cánh quạt trong mỗi nhóm phải bằng nhau.
Hỏi có bao nhiêu cách sắp xếp 9 cánh quạt vào 9 khe cắm thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật trên? (Hai cách sắp xếp được coi là khác nhau nếu có ít nhất một cánh quạt ở một vị trí khe cắm khác nhau, không đồng nhất các cách lắp khác nhau bởi phép quay hay phép đối xứng của rotor).

Đáp án chính thức: 2592
Hướng dẫn giải chi tiết
Đáp số: 2592. Tổng khối lượng của các cánh quạt: gam. Ta chia 3 nhóm cánh quạt sao cho tổng khối lượng của 3 cánh quạt trong mỗi nhóm phải bằng nhau. Suy ra, khối lượng của mỗi nhóm bằng: gam. Các bộ gồm 3 số lấy từ tập mà tổng của chúng bằng 15 là: Chọn 3 bộ trong số 7 bộ trên sao cho các chữ số không trùng nhau để có được 3 nhóm cánh quạt có tổng khối lượng thỏa mãn.
Trường hợp 1: . Chọn ra 3 tam giác đều thỏa đề bài có: cách; với mỗi tam giác đều, để lắp 3 số vào 3 đỉnh ta có: 3! cách. Có tất cả 3 tam giác đều, do đó số cách xếp trong trường hợp này là: cách.
Trường hợp 2: . Tương tự trường hợp 1, có 1296 cách.
Vậy có tất cả cách xếp.
Trường hợp 1: . Chọn ra 3 tam giác đều thỏa đề bài có: cách; với mỗi tam giác đều, để lắp 3 số vào 3 đỉnh ta có: 3! cách. Có tất cả 3 tam giác đều, do đó số cách xếp trong trường hợp này là: cách.
Trường hợp 2: . Tương tự trường hợp 1, có 1296 cách.
Vậy có tất cả cách xếp.