Написал учебник по комбинаторике!

Это первый завершенный учебник по математике за всю мою просветительскую деятельность! Шел я к этому без малого 8 лет! И я не собираюсь на этом останавливаться! Внутри поста интересная информация о том, как я пытаюсь создать лучший образовательный ресурс по математике!

Написал учебник по комбинаторике! Обучение, Математика, Учеба, Образование, Комбинаторика, Видео, Без звука, Длиннопост

Что я делал эти 8 лет?

Шел 2016 год. Мне надо было подтянуть знания по тригонометрии. Наткнулся на учебник от Гельфанда. Меня поразило то, насколько интересно и понятно он объясняет этот не самый легкий предмет. Я загорелся идеей создания собственных учебных материалов.

Так зародился проект TopMath — моя первая попытка создавать понятные и увлекательные учебники по математике. В рамках проекта я написал первую главу своего учебника по тригонометрии:

Моя самая первая попытка объяснять математику!

Из-за трудностей в вузе проект пришлось забросить. Но базовая идея — рассказывать про математику подробно, интересно и понятно, прочно засела в моей голове.

И началось... В течении 8 лет я регулярно к этой идее возвращался и с новыми знаниями пытался создать идеальный сайт-учебник. Всего таких попыток было 4. С каждым разом они становились все лучше-лучше, но по разным причинам я их забрасывал:

TopMath, MathIt, ByDef, OMath... тысячи их!

А вот пятая попытка выдалась самой удачной. Именно о ней дальше и пойдет речь.

Открытая математика

В начале 2022 года я сел за пятую попытку создать учебник мечты. В этот раз я твердо решил "собрать все камни бесконечности" — создать проект, объединяющий все три необходимых для обучения компонента:

  1. Подробную и понятную теорию с наглядными примерами из жизни

  2. Краткие конспекты для запоминания самых важных моментов

  3. Задачник с большим количеством задач для закрепления полученных знаний

На разработку я потратил чуть меньше года. В октябре 2023 года наконец официально увидел свет проект "Открытая математика" — квинтэссенция всех фишек, идей и опыта, накопленного предыдущими попытками.

Написал учебник по комбинаторике! Обучение, Математика, Учеба, Образование, Комбинаторика, Видео, Без звука, Длиннопост

Что есть уже сейчас?

Полноценное разделение на три части: теория, конспекты и задачник:

Написал учебник по комбинаторике! Обучение, Математика, Учеба, Образование, Комбинаторика, Видео, Без звука, Длиннопост

Удобная система ссылок между определениями, теоремами и другими блоками, которая позволяет не покидая текущую страницу посмотреть, куда конкретно ведет ссылка:

Полностью адаптивный дизайн, который хорошо смотрится на любых устройствах — от больших мониторов до небольших экранов смартфонов:

Светлая и темная темы, чтобы любители изучать математику в темноте не выжигали себе глаза:

Поддержка видеороликов, красивых и наглядных математических анимаций, схем и диаграмм:

Удобная система источников, которая позволяет понять, откуда я брал материал и по желанию изучить и первоисточник. Причем есть как общий список источников на титульной странице учебника, так и конкретный список "заимствований" в самих темах:

Задачи с автоматически генерирующимися условиями, чтобы можно было проверить себя на разных данных:

Часть фишек все еще не работает. Среди них: поиск, сортировка по типу тем, поддержка других языков и некоторые страницы. Ими я планирую заняться в ближайшее время.

Учебник по комбинаторике

Первый полноценный учебник на платформе. В процессе написания тем тестировались фишки платформы, выявлялись баги, а также появлялся новый функционал: те самые уже перечисленные ссылки на источники, видео, очень красивые математически анимации, аналогичные и генерирующиеся задачи и так далее!

Выбор пал именно на комбинаторику, потому что она имеет прикладной характер, в ней есть полезные и простые формулы, материала объяснять надо не очень много, а также у меня были хорошие источники, на основе которых можно было выстроить темы.

Всего в учебнике 10 тем, 12 определений и формул, 209 уникальных задач (без учета аналогов и генерирующихся задач)! Конечно, это не все, что можно было рассказать про комбинаторику.

В планах добавить темы про беспорядки, формулу включений-исключений и треугольник Паскаля. Но улучшать продукт можно бесконечно. В какой-то момент надо поставить точку, пускай и на время.

Последняя тема — "Формулы комбинаторики". В ней я собрал в красивые наглядные схемы все основные комбинаторные формулы. В практикуме привел задачи, которые задействуют сразу по нескольку формул.

Написал учебник по комбинаторике! Обучение, Математика, Учеба, Образование, Комбинаторика, Видео, Без звука, Длиннопост

Что дальше?

Сейчас на очереди очередное техническое обновление — планирую написать единую систему, в которой можно одинаково быстро как добавлять новые статьи, так и вносить правки в уже опубликованные.

Кроме того, хочу еще раз обновить редактор, сделав его на основе блоков, что значительно расширит его функциональность.

И с новым функционалом уже приступать к написанию следующих учебников. Пока в планах теория множеств и теория пределов. Замахнусь на высшую математику! 😎

Буду держать вас в курсе!


Если есть желание, вы можете поддержать проект. Например есть возможность со своим фото и цитатой занять место на любой странице учебника!

Написал учебник по комбинаторике! Обучение, Математика, Учеба, Образование, Комбинаторика, Видео, Без звука, Длиннопост

Более подробная информация о спонсорстве и наградах есть на Boosty. Можете подписаться на меня здесь на Пикабу, а также на группы ВКонтакте или Telegram.

Присоединяйтесь!
Помогайте делать лучший математический контент! 🤝

UPD:

Так же выражаю огромную благодарность Николаю Нагибину за то что открыл для меня мир математики. Без него этого сайта и учебника бы не было.

Другие посты об образовательной платформе ищите по тэгу GeekBrains. Всю необходимую информацию и отзывы ищите в нашем специальном разделе. Там вы найдёте все актуальные курсы GeekBrains.

Лига образования

4.5K постов21.9K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Публиковать могут пользователи с любым рейтингом. Однако мы хотим, чтобы соблюдались следующие условия:


ДЛЯ АВТОРОВ:


Приветствуются:

-уважение к читателю и открытость

-желание учиться

Не рекомендуются:

-публикация недостоверной информации


ДЛЯ ЧИТАТЕЛЕЙ:


Приветствуются:

-конструктивные дискуссии на тему постов

Не рекомендуются:

-личные оскорбления и провокации

-неподкрепленные фактами утверждения


В этом сообществе мы все союзники - мы все хотим учиться! :)

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
Автор поста оценил этот комментарий

Голубчик вы наш, как же вы вовремя!

Я сегодня шестиклассницу записала на Сириус-курс Дополнительные главы комбинаторики.

Можно сразу вопрос: Сколько вариантов слов можно составить из слова Тетерев, чтобы повторяющиеся буквы не стояли рядом? НЕ перебором, через формулы можно?

Спасибо!

раскрыть ветку (6)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Через формулы можно, но для этого придется обратиться к формуле включений-исключений, которую я в рамках учебника как раз решил оставить на потом)


Сначала считаем общее количество перестановок.

Так как есть повторения букв, то надо использовать формулу перестановок с повторениями: P(3,2,1,1) (3 это три буквы "е", 2 это две буквы "т").


Далее считаем варианты, когда три буквы "е" слиплись и стали одной буквой.

Оставшиеся 4 буквы можно разместить P(2,1,1) способами, а слипшуюся тройку потом можно разместить 5-ю способами (между 4-мя буквами или по бокам). Всего 5 * P(2,1,1) способов.


Далее так же находим 6 * P(3,1,1) вариантов, когда две буквы "т" слиплись в одну.


Наконец, ищем варианты, когда слиплись и "е" и "т". Сначала P(1,1) способами расставляем разные буквы, потом 3 способа расположить двойку из "т", потом 4 способа расположить тройку из "е". Всего 3 * 4 * P(1,1).


Теперь из всех возможных перестановок вычитаем варианты со слипшимися буквами:


P(3,2,1,1) - 5 * P(2,1,1) - 6 * P(3,1,1)


Но среди 5 * P(2,1,1) есть варианты, когда 2 буквы "т" слиплись, а среди 6 * P(3,1,1) есть варианты, когда 3 буквы "е" слиплись. Получается, таким двойным вычитанием мы дважды вычеркнули варианты, когда слиплись одновременно и "т" и "е".


Поэтому нужно компенсировать потерю, один раз добавив варианты, когда слиплись обе буквы:


P(3,2,1,1) - 5 * P(2,1,1) - 6 * P(3,1,1) + 3 * 4 * P(1,1)


Считаем:


7! / (3! * 2!) - 5 * 4! / 2! - 6 * 5! / 3! + 12 * 2! = 264


Вроде так)


UPD: отмена, так мы нашли только варианты без трех "е" и без двух "т".

Надо еще отдельно исключить варианты с двумя "е".

1
Автор поста оценил этот комментарий

Вот правильное решение. Вроде бы)

Схема рассуждений такая же, как и в другом моем комменте тут.


Сначала находим все возможные перестановки букв (квадрат), потом вычитаем три окружности (с тремя "е", с двумя "т", с двумя "е"), потом добавляем вычтенные лишний раз пересечения (три "е" и два "т" одновременно, два "т" и два "е" одновременно).

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Спасибо, Пётр!

Я сейчас решила этого тетерева другим способом, но никак не выхожу на 96. Посмотрите, пожалуйста, что не так.

1. Расставляем 3 е на 7 мест, как нам нужно в задаче. Считаем варианты, будем их складывать по правилу сложения. У меня получилось 10 + 1= 11.


Для примера е*е*е** и **е*е*е и т. д. и один вариант несимметричный *е*е*е*.

Всего слов из каждого такого варианта будет 4*3*2*1- это расстановка букв Р, В,Т,Т на свободные места = 24, с учётом повтора Т , слов будет 12.

11*12=132.

2. В этих правильных относительно Е словах есть пары ТТ, которые нужно убрать.

В 6 вариантах из 11 ТТ можно поставить только в одном месте, это 2*1= 2 способа поставить Р и В, 2*6= 12.

В 4 вариантах по 2 способа поставить пару ТТ, тогда в них 2*1+ 2*1 = 4 способа поставить Р и В, 4*4 = 16.

Один несимметричный способ расстановки е вычета ТТ не требует, там все итак красиво.

3. 132- 12-16= 104.


Что я не учла? Помогите, пожалуйста.

Спасибо!

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Расставить 3 "е" на 7 мест можно не 11 способами, а 10. Ставим сначала 4 звездочки. Между ними и по бокам образуется 5 вакантных мест, из которых надо выбрать под "е" три места.


Всего C_5^3 = 5! / (3! 2!) = 10 мест (C это сочетания).

Вы какой-то один лишний шаблон со звездочками насчитали :)

Остальные рассуждения вроде как правильные.


Просто получится всего 10*12 = 120 возможных слов.


Далее вычитаем 12 слов с одной парой ТТ и 3 * 4 (а не 4*4) = 12 слов с двумя способами поставить пару ТТ.


120 - 12 - 12 = 96


Но более универсальный способ конечно через формулу включений-исключений и кружочки.

Автор поста оценил этот комментарий
Ча гпт решил так Для решения этой задачи мы можем использовать принцип отдельных событий. Сначала определим количество способов размещения букв в слове "Тетерев" с учетом повторяющихся букв:

1. В слове "Тетерев" есть 2 буквы "е" и 2 буквы "т", поэтому общее количество способов размещения букв равно 6!/(2!*2!) = 180.

Теперь определим количество недопустимых (повторяющихся букв рядом) вариантов:

2. Посчитаем количество вариантов, когда буквы "е" стоят рядом. Для этого мы рассмотрим буквосочетания "ее" как одну букву. Таким образом, у нас остается 5 символов: "тттрве". Разместим их: 5!/(3!*2!) = 10 способов. То же самое можно сделать для букв "т".

Теперь найдем количество всех возможных недопустимых вариантов, когда по крайней мере одна пара повторяющихся букв стоит рядом:

3. Всего недопустимых вариантов = количество вариантов, когда хотя бы одна пара повторяющихся букв стоит рядом - количество вариантов, когда обе пары повторяющихся букв стоят рядом + количество вариантов, когда одна пара повторяющихся букв стоит рядом.

Таким образом, количество возможных вариантов слова "Тетерев" без повторяющихся букв, стоящих рядом, равно:

180 - 2*10 + 1 = 161.

Итак, из слова "Тетерев" можно составить 161 слово, где повторяющиеся буквы не стоят рядом.
раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Я нейросеть тоже спрашивала. В п. 1 у вас 2 буквы Е в слове посчитано

Не верю я такому решению.

Поэтому прошу человека и специалиста.

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку