Давайте решим задачу поэтапно и подробно, чтобы понять весь процесс.
Описание задачи:
- В конкурсе участвуют 10 участников.
- Распределение по классам:
- 3 участника из 5 класса
- 4 участника из 6 класса
- 3 участника из 7 класса
- Порядок выступлений выбирается случайным образом, то есть все возможные порядки равновероятны.
- Требуется найти вероятность того, что в начале и в конце выступления будут участники из 5 класса.
Шаг 1: общее число возможных вариантов последовательностей
Общее количество способов расположить 10 участников в порядке — это просто число перестановок 10 человек:
\[ \text{Общее число вариантов} = 10! \]
Шаг 2: условия для вероятности
Нам нужно, чтобы:
- Первый участник — из 5 класса
- Последний участник — из 5 класса
Обозначим участников 5 класса: \( A, B, C \)
Шаг 3: подсчет подходящих вариантов
Первым выступает один из 3 участников из 5 класса.
Аналогично, последним — тоже один из оставшихся участников из 5 класса.
Обратите внимание:
- После выбора первого участника из 5 класса у нас остается 2 участника из 5 класса.
- После выбора первого участника мы остаемся с 9 участниками, один из которых — тот же, что будет на последней позиции.
Шаг 4: выбор участников для первых и последних позиций
Выбираем участника из 3 пятиклассников для первой позиции:
\[ 3 \text{ варианта} \]Выбираем участника из оставшихся 2 пятиклассников для последней позиции:
\[ 2 \text{ варианта} \]
Общее число способов выбрать участников для первых и последних позиций:
\[
3 \times 2 = 6
\]
Шаг 5: размещение остальных участников
После выбора участников для первой и последней позиций остается 8 участников (все остальные — без изменений):
- Осталось 1 пятиклассника (тот, которого мы не выбрали для границ, если было более одного)
- Все участники из 6 и 7 классов, а также оставшийся пятиклассник без места.
Количество вариантов для расположения остальных 8 участников в середине:
\[
8!
\]
Шаг 6: итоговое число подходящих вариантов
Общее число вариантов, при которых первые и последние выступают пятиклассники:
\[ 6 \times 8! \]
Шаг 7: вычисление вероятности
Искомая вероятность — это отношение числа подходящих вариантов к общему числу всех вариантов:
\[ P = \frac{6 \times 8!}{10!} \]
Выразим \(10!\) через \(8!\):
\[ 10! = 10 \times 9 \times 8! \]
Таким образом:
\[ P = \frac{6 \times 8!}{10 \times 9 \times 8!} = \frac{6}{10 \times 9} = \frac{6}{90} = \frac{1}{15} \]
Ответ:
\[ \boxed{\frac{1}{15}} \]
Итак, вероятность того, что первым и последним выступают пятиклассники, равна \(\frac{1}{15}\).