Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.

Bài học

Nguyên lý cộng và nguyên lý nhân

Mục tiêu

Sau bài học này, em phân biệt được khi nào một bài toán đếm phải dùng nguyên lý cộng, khi nào phải dùng nguyên lý nhân, và quan trọng hơn: em nhận ra ngay bẫy đếm trùng khi hai trường hợp tưởng như tách rời nhưng thực ra lại giao nhau.

Kiến thức cần có trước
Em cần thành thạo phép cộng, phép nhân số tự nhiên, và cách liệt kê kết quả trong các bài toán xác suất đơn giản đã gặp ở lớp 6-8. **Mở rộng dành cho HSG**: kỹ thuật đếm có hệ thống bằng nguyên lý cộng/nhân — thay vì liệt kê từng trường hợp — không nằm trong yêu cầu cần đạt chuẩn của Lớp 8 (CT GDPT 2018 lớp 8 mới dừng ở liệt kê trực tiếp một vài kết quả trong bài toán xác suất đơn giản). Đây là nội dung mở rộng thường gặp trong đề HSG cấp trường/quận Lớp 8, được giới thiệu ngay từ bài đầu để làm nền cho cả khóa học.

Khởi động

Câu hỏi mở đầu

Một bạn muốn đi từ nhà đến trường. Có 3 con đường đi qua công viên và 2 con đường đi qua chợ, không con đường nào trùng nhau. Bạn ấy có bao nhiêu cách chọn đường đi? Còn nếu bạn ấy muốn ghé công viên RỒI ghé chợ trên cùng một lượt đi, số cách lại tính khác hẳn. Vì sao hai câu hỏi giống nhau về hình thức lại cho hai cách tính khác nhau?

Ý tưởng chính: cộng hay nhân

Hai câu hỏi ở trên nhìn giống nhau nhưng bản chất khác hẳn. Câu đầu hỏi "chọn một con đường", tức là chỉ đi một lần, hoặc qua công viên hoặc qua chợ. Đây là quy tắc cộng: khi một việc được thực hiện bằng đúng một trong nhiều phương án rời nhau, tổng số cách bằng tổng số cách của từng phương án. Câu sau hỏi "ghé công viên rồi ghé chợ", tức là phải làm cả hai việc theo thứ tự. Đây là quy tắc nhân: khi một việc gồm nhiều bước liên tiếp, mỗi bước có một số cách thực hiện không phụ thuộc các bước khác, tổng số cách bằng tích số cách của từng bước. Tín hiệu để phân biệt thường nằm ở chữ nối trong đề bài: "hoặc" báo hiệu cộng, còn một chuỗi hành động nối tiếp nhau báo hiệu nhân. Nhưng tín hiệu chỉ là gợi ý ban đầu, không phải luật tuyệt đối. Cách chắc chắn nhất là tự hỏi: các phương án có xảy ra đồng thời trong một lượt thực hiện không? Nếu không — chỉ chọn đúng một trong số đó — dùng cộng. Nếu có — phải hoàn thành lần lượt nhiều bước — dùng nhân. Quy tắc cộng còn một điều kiện ngặt hơn mà đề HSG hay khai thác: các phương án phải rời nhau, nghĩa là không có đối tượng nào thuộc về hai phương án cùng lúc. Nếu hai phương án giao nhau mà vẫn cộng thẳng, kết quả sẽ đếm trùng phần giao. Ví dụ thứ ba dưới đây sẽ chỉ ra chính xác bẫy đó.

Ví dụ áp dụng

Ví dụ
Chọn một trong hai nhóm mẫu áo (nguyên lý cộng)
  1. 1

    Một cửa hàng có 5 mẫu áo sơ mi và 3 mẫu áo thun, không có mẫu nào thuộc cả hai loại. Bạn Lan muốn mua đúng 1 áo, chọn áo sơ mi HOẶC áo thun. Hỏi Lan có bao nhiêu cách chọn? Đây là chọn một phương án trong hai nhóm rời nhau — chữ "hoặc" và hành động chỉ xảy ra một lần là tín hiệu của quy tắc cộng.

  2. 2
    Hai nhóm áo không giao nhau, vì một mẫu áo không thể vừa là sơ mi vừa là thun. Theo quy tắc cộng: $5+3=8$. Vậy Lan có $8$ cách chọn.
Ví dụ
Chọn đủ bộ áo và quần (nguyên lý nhân)
  1. 1

    Bạn Nam có 4 áo sơ mi khác màu và 3 quần khác màu, muốn mặc một bộ đồ gồm đúng 1 áo VÀ 1 quần. Hỏi Nam có bao nhiêu cách chọn bộ đồ? Khác với ví dụ 1, đây là hai bước liên tiếp: chọn áo, rồi chọn quần — mỗi lựa chọn áo đều kết hợp được với mọi lựa chọn quần.

  2. 2
    Bước 1 (chọn áo): 4 cách. Bước 2 (chọn quần): 3 cách, không phụ thuộc áo đã chọn ở bước 1. Theo quy tắc nhân: $4\times 3=12$. Vậy Nam có $12$ cách chọn một bộ đồ.
Ví dụ
Bẫy đếm trùng khi hai nhóm giao nhau
  1. 1

    Lớp 8A có 40 học sinh, trong đó 18 bạn học giỏi Toán, 15 bạn học giỏi Văn, 7 bạn giỏi CẢ HAI môn. Hỏi có bao nhiêu bạn giỏi ít nhất một trong hai môn Toán hoặc Văn?

  2. 2
    Nếu áp dụng thẳng quy tắc cộng như hai ví dụ trước, ta được $18+15=33$. Nhưng $33$ sai, vì 7 bạn giỏi cả hai môn đã bị đếm hai lần: một lần trong nhóm 18 bạn giỏi Toán, một lần trong nhóm 15 bạn giỏi Văn. Nhóm "giỏi Toán" và nhóm "giỏi Văn" ở đây không rời nhau — điều kiện bắt buộc của quy tắc cộng bị vi phạm.
  3. 3
    Để sửa, ta trừ đi đúng một lần phần giao đã đếm thừa: $18+15-7=26$. (1) Theo (1), số bạn giỏi ít nhất một trong hai môn là $26$.
  4. 4
    Ta có thể kiểm tra lại bằng cách chia thành ba nhóm thật sự rời nhau: chỉ giỏi Toán (không giỏi Văn) có $18-7=11$ bạn; chỉ giỏi Văn có $15-7=8$ bạn; giỏi cả hai có $7$ bạn. (2) Kết hợp (2), ba nhóm này cộng lại: $11+8+7=26$, khớp với kết quả ở (1). Vậy có $26$ bạn giỏi ít nhất một trong hai môn Toán hoặc Văn.
Biểu đồ cột so sánh số học sinh chỉ giỏi Toán, chỉ giỏi Văn, và giỏi cả hai môn trong lớp 8A.Chỉ Toán11 bạnChỉ Văn8 bạnCả hai7 bạn
Ba nhóm này thật sự rời nhau và cộng lại đúng 26 bạn — minh họa vì sao cộng thẳng 18 và 15 bị đếm trùng phần giao.

Sai lầm thường gặp

Bẫy thường gặp

Lỗi phổ biến nhất là cộng trực tiếp hai số liệu khi hai nhóm không thực sự rời nhau, quên kiểm tra xem có đối tượng nào rơi vào cả hai nhóm hay không. Một dấu hiệu để cảnh giác: nếu đề bài cho thêm dữ kiện kiểu "có bao nhiêu bạn vừa... vừa...", gần như chắc chắn hai nhóm đó giao nhau và phải trừ phần giao trước khi cộng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Chốt lại

Nhớ lại ba việc: nhận diện tín hiệu cộng hay nhân qua cách đề bài nối các phương án, kiểm tra điều kiện rời nhau trước khi cộng, và biết sửa bằng cách trừ phần giao khi hai nhóm chồng lấn nhau. Đây là bộ khung cho mọi bài đếm phức tạp hơn ở các bài sau.

Bài tiếp theo đào sâu đúng bẫy đếm trùng vừa gặp ở Ví dụ 3, mở rộng sang trường hợp phải phối hợp nhiều phép trừ liên tiếp khi ba, bốn nhóm cùng giao nhau.