Geben Sie die Gesamtzahl n und die Anzahl der ausgewählten Elemente r ein (in vielen Schulbüchern heißt sie k). Der Rechner berechnet gleichzeitig die Variationen nPr (die Reihenfolge zählt) und die Kombinationen nCr (die Reihenfolge zählt nicht). Die Formel unten ist mit den Eingabefeldern verknüpft, Sie können also auch n und r direkt in der Formel ändern.
Inhaltsverzeichnis
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Was Sie auf dieser Seite tun können
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Wofür ist diese Berechnung nützlich?
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Anleitung
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Formel
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Symbole und Begriffe
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Was Sie vorab wissen sollten
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Mit Excel berechnen
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Mit Google Tabellen berechnen
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Mit Python berechnen
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Die Formel in LaTeX und anderen mathematischen Schreibweisen (zum Kopieren)
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Die Berechnung von ChatGPT ausführen lassen
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Die Vorteile von DataChef
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Verwandte Funktionen
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Alle NumberChef-Rechner
Was Sie auf dieser Seite tun können
- Geben Sie einfach die Gesamtzahl \(n\) und die Anzahl der ausgewählten Elemente \(r\) ein. Sie erhalten gleichzeitig die Variationen \({}_{n}\mathrm{P}_{r}\) (Anzahl der Auswahlen, bei denen die Reihenfolge zählt) und die Kombinationen \({}_{n}\mathrm{C}_{r}\) (Anzahl der Auswahlen, bei denen die Reihenfolge nicht zählt)
- Fragen der Kombinatorik wie „Auf wie viele Arten kann eine Fußballmannschaft mit 11 Spielern einen Kapitän und einen Torwart bestimmen?“ oder „Auf wie viele Arten kann sie 2 Stürmer auswählen?“ beantworten Sie in einem Schritt
- Auch bei großem \(n\), wenn die Antwort dutzende oder hunderte Stellen hat, wird jede Stelle exakt angezeigt, ohne zu runden
- Eine leicht verständliche Erklärung der Formeln sowie Formeln zum Kopieren für Excel, Google Tabellen und Python finden Sie ebenfalls auf dieser Seite
Wofür ist diese Berechnung nützlich?
Beim LOTTO 6aus49 in Deutschland kreuzen Sie 6 Zahlen aus 49 an. Die Reihenfolge der Zahlen spielt keine Rolle, es ist also eine Kombination: \({}_{49}\mathrm{C}_{6} = 13.983.816\) Möglichkeiten. Multipliziert mit den 10 Möglichkeiten für die Superzahl (0 bis 9) ergibt das \(139.838.160\) mögliche Scheine. Nur einer davon gewinnt den Jackpot (6 Richtige mit Superzahl), die Chance beträgt also etwa 1 zu 140 Millionen (LOTTO.de).
Mit der Formel für Kombinationen prüfen Sie, wie schwer es ist, bei einer Lotterie oder Verlosung zu gewinnen, mit echten Zahlen statt mit einem vagen Gefühl.
In einer Klasse mit 30 Schülerinnen und Schülern bedeutet die Wahl einer Klassensprecherin oder eines Klassensprechers und einer Stellvertretung, dass die Rollen verschieden sind, also ist es eine Variation: \({}_{30}\mathrm{P}_{2} = 30 \cdot 29 = 870\) Möglichkeiten. Wählt man dagegen nur 2 Personen für den Ordnungsdienst aus, kommt es nicht auf die Reihenfolge an, also ist es eine Kombination: \({}_{30}\mathrm{C}_{2} = 435\) Möglichkeiten.
Wer weiß, dass sich die Anzahl ändert, je nachdem, ob Rollen oder Reihenfolge zählen, zählt bei Verlosungen und Wahlen richtig.
In einer Liga, in der jede Mannschaft einmal gegen jede andere spielt (einfache Runde), ist jedes Spiel eine Auswahl von 2 Mannschaften, also spielen \(n\) Mannschaften \({}_{n}\mathrm{C}_{2}\) Spiele. Bei 10 Mannschaften sind das \({}_{10}\mathrm{C}_{2} = 45\) Spiele.
Veranstalter von Turnieren nutzen diese Rechnung, um abzuschätzen, wie viele Spiele, Tage und Plätze sie brauchen.
Bilden Sie aus den 10 Ziffern 0 bis 9 einen vierstelligen Code, ohne eine Ziffer zweimal zu verwenden, kommt es auf die Reihenfolge an, es gibt also \({}_{10}\mathrm{P}_{4} = 5.040\) Codes. Je mehr Codes es gibt, desto schwerer ist es, das Schloss durch Ausprobieren aller Codes zu knacken, und Variationen zeigen auch, wie viel eine weitere Ziffer bringt. (Echte PINs dürfen Ziffern wiederholen, dann sind es \(10^4 = 10.000\) Codes.)
Übrigens öffnet sich ein „Kombinationsschloss“ nur, wenn die Zahlen in der richtigen Reihenfolge eingegeben werden, mathematisch ist es also ein „Variationsschloss“ und keine Kombination.
Werden aus einer Charge von 100 Produkten 5 zur Prüfung entnommen, gibt es \({}_{100}\mathrm{C}_{5} = 75.287.520\) Möglichkeiten, sie auszuwählen.
Die Theorie der statistischen Stichprobenprüfung baut auf solchen Anzahlen auf. Sie ermittelt die Chance, dass eine Prüfung ein fehlerhaftes Produkt der Charge findet, und ist ein wichtiger Teil der Qualitätssicherung in Fabriken.
Formel
Symbole und Begriffe
Symbole
| \(n\) | n | Die Gesamtzahl, aus der Sie auswählen. (Beispiel: Bei der Auswahl aus 11 Personen ist \(n = 11\)) |
| \(r\) | r | Die Anzahl der Elemente, die Sie aus der Gesamtzahl auswählen (in vielen deutschen Schulbüchern heißt sie \(k\)). (Beispiel: Bei der Auswahl von 2 Personen ist \(r = 2\)) |
| \(n!\) | n Fakultät | Das Produkt aller ganzen Zahlen von \(n\) bis \(1\). Es ist die Anzahl der Möglichkeiten, alle \(n\) Elemente in einer Reihe anzuordnen. Per Definition gilt \(0! = 1\). (Beispiel: \(4! = 4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24\)) |
| \({}_{n}\mathrm{P}_{r}\) | n P r | Die Anzahl der Möglichkeiten, \(r\) von \(n\) Elementen der Reihe nach auszuwählen (Variationen). P steht für „Permutation“ (englisch für Variation in diesem Sinn). Es wird auch \(P(n, r)\) geschrieben. |
| \({}_{n}\mathrm{C}_{r}\) | n C r | Die Anzahl der Möglichkeiten, \(r\) von \(n\) Elementen auszuwählen (Kombinationen). C steht für „Combination“. Es wird auch \(C(n, r)\) geschrieben. |
| \(\binom{n}{r}\) | n über r (Binomialkoeffizient) | Eine andere Schreibweise für \({}_{n}\mathrm{C}_{r}\). Das ist die Schreibweise, die in deutschen Schulbüchern und in der Hochschulmathematik am häufigsten verwendet wird (\(\binom{n}{k}\), „\(n\) über \(k\)“). |
Begriffe
| Kombinatorik | Das Abzählen, wie viele mögliche Ausgänge es insgesamt gibt. Variationen und Kombinationen sind beides Werkzeuge der Kombinatorik. |
| Variation | Eine Möglichkeit, \(r\) von \(n\) Elementen auszuwählen und in eine Reihe zu bringen, wobei die Reihenfolge zählt. Verschiedene Rollen oder Ränge, etwa „Kapitän und Vizekapitän“, zählen als verschieden. Im Sprachgebrauch heißt das auch Permutation (so heißt die Excel-Funktion VARIATIONEN im Englischen PERMUT). |
| Permutation | Eine Anordnung aller \(n\) Elemente in einer Reihe. Es gibt \(n!\) Permutationen. In der Schule ist die Permutation der Sonderfall der Variation mit \(r = n\). |
| Kombination | Eine Möglichkeit, \(r\) von \(n\) Elementen auszuwählen, wobei die Reihenfolge nicht zählt. Wie bei „2 Personen für den Ordnungsdienst“ zählt dieselbe Gruppe von Personen als 1 Möglichkeit. |
| Fakultät | Das Multiplizieren aller ganzen Zahlen von \(n\) bis \(1\). Das Symbol ist \(n!\), und es gibt die Anzahl der Möglichkeiten an, alle \(n\) Elemente anzuordnen. |
| Binomialkoeffizient | Ein anderer Name für \({}_{n}\mathrm{C}_{r}\), gelesen „\(n\) über \(r\)“. Der Name kommt daher, dass die Koeffizienten, die beim Ausmultiplizieren von \((a+b)^n\) entstehen, genau die Werte von \({}_{n}\mathrm{C}_{r}\) sind (binomischer Lehrsatz). |
| Baumdiagramm | Ein verzweigtes Diagramm, das jeden möglichen Ausgang auflistet, sodass Sie jeden genau einmal zählen. Die Formeln für Variationen und Kombinationen leisten dasselbe Abzählen wie ein Baumdiagramm in einer einzigen Rechnung. |
| Variation mit Wiederholung | Eine Variation, bei der dasselbe Element beliebig oft gewählt werden kann. Es gibt \(n^r\) davon. Der Rechner auf dieser Seite behandelt nur den Fall ohne Wiederholung. |
| Kombination mit Wiederholung | Eine Kombination, bei der dasselbe Element beliebig oft gewählt werden kann. Der Rechner auf dieser Seite behandelt nur den Fall ohne Wiederholung. |
Was Sie vorab wissen sollten
Damit Sie die Berechnung auf dieser Seite mit echtem Verständnis nutzen können und nicht nur auf die Schaltfläche klicken, hilft Ihnen das folgende Grundwissen.
| Multiplikation und Division (Klasse 3–5, 8–11 Jahre) |
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| Abzählen von Möglichkeiten und Baumdiagramme (Klasse 7–9, 12–15 Jahre) |
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| Die Schreibweise der Fakultät (Sekundarstufe II, ab 15 Jahren) |
|
| Variationen und Kombinationen (Sekundarstufe II, ab 15 Jahren) |
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Mit Excel berechnen
| Anzahl der anzuordnenden Elemente n | 4 |
| Alle Anordnungen n! | =FAKULTÄT(B1) |
| Gesamtzahl n | 11 |
| Auswahl r | 2 |
| Variationen nPr | =VARIATIONEN(B1;B2) |
| Gesamtzahl n | 11 |
| Auswahl r | 2 |
| Kombinationen nCr | =KOMBINATIONEN(B1;B2) |
FAKULTÄT, VARIATIONEN und KOMBINATIONEN sind die Excel-Funktionen für die Fakultät, die Variationen und die Kombinationen.
Zum Beispiel zeigt B3 in der zweiten Tabelle 110 und in der dritten 55. Ersetzen Sie einfach B1 und B2 durch Ihre eigenen Zahlen.
Beachten Sie, dass Excel nur 15 signifikante Stellen speichert, sodass bei großem n, wenn die Antwort dutzende Stellen hat, die letzten Stellen gerundet werden.
Mit Google Tabellen berechnen
| Anzahl der anzuordnenden Elemente n | 4 |
| Alle Anordnungen n! | =FAKULTÄT(B1) |
| Gesamtzahl n | 11 |
| Auswahl r | 2 |
| Variationen nPr | =VARIATIONEN(B1;B2) |
| Gesamtzahl n | 11 |
| Auswahl r | 2 |
| Kombinationen nCr | =KOMBINATIONEN(B1;B2) |
Kopieren Sie die gesamte Tabelle, fügen Sie sie in Zelle A1 ein und ersetzen Sie B1 und B2 durch Ihre eigenen Zahlen.
Mit Python berechnen
import math
total_items = 11 # Gesamtzahl n
chosen_items = 2 # Anzahl der ausgewählten Elemente r
permutations = math.perm(total_items, chosen_items) # Variationen nPr
combinations = math.comb(total_items, chosen_items) # Kombinationen nCr
print(f"Variationen nPr (Reihenfolge zählt): {permutations}")
print(f"Kombinationen nCr (Reihenfolge zählt nicht): {combinations}")
Die Formel in LaTeX und anderen mathematischen Schreibweisen (zum Kopieren)
n! = n · (n − 1) · ⋯ · 2 · 1
n! = n \cdot (n-1) \cdot \cdots \cdot 2 \cdot 1
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>n</mi><mo>!</mo>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mo>⋅</mo>
<mo>(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo>
<mo>⋅</mo>
<mo>⋯</mo>
<mo>⋅</mo>
<mn>2</mn>
<mo>⋅</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</math>
n! = n * (n-1) * cdots * 2 * 1
Factorial[n]
nFactorial := factorial(n);
n_factorial = factorial(n);
n! = n · (n − 1) · ⋯ · 2 · 1
ₙPᵣ = n! ÷ (n − r)!
{}_{n}P_{r} = \dfrac{n!}{(n-r)!}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mmultiscripts>
<mi>P</mi>
<mi>r</mi><none/>
<mprescripts/>
<mi>n</mi><none/>
</mmultiscripts>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>n</mi><mo>!</mo></mrow>
<mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mi>r</mi><mo>)</mo><mo>!</mo></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
P(n, r) = (n!)/((n-r)!)
n!/(n - r)!
nPr := factorial(n)/factorial(n - r);
npr = factorial(n)/factorial(n - r);
P(n,r) = n!/(n − r)!
ₙCᵣ = n! ÷ (r! · (n − r)!)
{}_{n}C_{r} = \dfrac{n!}{r!\,(n-r)!}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mmultiscripts>
<mi>C</mi>
<mi>r</mi><none/>
<mprescripts/>
<mi>n</mi><none/>
</mmultiscripts>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>n</mi><mo>!</mo></mrow>
<mrow>
<mi>r</mi><mo>!</mo>
<mo>(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mi>r</mi><mo>)</mo><mo>!</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
C(n, r) = (n!)/(r!(n-r)!)
Binomial[n, r]
nCr := binomial(n, r);
ncr = nchoosek(n, r);
C(n,r) = n!/(r!(n − r)!)
Die Berechnung von ChatGPT ausführen lassen
Sie sind ein Assistent für Kombinatorik (Variationen und Kombinationen). Führen Sie die folgende Berechnung aus, indem Sie tatsächlich Python-Code ausführen, und stützen Sie Ihre Antwort nur auf die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis (rechnen Sie nicht im Kopf und raten Sie nicht). Eine Fußballmannschaft hat 11 Spieler. 1. Auf wie viele Arten lassen sich ein Kapitän und ein Torwart auswählen? (Die Rollen sind verschieden, also ist es eine Variation.) 2. Auf wie viele Arten lassen sich 2 Stürmer auswählen? (Die Reihenfolge der 2 zählt nicht, also ist es eine Kombination.) Sagen Sie bei jeder Frage, ob Sie die Variationen nPr oder die Kombinationen nCr verwendet haben, und zeigen Sie die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis.
Anleitung
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1Zahlen eingebenGeben Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
-
2BerechnenKlicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
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3Ergebnis ablesenDas Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
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