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Questão de Matemática — Análise Combinatória (Princípio Fundamental da Contagem, Arranjos, Combinações, Permutações) — CESPE / CEBRASPE 2026

MatemáticaAnálise Combinatória (Princípio Fundamental da Contagem, Arranjos, Combinações, Permutações)
Código
ce387696
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
SEDUC PI
Ano
2026
Cargo
Prof ( )
Jonas está de mudança e irá acomodar seus 120 discos de vinil, todos diferentes, em 6 caixas iguais, cada uma com exatamente 20 discos. Considerando essa situação hipotética, assinale a opção que indica corretamente a quantidade de maneiras de que Jonas dispõe para fazer essa distribuição.
  1. A\left( \frac{120!}{20!6!} \right)^6
  2. B\sum^5_{k=0} \dfrac{(120-20k)!}{20!(100 -20k)!}
  3. C\dfrac{1}{6!} \sum^5_{k=0} \dfrac{(120-20k)!}{20!(100 -20k)!}
  4. D\dfrac{120!}{(20!)^6.6!}
  5. E\dfrac{120!}{(20!)^6}
Revelar gabarito e comentário

GabaritoD — \dfrac{120!}{(20!)^6.6!}

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Distribuição de objetos distintos em caixas iguais

Gabarito: letra D. Para distribuir 120 discos distintos em 6 caixas iguais, cada uma com 20 discos, o número de maneiras é dado por 120!(20!)66!\dfrac{120!}{(20!)^6 \cdot 6!}. Isso porque primeiro dividimos os discos em 6 grupos ordenados de 20 (o que dá 120!(20!)6\dfrac{120!}{(20!)^6}) e depois dividimos por 6!6! para desconsiderar a ordem das caixas, já que elas são iguais.

O problema envolve a partição de um conjunto de elementos distintos em grupos de tamanhos iguais, onde os grupos são indistinguíveis. Vamos construir o raciocínio passo a passo.

Primeiro, imagine que as 6 caixas fossem distintas (por exemplo, caixas numeradas de 1 a 6). Para preencher a caixa 1, escolhemos 20 discos entre os 120: C120,20C_{120,20}. Para a caixa 2, escolhemos 20 entre os 100 restantes: C100,20C_{100,20}. Continuando, para a caixa 6, escolhemos 20 entre os 20 restantes: C20,20C_{20,20}. Pelo princípio multiplicativo, o total de maneiras com caixas distintas seria:

C120,20×C100,20×C80,20×C60,20×C40,20×C20,20C_{120,20} \times C_{100,20} \times C_{80,20} \times C_{60,20} \times C_{40,20} \times C_{20,20}

Cada combinação Cn,20=n!20!(n20)!C_{n,20} = \dfrac{n!}{20!(n-20)!}. Multiplicando todas, os denominadores 20!20! se repetem 6 vezes e os fatoriais intermediários se cancelam, resultando em:

120!(20!)6\dfrac{120!}{(20!)^6}

Esse é o número de maneiras de dividir os discos em 6 grupos de 20 se os grupos fossem ordenados (caixas distintas).

Como as caixas são iguais, qualquer permutação das 6 caixas entre si não gera uma distribuição diferente. Por exemplo, colocar os discos A–T na caixa 1 e U–AJ na caixa 2 é o mesmo que colocar U–AJ na caixa 1 e A–T na caixa 2. Como há 6!6! maneiras de ordenar as 6 caixas, devemos dividir o resultado anterior por 6!6!:

120!(20!)66!\dfrac{120!}{(20!)^6 \cdot 6!}

Essa é a fórmula clássica de partição em grupos de tamanhos iguais quando os grupos são indistinguíveis. A pegadinha central da questão está exatamente em esquecer de dividir por 6!6!, o que levaria à alternativa E. A alternativa D é a única que aplica corretamente a divisão pela permutação das caixas.

NÃO CAIA NESSA!

A banca explora a diferença entre caixas distintas e iguais. Se as caixas fossem numeradas, a resposta seria 120!(20!)6\dfrac{120!}{(20!)^6} (alternativa E). Como são iguais, cada distribuição é contada 6!6! vezes (uma para cada ordem das caixas), então dividimos por 6!6!. O candidato que decora a fórmula sem entender o porquê da divisão cai na alternativa E.

Caixas distintasCaixas iguais120!/(20!)^6120!/(20!)^6·6!0LEVELsoulevel.com.br
Distribuição de discos em caixas — só Caixas distintas: 120!/(20!)^6; só Caixas iguais: 120!/(20!)^6·6!; Caixas distintas∩Caixas iguais: 0

Alternativa A — ❌ Incorreta

A expressão (120!20!6!)6\left( \dfrac{120!}{20!6!} \right)^6 não corresponde a nenhum raciocínio válido. Ela eleva ao quadrado uma fração que mistura 20!20! e 6!6! no denominador, o que não reflete a escolha sequencial de 20 discos por caixa. O correto seria 120!(20!)6\dfrac{120!}{(20!)^6}, antes da divisão por 6!6!.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A soma k=05(12020k)!20!(10020k)!\sum^5_{k=0} \dfrac{(120-20k)!}{20!(100 -20k)!} não representa a contagem pedida. Ela soma termos que lembram combinações C12020k,20C_{120-20k,20}, mas isso contaria apenas a escolha de uma única caixa em cada etapa, sem considerar as demais, e sem a divisão pela permutação das caixas. É uma fórmula sem fundamento para o problema.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A expressão 16!k=05(12020k)!20!(10020k)!\dfrac{1}{6!} \sum^5_{k=0} \dfrac{(120-20k)!}{20!(100 -20k)!} tenta corrigir a alternativa B dividindo por 6!6!, mas a soma em si já está errada. O somatório não representa a multiplicação das escolhas sucessivas de 20 discos; ele soma combinações isoladas, o que não corresponde à partição completa dos 120 discos.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A expressão 120!(20!)66!\dfrac{120!}{(20!)^6 \cdot 6!} é exatamente a fórmula da partição de 120 elementos distintos em 6 grupos de 20 elementos cada, com grupos indistinguíveis. O numerador 120!120! conta todas as permutações dos discos; o denominador (20!)6(20!)^6 elimina as permutações internas de cada grupo; e o fator 6!6! elimina as permutações entre os grupos, já que as caixas são iguais.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A expressão 120!(20!)6\dfrac{120!}{(20!)^6} seria correta se as caixas fossem distintas. Como são iguais, ela conta cada distribuição 6!6! vezes (uma para cada ordem das caixas). Falta dividir por 6!6!, que é exatamente o que a alternativa D faz.

Gabarito: letra D

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