3. Combinaisons avec répétition

Ce cas est de loin le plus difficile à comprendre !

Imaginons que nous avons des billes de trois couleurs à disposition et que nous voulons dix billes. De combien de façons différentes peut-on les avoirs ?

Pour fixer les idées disons que nous avons trois couleurs : bleu, vert et rouge. 

Nous pourrions avoir 10 bleues ou 8 bleues et deux rouges ou une verte et 9 rouges ou 3 bleues, 5 rouges et deux vertes ...

Pour calculer ce nombre, il faut imaginer que vous avez les dix billes les unes à côté des autres et que vous peignez les premières en bleu, puis d’autres en vert et les dernières en rouges. En décrivant la situation à l’aide d’un bâton pour marquer les séparations entre les billes de différentes couleurs, les cas décrits dans le paragraphe précédent correspondraient aux situations : BBBBBBBBBBII , BBBBBBBBIIRR , IVIRRRRRRRRR , BBBIVVIRRRRR. 

On voit dans cette transcription des situations, que si l’on met toujours les couleurs dans le même ordre, on obtient l’écriture encore plus simple : BBBBBBBBBBII , BBBBBBBBIIBB , IBIBBBBBBBBB , BBBIBBIBBBBB.

Seule reste la position des deux bâtons-séparation qui est importante et on obtient le nombre de possibilités en comptant le nombre possible d’emplacements de ces deux bâtons : \binom{12}{2} car il y a toujours 12 objets ( les places des dix boules et des deux bâtons-séparations) parmi lesquels on choisit deux places pour les deux bâtons-séparations.

La formule générale est donnée par la formule suivante : 

Parmi les n objets à disposition que l’on peut prendre chacun autant de fois que l’on veut si on veut choisir m objets, on a la formule : \binom{n+m-1}{n-1}.