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輸入計算

數學公式

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結果

圓排列計算表
28
rows for n = 3 to 30
n 圓排列數 (n-1)!
3 2
4 6
5 24
6 120
7 720
8 5040
9 40320
10 362880
11 3628800
12 39916800
13 479001600
14 6227020800
15 87178291200
16 1307674368000
17 20922789888000
18 355687428096000
19 6402373705728000
20 121645100408832000
21 2432902008176640000
22 51090942171709440000
23 1124000727777607680000
24 25852016738884976640000
25 620448401733239439360000
26 15511210043330985984000000
27 403291461126605635584000000
28 10888869450418352160768000000
29 304888344611713860501504000000
30 8841761993739701954543616000000

什麼是圓排列?

圓排列(環狀排列)計算的是將 \(n\) 個相異物件排在一個圓圈上、且把「只差一個旋轉」的排法視為相同時,總共有幾種不同的排法。若排成一直線,\(n\) 個物件共有 \(n!\) 種排法;但在圓圈上,每一種圓排列都對應到 \(n\) 種旋轉後相同的線性排法,因此不同的圓排列數為 \(n! / n = (n - 1)!\)。本計算器會針對你指定範圍內的每一個整數 \(n\),列出對應的 \((n - 1)!\) 數值表。

四個不同的人圍坐在圓桌旁,旋轉被視為等價
在環形排列中,相同順序的旋轉算作同一種排列。

如何使用這個計算器

先輸入 \(n\) 的起始值與結束值(兩者皆介於 1 到 100 之間),再選擇要顯示的有效位數。本工具會以任意精度整數運算精確計算出 \((n - 1)!\),若結果位數在你設定的範圍內就完整顯示整數,否則四捨五入後改以科學記號呈現。由於階乘成長得極快,較大的 \(n\) 會以類似 \(8.84 \times 10^{30}\) 的形式顯示。

公式解析

先固定其中一個物件位置,以消除旋轉造成的對稱重複;剩下的 \((n - 1)\) 個物件可有 \((n - 1)!\) 種排法。這正是圓排列數等於 \((n - 1)!\) 而非 \(n!\) 的原因。

$$P_c(n) = (n-1)! \quad \text{for } n = \text{Start } n \ \text{to} \ \text{End } n$$

$$P_c(n) = (n-1)! = \prod_{k=2}^{n-1} k \quad \text{for } n = \text{Start } n \ \text{to} \ \text{End } n$$

請特別留意:這裡並未把「鏡像(翻轉)對稱」視為相同,因此計算的是標準的有方向圓排列數,而不是項鍊計數 \((n - 1)! / 2\)。

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將線性排列歸入旋轉類,以展示除以 n
由於每個環有 \(n\) 種旋轉,\(n!\) 種線性排列縮減為 \((n-1)!\) 種環形排列。

實際範例

以 \(n\) 從 3 到 6 為例:\(n=3\) 得 \(2! = 2\),\(n=4\) 得 \(3! = 6\),\(n=5\) 得 \(4! = 24\),\(n=6\) 得 \(5! = 120\),因此表格共有 4 列。若取較大的數值,\(n=30\) 得 $$29! = 8{,}841{,}761{,}993{,}739{,}701{,}954{,}543{,}616{,}000{,}000,$$ 約等於 \(8.84 \times 10^{30}\)。

常見問題

為什麼 \(n=1\) 和 \(n=2\) 的結果都是 1?因為 \(0! = 1\) 且 \(1! = 1\);無論圓圈上只有一個物件還是兩個物件,都只有唯一一種不同的排法。

為什麼要用科學記號?\(99!\) 約有 156 位數,完整整數根本難以閱讀;有效位數的設定只影響「顯示方式」,並不會改變底層的精確運算結果。

鏡像翻轉會被視為相同嗎?不會。本工具計算的是 \((n - 1)!\)。若把鏡像視為相同,數量會減半成為 \((n - 1)! / 2\)。

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