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輸入計算

數學公式

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結果

重複組合的數量
35
物品種類總數(n) 5
要挑選的物品數量(r) 3

這個計算機的用途

重複組合計算機可以算出:當允許重複選取、且不考慮選取順序時,從 n 種不同類型中挑選 r 個物品共有幾種方式。這是組合數學與機率中的核心公式,也常被稱為「隔板法(stars and bars)」問題。由於每一種類型都可以被重複挑選,因此計算結果會比「不可重複」的一般組合來得多。

從三種類型中允許重複地選取元素,構成多重集
可重複組合允許同一種元素被多次選取。

需要輸入的數值

  • 物品種類總數(n):可供挑選的不同類別有幾種——例如 3 種冰淇淋口味。
  • 要挑選的物品數量(r):你總共挑選幾次,且同一種類型可以被重複選取。

兩者都以整數輸入,計算機便會立即回傳單一結果:相異多重集合(允許重複的無序選取)的數量。

計算公式

本工具採用標準的重複組合公式:

$$C^{R}(n,r) = \frac{(n + r - 1)!}{r!\,(n - 1)!}$$

程式內部會計算三個階乘——\((n + r - 1)!\)、\(r!\) 與 \((n - 1)!\)——再依公式相除。由於採用精確階乘與整數運算,所得結果是精確的整數計數,而非近似值。

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表示可重複組合的星與隔板排列
隔板法解釋了為何計數等於 \(C(n+r-1, r)\)。

範例演算

假設一家冰淇淋店提供 n = 3 種口味,而你想點一杯有 r = 2 球的冰淇淋,且口味可以重複。代入 n = 3、r = 2:

  • \(n + r - 1 = 3 + 2 - 1 = 4\)
  • $$C(4, 2) = \frac{4!}{2!\cdot 2!} = \frac{24}{2 \cdot 2} = \mathbf{6}$$

因此共有 6 種兩球的搭配方式:AA、BB、CC、AB、AC 與 BC。計算機會立即回傳 6。

常見問題

這和一般的組合有什麼不同?一般組合 \(C(n, r)\) 不允許重複——每個物品最多只能被選一次。而重複組合允許同一種類型被多次挑選,因此公式要改用 \(C(n + r - 1, r)\)。

這裡需要考慮順序嗎?不用。AB 與 BA 視為相同的選取。如果順序有差別,那就要改用排列(permutation)了。

r 可以大於 n 嗎?可以。由於允許重複,你挑選的物品數量可以多於類型的種類數——例如從 3 種口味中挑 5 球完全沒問題,而且會得到更大的計數結果。

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