這個計算機的功能
本工具可在一段 x 範圍內,為四種相關量之一建立數值表並繪製折線圖:階乘 x!、其自然對數 ln(x!)、雙階乘 x!!,或其自然對數 ln(x!!)。這純粹是數學運算,在任何地方的結果都完全相同,不涉及任何單位或各國規則。
使用方法
先從下拉選單挑選要計算的函數,接著輸入範圍的起點(Range x from)、終點(Range x to)以及增量(Increment,即步長)。系統會依序產生 \(x =\) 起點、起點+步長、起點+2×步長…直到包含上界為止的每一列。增量必須大於零,且為了讓表格保持易讀,最多只產生 101 列。
公式說明
階乘是 \(1\cdot 2\cdot 3\cdots x\) 的連乘積,並規定 \(0! = 1\)。為了處理極大數值與繪製連續曲線,本工具改以伽瑪函數計算,即 $$x! = \Gamma(x+1) = \prod_{k=1}^{x} k$$ 而對數則採用對數伽瑪函數 $$\ln(x!) = \ln\Gamma(x+1)$$ 如此一來再龐大的數字也不會溢位。雙階乘則是每隔一項相乘: $$x!! = x\,(x-2)\,(x-4)\cdots$$ 例如 \(6!! = 6\cdot 4\cdot 2 = 48\),而 \(5!! = 5\cdot 3\cdot 1 = 15\)。基本情形為 \(0!! = 1\)、\(1!! = 1\) 與 \((-1)!! = 1\)。負整數會使階乘無定義(伽瑪函數在這些點有極點),因此那些列會顯示「undefined」(未定義)。其對數形式為 \(\ln(x!!) = \ln\!\big(x\,(x-2)\,(x-4)\cdots\big)\)。
實例演算
選擇 \(x!\),範圍 0 到 6、步長 1,會得到七列:\(0!=1\)、\(1!=1\)、\(2!=2\)、\(3!=6\)、\(4!=24\)、\(5!=120\)、\(6!=720\)。改選 \(\ln(x!)\) 並取 \(x=6\),則 $$\ln(720) \approx 6.5793$$ 而 \(\ln(x!!)\) 在 \(x=5\) 時為 $$\ln(15) \approx 2.7081$$
常見問題
x 可以是分數嗎?可以。非整數的引數會採用以伽瑪函數為基礎的連續形式,因此曲線會平滑連續。
為什麼某一列顯示「infinity」(無限大)?階乘的成長速度極快(\(70! \approx 1.2\times 10^{100}\));當數值超出雙精度浮點數可表示的範圍時,就會標示為無限大——此時請改用 ln 版本,其結果仍會保持有限值。
為什麼上限是 101 列?這是為了避免表格過於龐大;若超出,請縮小範圍或加大步長以符合限制。