什麼是重複排列?
重複排列是指從 n 個不同的項目中選取 r 個,且每個項目都可以重複使用任意次數時,所能組成的有序排列總數。由於順序會影響結果、又允許重複,數量會迅速暴增——它遵循一個簡單的指數法則:$$P = n^{r}$$
如何使用本計算機
請輸入兩個數值:n 代表可供選擇的不同項目數(例如 0~9 共 10 個數字),r 代表要選取或填入的位置數(例如一組 4 位數的 PIN 密碼)。計算機會立即算出 \(n^{r}\),也就是所有可能有序排列的總數。
公式解析
r 個位置中的每一個,都可以獨立地由 n 個項目中的任何一個來填入。根據乘法原理,這些選擇彼此相乘:\(n \times n \times \dots \times n\)(共 r 次)= \(n^{r}\)。這與「不可重複的排列」(\(n!/(n-r)!\))不同,後者每個項目只能使用一次。
實例演算
用 0~9 的數字可以組成多少組 4 位數的 PIN 密碼?此時 \(n = 10\)、\(r = 4\),所以 $$P = 10^{4} = 10{,}000$$ 組可能的密碼。同樣地,用 26 個英文字母組成 3 個字元的密碼,則有 \(26^{3} = 17{,}576\) 種組合。
常見問題
什麼時候該用「可重複」?只要同一個項目可以出現超過一次,就適用,例如 PIN 中的數字、密碼中的字元,或擲骰子的點數。
如果 r = 0 會怎樣?依照慣例 \(n^{0} = 1\)——剛好有一種排列(即空的選取)。
這和組合有什麼不同?組合不考慮順序,而排列會把每一種順序分開計算,因此總數會更大。