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輸入計算

數學公式

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結果

可重複排列(nΠr)
125
種有序排列
公式 nΠr = n^r
n(相異物件數) 5
r(填入的位置數) 3
近似值 125

什麼是可重複排列?

可重複排列計算的是:從 n 個相異物件中挑選,填滿 r 個有序的位置,而每個物件都可以重複使用的方法數,記作 \({}^{n}\Pi_{r}\)。由於順序有差別、又允許重複,因此每一個位置都是從全部 n 個物件中獨立挑選一次。這屬於純粹的數學概念,全世界的算法都完全相同。

從 n 個項中進行有序選擇的樹狀圖,每個項都可以重複
r 個位置中的每一個都從 n 個項中獨立填入,因此項可以重複。

計算公式

排列的總數就是 n 的 r 次方:

$$ {}^{n}\Pi_{r} = \text{n}^{\,\text{r}} $$

這可由乘法原理推導而來:第一個位置有 n 種選擇,第二個位置同樣有 n 種選擇(因為允許重複),以此類推到全部 r 個位置,於是得到 \(n \times n \times \ldots \times n = n^{r}\)。

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r 個方格的序列,每格有 n 種選擇,相乘在一起
r 個位置每個都有 n 種選擇,總數為 n 自乘 r 次:\(n^r\)。

如何使用本計算器

輸入 n(可用的相異物件數量)與 r(要填滿的位置數,也就是每個有序序列的長度)。兩者都必須是非負整數。由於允許重複,r 可以比 n 還大。本計算器採用任意精度運算,會回傳精確的整數結果,因此即使是非常龐大的數值也能完整顯示。

範例演算

當 \(n = 5\) 個相異物件、\(r = 3\) 個位置時:$$ {}^{n}\Pi_{r} = 5^{3} = 5 \times 5 \times 5 = 125 $$也就是說,從 5 個物件中可重複地取出,長度為 3 的有序序列共有 125 種。再看另一個例子:\(n = 2\)、\(r = 10\),得到 \(2^{10} = 1024\),這正是長度為 10 的二進位字串的總數。

常見問題

這和 nPr 有什麼不同?一般「不可重複」的排列使用 \({}^{n}P_{r} = n!/(n-r)!\),每個物件最多只能用一次。本工具允許重複,因此採用 \(n^{r}\)。

如果 r = 0 會怎樣?\({}^{n}\Pi_{0} = n^{0} = 1\),代表唯一的「空排列」。依照標準的組合學慣例,此處連 \(0^{0} = 1\) 也成立。

如果 n = 0 且 r ≥ 1 呢?結果為 0,因為從空集合中沒有任何物件可以填入位置。

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