什麼是組合計算機?
這個工具用來計算:當順序無關緊要時,從 n 個項目中挑出 r 個,總共能組成多少種不同的組合。組合數寫作 \(C(n, r)\),也就是俗稱的「n 取 r」。從樂透中獎機率、撲克牌型,到委員會人選、各種機率問題,處處都能見到它的身影。
如何使用
輸入可挑選的項目總數(n),再輸入你想選出的數量(r)。計算機會回傳 \(C(n, r)\),也就是不計順序的選法總數;同時也會列出 \(P(n, r)\),即計入順序的排列總數,方便你對照比較。如果 r 大於 n,結果會是 0,因為你不可能選出比現有項目還多的數量。
公式解析
組合公式為 $$C(n, r) = \frac{n!}{r!\,(n - r)!}$$。其中 \(n!\)(讀作「n 階乘」)是從 1 乘到 n 的所有正整數連乘積。除以 \(r!\) 是為了去除重複的排序(因為組合不分順序),而除以 \((n - r)!\) 則是處理沒被選中的那些項目。排列則使用 $$P(n, r) = \frac{n!}{(n - r)!}$$,由於它保留順序,所以算出來的數目會更多:$$P(n, r) = C(n, r) \times r!$$。
範例演算
從 5 個人當中,可以組成幾組 2 人小隊?$$C(5, 2) = \frac{5!}{2!\,(3!)} = \frac{120}{2 \cdot 6} = \frac{120}{12} = 10$$。也就是說,共有 10 種配對方式。相對地,\(P(5, 2) = \frac{5!}{3!} = 20\),因為此時順序有意義(例如先選隊長、再選副隊長就算不同)。
常見問題
組合與排列有什麼差別?組合不分順序(\(\{A, B\} = \{B, A\}\));排列則計入順序(\(\{A, B\} \neq \{B, A\}\))。
\(C(n, 0)\) 等於多少?永遠是 1 —— 因為「什麼都不選」剛好只有一種方式。
r 可以等於 n 嗎?可以。\(C(n, n) = 1\),代表把整組全部取走的唯一方式。