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输入计算

数学公式

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结果

偶排列数量
60
元素个数(n) 5
总排列数 120
奇排列数 60

什么是偶排列计算器?

偶排列计算器能告诉你,对于含有 n 个互不相同元素的集合,一共存在多少个偶排列。在群论中,如果一个排列可以表示为偶数个对换(即两个元素互换)的乘积,它就是"偶排列";若需要奇数个对换,则是"奇排列"。对于任何含两个或更多元素的集合,所有排列中恰好有一半是偶排列,另一半是奇排列。本工具能瞬间算出偶排列的数量,同时还会给出总排列数和奇排列数,方便你对照参考。

使用方法

计算器只有一个输入框:

  • 元素个数(n)——输入一个正整数,表示集合中元素的数量。数值必须不超过 100,000。

提交后,工具会返回总排列数(\(n!\))、偶排列的数量以及奇排列的数量。如果你输入的是非正数、超过 100,000 的数值,或者不是整数,系统会直接给出清晰的错误提示。

公式详解

偶排列的数量为:

$$E_n = \frac{n!}{2}$$

这里的 n!(n 的阶乘)是从 1 到 n 所有整数的乘积,也就是把 n 个不同元素排成一列的全部方式总数。由于偶排列和奇排列恰好把对称群平分为两半,因此把总数除以 2 就得到偶排列的数量。计算器还会用 \(n! - (n!/2)\) 来计算奇排列数,结果与偶排列数完全相同——正好印证了"对半平分"这一性质。程序内部采用 BigInteger(大整数)运算,因此即使阶乘非常庞大也不会发生溢出。

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示意图展示所有 n 的阶乘个排列的集合被分成偶排列和奇排列两个相等的部分
全部 \(n!\) 个排列均分为偶排列和奇排列,所以一半是偶排列。

实例演算

假设 n = 4。总排列数为 \(4! = 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24\)。偶排列数为:

$$\frac{24}{2} = \mathbf{12}$$

因此,含 4 个元素的集合有 12 个偶排列和 12 个奇排列。这 12 个偶排列构成交错群 A₄。再看 n = 5,\(5! = 120\),所以共有 60 个偶排列(即交错群 A₅)。

扁平的树状示意图,展示将三个元素的一种排序变为另一种排序的对换
偶排列通过偶数次两两对换得到。

常见问题

为什么答案永远恰好是 n! 的一半?对于任何 \(n \geq 2\),给每个排列乘上同一个对换,都会把偶排列变成一个对应的奇排列,反之亦然,从而形成完美的一一对应。这就保证了两者数量相等。

n = 1 时会怎样?只有一个元素时,仅存在恒等排列,它属于偶排列。但按公式 \(n!/2 = 1/2\),在整数运算中会向下取整为 0,所以请注意:n = 1 在纯数学中是一个特殊的边界情形。

输入有上限吗?有。为保证计算快速稳定,输入必须是不超过 100,000 的正整数。

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