什么是可重复排列?
可重复排列是指:从 n 个不同元素中选取 r 个,且每个元素可以被无限次重复使用时,能组成的有序排列总数。由于既要考虑顺序、又允许重复,结果增长得非常快——它遵循简单的幂次法则 \(P = n^{r}\)。
如何使用本计算器
只需输入两个数值:n 表示可供选择的不同元素个数(例如 0–9 这 10 个数字),r 表示要选取或要填入的位数(例如一个 4 位数的 PIN 码)。计算器会立即返回 \(n^{r}\),也就是所有可能的有序排列总数。
公式详解
r 个位置中的每一个,都可以独立地从 n 个元素中任选其一。根据乘法原理,各位置的选择数相乘:\(n \times n \times \dots \times n\)(共 r 个)\(= n^{r}\)。这与不可重复排列(\(n!/(n-r)!\))不同,后者每个元素只能使用一次。
主公式为:
$$P = n^{r}$$
实例演算
用 0–9 的数字能组成多少种 4 位 PIN 码?此时 n = 10、r = 4,所以 $$P = 10^{4} = 10{,}000$$ 种 PIN 码。同理,用 26 个字母组成的 3 位密码,共有 \(26^{3} = 17{,}576\) 种组合。
常见问题
什么时候该用可重复排列? 只要某个元素可能出现不止一次,就该使用它,比如 PIN 码中的数字、密码中的字符,或多次掷骰子的结果。
如果 r = 0 会怎样? 按惯例 \(n^{0} = 1\)——恰好存在一种排列(即空选取)。
它与组合有什么区别? 组合不考虑顺序,而排列会把每一种顺序分别计数,因此得到的总数更大。