什么是可重复排列?
可重复排列(也叫有重复的排列)用来计算:当每次选取后都把元素放回,再进行下一次选取时,能组成多少种有序的排列。由于元素可以重复出现、且顺序不同就算不同结果,因此 \(r\) 个位置中的每一个都有完整的 \(n\) 种选择。排列总数即为 $$P = n^r$$
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,r 表示要填入的位置数(即选取次数)。计算器会立即算出 n 的 r 次幂,并显示所有可能的有序排列总数。
公式详解
这个公式来自乘法原理。第一个位置有 n 种选择;由于元素会被放回,第二个位置仍有 n 种选择,以此类推,r 个位置都是如此。把它们相乘即得 \(n \times n \times \dots \times n\)(共 r 个)\(= n^r\)。这与不可重复的排列不同——在不可重复的情况下,每选一次就会减少一个可选元素。
实例演算
一个 4 位数字 PIN 码使用数字 0–9,且数字可以重复。此时 \(n = 10\)、\(r = 4\),所以 $$P = 10^4 = 10{,}000$$ 种可能的 PIN 码。同理,从 26 个小写字母中取 3 个字符(允许重复)组成密码,则有 \(26^3 = 17{,}576\) 种组合。
常见问题
它和组合有什么区别?组合不考虑顺序,而排列要考虑顺序。“AB”和“BA”是两种不同的排列,但属于同一个组合。
如果 r 比 n 大怎么办?在可重复的情况下完全没问题——因为每个元素都能反复使用,所以选取次数可以多于不同元素的个数,例如 \(2^5 = 32\)。
\(n^0\) 等于多少?任何非零的 n 的 0 次幂都等于 1:什么都不选恰好只有一种方式(即空排列)。