这个计算器能做什么
它回答的是组合数学中最核心的问题:从 n 个互不相同的对象中选取或排列 r 个元素,一共有多少种方法?工具覆盖由两个"是否"决定的四种样本抽取情形——是否在意顺序、是否允许重复——同时还包含几个独立计数:阶乘、偶排列与奇排列,以及圆排列。所有结果都是无量纲的"种数",因此不涉及任何单位或换算。
四种样本抽取情形
组合(不计顺序、不可重复):$$ {}_nC_r = \frac{n!}{r!\,(n-r)!} $$排列(计顺序、不可重复):$$ {}_nP_r = \frac{n!}{(n-r)!} $$可重复组合(不计顺序、可重复):$$ \text{CR}(n,r) = C(n+r-1,\, r) $$可重复排列(计顺序、可重复):$$ \text{PR}(n,r) = n^r $$对于不可重复的两种情形,若 \(r\) 大于 \(n\),结果为 0——因为你不可能选出比现有数量更多的对象。
独立计数
阶乘 \(n! = n(n-1)\cdots 2\cdot 1\),约定 \(0! = 1\)。偶排列 \(= n!/2\)(当 \(n \ge 2\) 时),即交错群的阶。奇排列 \(= n!/2\)(当 \(n \ge 2\) 时),否则为 0。圆排列 \(= (n-1)!\),表示 \(n\) 个对象围成一圈时的不同排法数,其中旋转后相同的排列视为同一种。
使用方法
输入集合大小 \(n\) 和样本大小 \(r\),选择一种抽取类型,即可读出方法数。那些不需要 \(r\) 的模式(阶乘、偶排列、奇排列、圆排列)只会用到 \(n\)。
示例演算
从 10 名选手中选出 3 名获奖者,不区分名次:选择"组合",令 \(n = 10\)、\(r = 3\)。结果为 $$ C(10,3) = \frac{10\cdot 9\cdot 8}{3\cdot 2\cdot 1} = \frac{720}{6} = 120 $$如果区分名次(金、银、铜牌),则改用"排列",得到 $$ P(10,3) = 10\cdot 9\cdot 8 = 720 $$
常见问题
什么时候用组合,什么时候用排列?当选取的先后顺序无关紧要时用组合(比如组建一个委员会);当顺序会影响结果时用排列(比如名次、密码)。
"可重复"是什么意思?指取出一个对象后又把它放回去,于是同一个对象可以被再次选中——适用于有放回的抽样。
为什么结果很大时可能丢失精度?计数会以阶乘速度急剧增长,可能超出浮点数的精确表示范围;当 \(n\) 和 \(r\) 都很大时,请把显示的整数视为一个接近的近似值。