排列数公式
数学术语
排列数公式就是从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素(被取出的元素各不相同),按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。排列与元素的顺序有关,组合与顺序无关。加法原理和乘法原理是排列和组合的基础。
排列数
从n个不同的元素中任取m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同的元素中取出m(m≤n)个元素的排列数。记作符号 。A是英文arrangement(排列)的第一个大写字母。
例如,从7个不同的元素中任取5个元素的排列数为 ,从10个不同的元素中任取7个元素的排列数为 。
排列数公式
公式
公式A是排列公式,从N个元素取M个进行排列(即排序)。
符号
C:组合数
A:排列数(在旧教材为P)
N:元素的总个数
M:参与选择的元素个数
!:阶乘,如5!=5×4×3×2×1=120
C:Combination 组合
P:Permutation排列 (现在教材为A-Arrangement)
推导过程
求排列数 可以按依次填m个空位来考虑:假定有排好顺序的m个空位,从n个不同元素a1,a2,a3,…,an中任意取m个去填空,一个空位填1个元素,每一种填法就对应1个排列,因此,所有不同填法的种数就是排列数。
填空可分为m个步骤:
第1步,第1位可以从n个元素中任选一个填上,共有n种填法;
第2步,第2位只能从余下的n-1个元素中任选一个填上,共有n-1种填法;
第3步,第3位只能从余下的n-2个元素中任选一个填上,共有n-2种填法;
……
第m步,当前面的m-1个空位都填上后,第m位只能从余下的n-(m-1)个元素中任选一个填上,共有n-m+1种填法。
根据分步计数原理,全部填满m个空位共有n(n-1)(n-2)…(n-m+1)种填法。所以得到公式:
这里n,m∈N*,并且m≤n这个公式叫做排列数公式其中,公式右边第一个因数是n,后面的每个因数都比它前面一个因数少1,最后个因数为n-m+1,共有m个因数相乘。
在14世纪,法国数学家本·热尔松在其代表作《数之书》中证明了n个元素的全排列数n!;1881年,美国数学家温特沃斯在其所著的《代数学基础》中对排列数公式作了证明,所用方法与现行教科书的方法一致,即通过分步乘法计数原理进行证明。1897年,英国数学家鲍尔在其著作《初等代数》中则采用了本·热尔松的证明方法。
基本理论
排列与元素的顺序有关,组合与顺序无关。如231与213是两个排列,2+3+1的和与2+1+3的和是一个组合
两个基本原理是排列和组合的基础
(1)加法原理:做一件事,完成它可以有n类办法,在第一类办法中有m1种不同的方法,在第二类办法中有m2种不同的方法,……,在第n类办法中有mn种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1+m2+m3+…+mn种不同方法。
(2)乘法原理:做一件事,完成它需要分成n个步骤,做第一步有m1种不同的方法,做第二步有m2种不同的方法,……,做第n步有mn种不同的方法,那么完成这件事共有N=m1×m2×m3×…×mn种不同的方法。
这里要注意区分两个原理,要做一件事,完成它若是有n类办法,是分类问题,第一类中的方法都是独立的,因此用加法原理;做一件事,需要分n个步骤,步与步之间是连续的,只有将分成的若干个互相联系的步骤,依次相继完成,这件事才算完成,因此用乘法原理。
这样完成一件事的分“类”和“步”是有本质区别的,因此也将两个原理区分开来。
特点
排列数公式 有以下一些特点:
1.该公式共有m项乘积。
2.在这m项乘积中第一个因数是n,以后各项均比前一项少1,最后一项是n-m+1。
引入阶乘n!以后,排列数公式变形如下:
因此排列数公式还可以写成:
注意:为了保证公式在n=m时成立,特规定0! =1。
参考资料
最新修订时间:2023-09-13 19:06
目录
概述
排列数
排列数公式
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