排列或組合(Permutations or Combinations)?
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*1 = n!,所以不重複排列的公式,就可以簡單的寫為n!,讀作「n階乘」(n-factorial)。
如果說n! 是不重複排列全部抽完的計算方式,那麼如果沒有抽完,又該 ...
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什麼時候用排列(Permutation)?什麼時候用組合(Combination)?如果要簡單的了解的話,可以照下面的法則來作為判斷依據:
如果沒有順序問題,就使用組合
如果有順序問題,就使用排列
換句話說,排列就是「有順序」的組合,應該很容易記吧!
排列Permutation
基本上,排列有兩種,依照重複性來區分:
重複排列–可允許重複的排列可能,例如:333
不重複排列 – 就是不能夠重複出現的排列方式,比如說有三個名次,第一名的就不能再出現在第二名或是第三名,也就是,出現過的就不能再出現一次喔!基本上,座位的抽籤就是種很典型的不重複排列。
重複排列的計算方式很簡單,因為每個東西都可以重複出現,所以不管抽幾次,用來排列的物件數都不會變;假設有n個相異物品,抽取r次,則會出現nr種排列方式。
不重複排列也非常容易理解,假設有n個相異物品,抽取n次,因為物品不能夠重複,所以抽過的物品都不能夠再抽,因此每次抽的物品種類都會減少,變成n*(n-1)*(n-2)*…*1=n!,所以不重複排列的公式,就可以簡單的寫為n!,讀作「n階乘」(n-factorial)。
如果說n!是不重複排列全部抽完的計算方式,那麼如果沒有抽完,又該要如何做計算?數學公式,如果只能應用在單一情況之下,是不完備的,數學家要的不是找到只能用於單一條件下的特定公式,而是希望能夠找到廣泛的一般式,因此我們重新假設有n個相異物品,抽了r次,且r<=n,則排列方式則有 n*(n-1)*(n-2)*…*(n-(r-1))=n!/(n-r)!,所以不重複排列的一般式,我們可以寫成:n!/(n-r)!;而全部抽完就是當r=n時的特別狀況,這樣一來,數學家就可以用一個簡單的公式來解釋不重複排列的各種狀況了!
啊~真是太美好了~(又開始陷入無可救藥的數學陶醉了)
看來,這個公式已經可以簡單的解決我們的排列問題,不過請注意,因為數學論文或是報告當中,能少打一些字就少打一些字,因此數學家往往會用更加簡潔的符號來表示不重複排列,換個寫法,還是要看得懂唷!
為什麼要用P?那還不簡單,排列的英文不就是 Permutation嗎?上面這串公式,可以唸做Pn取r的不重複排列。
組合 Combinations
組合也同樣依照重複性分成重複與不重複兩種(不過請注意,順序怎麼排沒有關係喔!):
重複組合–可允許重複的組合,就像是皮包裡面的零錢,例如:(5,5,5,10,10)
不重複組合 – 樂透號碼最經典了,標準的不重複組合:(2,14,15,27,30,33)
組合有點麻煩,先從不重複組合來談好了,先來看看樂透是怎麼運作的吧!假設有39組樂透號碼(我不清楚實際的樂透數字,舉例而已), 每個號碼都不一樣;抽出6組號碼,不管順序如何,只要你六個數字都符合,你就是幸運的頭彩得主啦!所以,我們根據上面的這段話歸納出不重複組合的計算原則:
假裝它有順序,也就是當成不重複排列來看
扣掉六組相異號碼會產生幾種順序
舉個例來說,123這三個數字,有3*2*1=3! = 6 種排列方式,這在組合數裡面,都只能視為一種喔!也就是說,如果我們使用不重複排列,也就是P(n,r)計算出來的方式,要除以這些順序不同但是數字相同的重複數才是真正的組合數喔!因此,公式就會變成下面這樣:
應該很容易董吧?當然,這種不重複組合也有它的符號,既然剛剛的排列Permutation是P,那麼組合Combination想當然爾就是C囉!簡單來講,就是長成下面這樣:
有搞懂了嗎?沒搞懂樂透是不會中大獎的唷!如果搞懂了,接著我們就要來看看重複組合的部份。
假設今天你去買冰淇淋,80元可以從10種口味當中挑三球,當然,口味可以重複啦!那麼要問的是,這樣一來,可以有幾種冰淇淋的組合? 當然,順序沒有影響喔!
上面這串難以了解的公式,其實網路上有個格板證明,先放在這裡面免得忘掉了,改天想到更好的証明再放上來(原文網址):
例x+y+z=5求x.y.z可能的正整數解有幾組
我們知道這是H(3.2)<=H(3.5-3)先把x.y.z每個至少都有1再開始取
如果要用C來算
即將5分成11111然後加入間格
1^1^1^1^1因要分成3份所以只要在此4個間隔中放入兩個格板
當選的是11^1^11即x=2y=1z=2
而此時便會發現這樣格有一特點
“根本不可能有一份是0″而這正是題目所要求的
所以答案為C(4.2)
故H(3.2)=C(4.2)
H(3.5-3)=C(5-1,3-1)
通解即讓5為n3為m
H(m,n-m)=C(n-1,m-1)
再令m=bn-m=a即n=a+b代入
H(b.a)=C(a+b-1,b-1)=C(a+b-1,a)
我是覺得,應該還有更優雅的證明可以得到重複組合的通式,讓我慢慢想看看吧~Anyway,這就是最關於排列組合的基本公式。
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數學是個充滿美感的東西,它合理的解釋了每個可以用數學解釋的事情,不管是物體的運動還是人性。
它不應該是個跟生活很有距離的知識,相反的,它應該無時無刻的被每個人需要著;數學從來就不可怕,可怕的是不會教數學的老師。
你應該認清,當初讓你害怕數學的理由絕對不是可愛的數字,而是那個講火星話還不准地球人聽不懂的數學老師。
平心靜氣的看待數學,你也許會像我一樣變得迷戀它。
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