排列數公式

數理科學公式

排列數公式就是從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素(被取出的元素各不相同),按照一定的順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列。排列與元素的順序有關,組合與順序無關。加法原理和乘法原理是排列和組合的基礎。

排列


公式P是排列公式,從N個元素取M個進行排列(即排序)。(P是舊用法,現在教材上多用A,即Arrangement)

公式

排列及計算公式 從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素按照一定的順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列;從n個不同元素中取出m(m≤n)個元素的所有排列的個數,叫做從n個不同元素中取出m個元素的排列數,用符號 p(n,m)表示。 (規定0!=1)

符號

1、C-組合數
A-排列數(在舊教材為P)N-元素的總個數
R-參與選擇的元素個數
!-階乘,如5!=5×4×3×2×1=120C-Combination 組合
P-Permutation排列 (現在教材為A-Arrangement)
2、排列組合常見公式
(,a在下,b在上)

推導過程

求排列數 可以按依次填m個空位來考慮:假定有排好順序的m個空位,從n個不同元素a1,a2,a3,…,an中任意取m個去填空,一個空位填1個元素,每一種填法就對應1個排列,因此,所有不同填法的種數就是排列數。
排列數公式
排列數公式
填空可分為m個步驟:
第1步,第1位可以從n個元素中任選一個填上,共有n種填法;
第2步,第2位只能從餘下的n-1個元素中任選一個填上,共有n-1種填法;
第3步,第3位只能從餘下的n-2個元素中任選一個填上,共有n-2種填法;
……
第m步,當前面的m-1個空位都填上后,第m位只能從餘下的n-(m-1)個元素中任選一個填上,共有n-m+1種填法。
根據分步計數原理,全部填滿m個空位共有n(n-1)(n-2)…(n-m+1)種填法。所以得到公式:
這裡n,m∈N,並且m≤n這個公式叫做排列數公式其中,公式右邊第一個因數是n,後面的每個因數都比它前面一個因數少1,最後個因數為n-m+1,共有m個因數相乘。

理論和公式


排列與元素的順序有關,組合與順序無關。如231與213是兩個排列,2+3+1的和與2+1+3的和是一個組合。
(一)兩個基本原理是排列和組合的基礎
(1)加法原理:做一件事,完成它可以有n類辦法,在第一類辦法中有m1種不同的方法,在第二類辦法中有m2種不同的方法,……,在第n類辦法中有mn種不同的方法,那麼完成這件事共有N=m1+m2+m3+…+mn種不同方法.
(2)乘法原理:做一件事,完成它需要分成n個步驟,做第一步有m1種不同的方法,做第二步有m2種不同的方法,……,做第n步有mn種不同的方法,那麼完成這件事共有N=m1×m2×m3×…×mn種不同的方法. 這裡要注意區分兩個原理,要做一件事,完成它若是有n類辦法,是分類問題,第一類中的方法都是獨立的,因此用加法原理;做一件事,需要分n個步驟,步與步之間是連續的,只有將分成的若干個互相聯繫的步驟,依次相繼完成,這件事才算完成,因此用乘法原理. 這樣完成一件事的分“類”和“步”是有本質區別的,因此也將兩個原理區分開來.
(二)排列和排列數
(1)排列:從n個不同元素中,任取m(m≤n)個元素,按照一定的順序排成一列,叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個排列.
從排列的意義可知,如果兩個排列相同,不僅這兩個排列的元素必須完全相同,而且排列的順序必須完全相同,這就告訴了我們如何判斷兩個排列是否相同的方法.
(2)排列數公式:從n個不同元素中取出m(m≤n)個元素的所有排列
當m=n時,為全排列Pnn=n(n-1)(n-2)…3·2·1=n!

特點


排列數公式 有以下一些特點:
1.該公式共有m項乘積。
2.在這m項乘積中第一個因數是n,以後各項均比前一項少1,最後一項是n-m+1。
引入階乘n!以後,排列數公式變形如下:
因此排列數公式還可以寫成:
注意:為了保證公式在n=m時成立,特規定0! =1。