
【计】 factorial function
factorial
【计】 factorial
function
【计】 F; FUNC; function
阶乘函数(factorial function)是数学中用于描述正整数连乘积的特殊函数,定义为所有小于等于该数的正整数之积。其数学表达式为: $$ n! = prod_{k=1}^n k quad (n in mathbb{N}^+) $$ 例如,$5! = 5 times 4 times 3 times 2 times 1 = 120$,且规定$0! = 1$以保持组合数学公式的普遍适用性。
从递归关系角度看,阶乘函数满足递推公式: $$ n! = n times (n-1)! quad (n ge 1) $$ 这一特性使其在算法设计(如递归程序)和离散数学问题分析中具有重要价值。
在应用层面,阶乘函数是排列组合的核心工具。例如,从$n$个元素中选取$k$个的排列数可表示为$P(n,k) = frac{n!}{(n-k)!}$。该函数还广泛存在于概率论、统计学及物理学的玻色-爱因斯坦分布模型中。
Gamma函数是阶乘在复数域的推广,满足$Gamma(n) = (n-1)!$($n$为正整数),这一扩展由欧拉于18世纪提出,现已成为特殊函数理论的重要组成部分。
参考来源:
阶乘函数是数学中的基本概念,用符号“$n!$”表示。其定义为所有小于或等于$n$的正整数的乘积,具体可表示为:
$$ n! = n times (n-1) times (n-2) times cdots times 2 times 1 $$
基本定义
例如:
$5! = 5 times 4 times 3 times 2 times 1 = 120$,
$3! = 3 times 2 times 1 = 6$。
特殊值
递归定义
阶乘可通过自身递归表达:
$$
n! =
begin{cases}
1 & text{当 } n=0 text{ 或 } n=1,
n times (n-1)! & text{当 } n > 1.
end{cases}
$$
应用场景
增长特性
阶乘函数增长极快,远超指数函数。例如:
$10! = 3,628,800$,而$20!$已超过$2.4 times 10^{18}$。
实际计算大数阶乘时,常使用斯特林公式近似:
$$
n! approx sqrt{2pi n} left( frac{n}{e} right)^n
$$
若需具体应用案例或更深入的数学推导,可进一步说明!
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