
【計】 factorial function
factorial
【計】 factorial
function
【計】 F; FUNC; function
階乘函數(factorial function)是數學中用于描述正整數連乘積的特殊函數,定義為所有小于等于該數的正整數之積。其數學表達式為: $$ n! = prod_{k=1}^n k quad (n in mathbb{N}^+) $$ 例如,$5! = 5 times 4 times 3 times 2 times 1 = 120$,且規定$0! = 1$以保持組合數學公式的普遍適用性。
從遞歸關系角度看,階乘函數滿足遞推公式: $$ n! = n times (n-1)! quad (n ge 1) $$ 這一特性使其在算法設計(如遞歸程式)和離散數學問題分析中具有重要價值。
在應用層面,階乘函數是排列組合的核心工具。例如,從$n$個元素中選取$k$個的排列數可表示為$P(n,k) = frac{n!}{(n-k)!}$。該函數還廣泛存在于概率論、統計學及物理學的玻色-愛因斯坦分布模型中。
Gamma函數是階乘在複數域的推廣,滿足$Gamma(n) = (n-1)!$($n$為正整數),這一擴展由歐拉于18世紀提出,現已成為特殊函數理論的重要組成部分。
參考來源:
階乘函數是數學中的基本概念,用符號“$n!$”表示。其定義為所有小于或等于$n$的正整數的乘積,具體可表示為:
$$ n! = n times (n-1) times (n-2) times cdots times 2 times 1 $$
基本定義
例如:
$5! = 5 times 4 times 3 times 2 times 1 = 120$,
$3! = 3 times 2 times 1 = 6$。
特殊值
遞歸定義
階乘可通過自身遞歸表達:
$$
n! =
begin{cases}
1 & text{當 } n=0 text{ 或 } n=1,
n times (n-1)! & text{當 } n > 1.
end{cases}
$$
應用場景
增長特性
階乘函數增長極快,遠超指數函數。例如:
$10! = 3,628,800$,而$20!$已超過$2.4 times 10^{18}$。
實際計算大數階乘時,常使用斯特林公式近似:
$$
n! approx sqrt{2pi n} left( frac{n}{e} right)^n
$$
若需具體應用案例或更深入的數學推導,可進一步說明!
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