階乘函式

階乘函式

一個正整數的階乘(英語:factorial)是所有小於及等於該數的正整數的積,並且有0的階乘為1。自然數n的階乘寫作n!。1808年,基斯頓·卡曼引進這個表示法。

基本信息

定義

一個正整數的 階乘(英語: factorial)是所有小於及等於該數的正整數的積,並且有0的階乘為1。自然數n的階乘寫作n!。1808年,基斯頓·卡曼引進這個表示法。

階乘函式 階乘函式

亦即n!=1×2×3×...×n。階乘亦可以遞歸方式定義:0!=1,n!=(n-1)!×n。

階乘亦可定義於整個實數(負整數除外),其與伽瑪函式的關係為:

階乘函式 階乘函式
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n!可質因子分解為 ,如6!=2×3×5。

計算

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計算n!時,當n不太大時,普通的科學計算機都可以計算,能夠處理不超過 數值的計算機可以計算至69!。

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當n很大時,可以用斯特林公式估計:

更精確的估計是:

階乘函式 階乘函式
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其中

變化

定義擴展

階乘的定義可推廣到複數,其與伽瑪函式的關係為:

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伽瑪函式滿足 。

遞進/遞降階乘

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遞進階乘:

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遞降階乘:

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雙階

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表示雙階乘,其定義為:

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廣義的雙階乘

無視上述定義的n!!因為即使值的N,雙階乘為奇數可擴展到最實數和複數z的注意到,當z是一個正的奇數則:

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z!!定義為所有複數除負偶數。

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使用它的定義,半徑為R的n維超球其體積可表示為: n=1,3,5,... n=2,4,6,...

多重階乘

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被稱為n的k重階乘,定義為:

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廣義的多重階乘

能將 多重階乘推廣到複數(甚至是四元數):

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hyper階乘

hyper階乘(hyperfactorial有時譯作 過度階乘)寫作H(n),其定義為:

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hyper階乘和階乘差不多,但產生更大的數。hyper階乘的增長速度卻並非跟一般階乘在大小上相差很遠。 前幾項的hyper階乘為:

1,4,108, 27648, 86400000, ...

超級階乘

1995年,尼爾·斯洛恩和西蒙·普勞夫定義了超級階乘(superfactorial)為首n個階乘的積。一般來說

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自然數階冪

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階冪也稱 疊冪或者 重冪記作 (感嘆號!寫在自然數的右上角),它的定義是將自然數1至n的數由大到小作冪指數重疊排列,數學定義如下:

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其中n ≥ 1,前幾項的重冪數為:

1 , 2 , 9 , 262144 , ...

第5個重冪數是一個有183231位阿拉伯數字組成的超大自然數。

二次階冪:

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相應地,m次階冪定義如下:

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其中n,m≥1,且n,m。

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