n!
0
1
1
1
2
2
3
6
4
24
5
120
6
720
7
5040
8
40
320
Bạn đang đọc: Giai thừa – Wikipedia tiếng Việt
9
362880
10
3628800
15
1307674368000
20
2432902008176640000
25
15511210043×1025
50
30414093202×1064
70
11978571670×10100
100
93326215444×10157
171
12410180702×10309
450
17333687331×101000
1000
40238726008×102567
3249
64123376883×1010000
10000
28462596809×1035659
25206
12057034382×10100000
100000
28242294080×10456573
205023
25038989317×101000004
1000000
82639316883×105565708
10
248
Xem thêm: KOL (marketing) – Wikipedia tiếng Việt
383838×1098
10
10000000000×10100
10000000000×10100
10
99565705518×10101
17976931349×10308
10
55336665775×10310
Các giá trị trên được tính bởi OEIS.
Trong toán học, giai thừa là một toán tử một ngôi trên tập hợp các số tự nhiên. Cho n là một số tự nhiên dương,”n giai thừa“, ký hiệu n! là tích của n số tự nhiên dương đầu tiên.
-
- n! = 1.2.3….n
- VD: 4! = 1.2.3.4 = 24
- 8! = 1.2.3…..7.8 = 40 320
Đặc biệt, với n = 0, người ta quy ước 0! = 1.
Ký hiệu n! được dùng lần đầu bởi Christian Kramp vào năm 1808.
Giai thừa phổ biến trong các phép toán tổ hợp – xác suất
Mục lục nội dung
Định nghĩa đệ quy[sửa|sửa mã nguồn]
Ta hoàn toàn có thể định nghĩa đệ quy ( quy nạp ) n ! như sau
- 0! = 1
- (n + 1)! =n! × (n + 1) với n> 0
Một số đặc thù của giai thừa[sửa|sửa mã nguồn]
- Giai thừa có tốc độ tăng nhanh hơn hàm mũ nhưng chậm hơn hàm mũ hai tầng (abc) có cùng cơ số và mũ.
- log a ( n ! ) = ∑ x = 1 n log a ( x ). { \ displaystyle \ log _ { a } { ( n ! ) } = \ sum _ { x = 1 } ^ { n } \ log _ { a } ( x ). }
- ∫ 1 n log x d x ≤ ∑ x = 1 n log x ≤ ∫ 0 n log ( x + 1 ) d x { \ displaystyle \ int _ { 1 } ^ { n } \ log x \, dx \ leq \ sum _ { x = 1 } ^ { n } \ log x \ leq \ int _ { 0 } ^ { n } \ log ( x + 1 ) \, dx }
- n log ( n e ) + 1 ≤ log n ! ≤ ( n + 1 ) log ( n + 1 e ) + 1. { \ displaystyle n \ log \ left ( { \ frac { n } { e } } \ right ) + 1 \ leq \ log n ! \ leq ( n + 1 ) \ log \ left ( { \ frac { n + 1 } { e } } \ right ) + 1. }
- e ( n e ) n ≤ n ! ≤ e ( n + 1 e ) n + 1. { \ displaystyle e \ left ( { \ frac { n } { e } } \ right ) ^ { n } \ leq n ! \ leq e \ left ( { \ frac { n + 1 } { e } } \ right ) ^ { n + 1 }. }
- n ! ≈ 2 π n ( n e ) n. { \ displaystyle n ! \ approx { \ sqrt { 2 \ pi n } } \ left ( { \ frac { n } { e } } \ right ) ^ { n }. }Stirling).
- n ! > 2 π n ( n e ) n. { \ displaystyle n ! > { \ sqrt { 2 \ pi n } } \ left ( { \ frac { n } { e } } \ right ) ^ { n }. }ln ( n ! ) ≈ n ln ( n ) − n + ln ( n ( 1 + 4 n ( 1 + 2 n ) ) ) 6 + ln ( π ) 2. { \ displaystyle \ ln ( n ! ) \ approx n \ ln ( n ) – n + { \ frac { \ ln ( n ( 1 + 4 n ( 1 + 2 n ) ) ) } { 6 } } + { \ frac { \ ln ( \ pi ) } { 2 } }. }
Đây là công thức ước đạt của Srinivasa Ramanujan .
Các hệ thức sử dụng ký hiệu giai thừa[sửa|sửa mã nguồn]
- Công thức tính số tổ hợp:
-
C
n
k
=
n
!k
!
(
n
−
k
)
!(
0
< k ≤ n ) {\displaystyle C_{n}^{k}={\frac {n!}{k!(n-k)!}}(0
- Công thức tính số chỉnh hợp:
-
A
n
k
=
n
!(
n
−
k
)
!(
0
< k ≤ n ) {\displaystyle A_{n}^{k}={\frac {n!}{(n-k)!}}(0
Mở rộng cho tập số rộng hơn[sửa|sửa mã nguồn]
Theo công thức đệ quy nói trên, thì ta có 0 ! = 1, còn những giai thừa của số âm không sống sót. Như vậy giai thừa trên tập số nguyên đã xử lý xong .Một yếu tố được đặt ra : phải lan rộng ra giai thừa cho tập số rộng hơn. Nhưng làm thế nào ?
Công thức Gamma[sửa|sửa mã nguồn]
Là công thức mang tên một chữ cái Hy Lạp do nhà toán học Pháp, Adrien-Marie Legendre đề ra. Hàm số này có dạng sau :
- Γ ( z ) = ∫ 0 ∞ t z − 1 e − t d t { \ displaystyle \ Gamma ( z ) = \ int _ { 0 } ^ { \ infty } t ^ { z-1 } e ^ { – t } \, { \ rm { d } } t }
Bằng giải pháp tích phân từng phần ta có được :
- Γ ( z + 1 ) = z Γ ( z ). { \ displaystyle \ Gamma ( z + 1 ) = z \, \ Gamma ( z ) \ ,. }
Khi đó ta có :
- z ! = Γ ( z + 1 ). { \ displaystyle z ! = \ Gamma ( z + 1 ). \, }
Sau này Euler và Weierstrass đã biến hóa lại thành :
- Γ ( z ) = lim n → ∞ n z n ! ∏ k = 0 n ( n + k ) { \ displaystyle \ Gamma ( z ) \ = \ lim _ { n \ to \ infty } { \ frac { n ^ { z } n ! } { \ prod _ { k = 0 } ^ { n } ( n + k ) } } }
Tính chất quan trọng nhất của nó đã được chính Euler chứng tỏ, đó là :
- Γ ( z ) Γ ( 1 − z ) = π sin ( π z ) { \ displaystyle \ Gamma ( z ) \ \ Gamma ( 1 – z ) \ = { \ frac { \ pi } { \ sin ( { \ pi } z ) } } }
Thay z = 50% ta thu được :
- Γ ( 1 2 ) = π { \ displaystyle \ Gamma \ left ( { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) \ = { \ sqrt { \ pi } } }
Một công thức khác cũng không kém phần quan trọng là :
- Γ ( z ) Γ ( z + 1 m ) Γ ( z + 2 m ) ⋯ Γ ( z + m − 1 m ) = ( 2 π ) ( m − 1 ) / 2 m 1 / 2 − m z Γ ( m z ). { \ displaystyle \ Gamma ( z ) \ ; \ Gamma \ left ( z + { \ frac { 1 } { m } } \ right ) \ ; \ Gamma \ left ( z + { \ frac { 2 } { m } } \ right ) \ cdots \ Gamma \ left ( z + { \ frac { m-1 } { m } } \ right ) = ( 2 \ pi ) ^ { ( m-1 ) / 2 } \ ; m ^ { 50% – mz } \ ; \ Gamma ( mz ) \ ,. }
Hai công thức dưới đây là do Gauss chứng tỏ :
- Γ ( 1 2 + n ) = ( 2 n ) ! 4 n n ! π = ( 2 n − 1 ) ! ! 2 n π = π ⋅ [ ( n − 1 2 n ) n ! ] { \ displaystyle \ Gamma \ left ( { \ frac { 1 } { 2 } } + n \ right ) = { ( 2 n ) ! \ over 4 ^ { n } n ! } { \ sqrt { \ pi } } = { \ frac { ( 2 n – 1 ) ! ! } { 2 ^ { n } } } \, { \ sqrt { \ pi } } = { \ sqrt { \ pi } } \ cdot \ left [ { n – { \ frac { 1 } { 2 } } \ choose n } n ! \ right ] }
- Γ ( 1 2 − n ) = ( − 4 ) n n ! ( 2 n ) ! π = ( − 2 ) n ( 2 n − 1 ) ! ! π = π / [ ( − 1 2 n ) n ! ] { \ displaystyle \ Gamma \ left ( { \ frac { 1 } { 2 } } – n \ right ) = { ( – 4 ) ^ { n } n ! \ over ( 2 n ) ! } { \ sqrt { \ pi } } = { \ frac { ( – 2 ) ^ { n } } { ( 2 n – 1 ) ! ! } } \, { \ sqrt { \ pi } } = { \ sqrt { \ pi } } / \ left [ { – { \ frac { 1 } { 2 } } \ choose n } n ! \ right ] }
Giai thừa với số thực[sửa|sửa mã nguồn]
Giai thừa với số thực .Theo công thức tương ứng giữa giai thừa với công thức Gamma, những nhà toán học đã đề ra công thức Pi có dạng sau :
- z ! = Π ( z ) = Γ ( z + 1 ). { \ displaystyle z ! = \ Pi ( z ) = \ Gamma ( z + 1 ) \ ,. }
Như vậy :
- ( − 0, 5 ) ! = Π ( − 1 2 ) = Γ ( 1 2 ). { \ displaystyle ( – 0,5 ) ! = \ Pi \ left ( – { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) = \ Gamma \ left ( { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) \ ,. }
- ( n − 0, 5 ) ! = Π ( n − 1 2 ) = Γ ( n + 1 2 ). { \ displaystyle ( n-0, 5 ) ! = \ Pi \ left ( n – { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) = \ Gamma \ left ( n + { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) \ ,. }
- ( − n − 0, 5 ) ! = Π ( − n − 1 2 ) = Γ ( − n + 1 2 ). { \ displaystyle ( – n-0, 5 ) ! = \ Pi \ left ( – n – { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) = \ Gamma \ left ( – n + { \ frac { 1 } { 2 } } \ right ) \ ,. }
Ví dụ :
- Γ ( 4.5 ) = 3.5 ! = Π ( 3.5 ) = 1 2 ⋅ 3 2 ⋅ 5 2 ⋅ 7 2 π = 8 ! 4 4 4 ! π = 105 16 π ≈ 11.63. { \ displaystyle \ Gamma \ left ( 4.5 \ right ) = 3.5 ! = \ Pi \ left ( 3.5 \ right ) = { 1 \ over 2 } \ cdot { 3 \ over 2 } \ cdot { 5 \ over 2 } \ cdot { 7 \ over 2 } { \ sqrt { \ pi } } = { 8 ! \ over 4 ^ { 4 } 4 ! } { \ sqrt { \ pi } } = { 105 \ over 16 } { \ sqrt { \ pi } } \ approx 11.63. }
- Γ ( − 2.5 ) = ( − 3.5 ) ! = Π ( − 3.5 ) = 2 − 1 ⋅ 2 − 3 ⋅ 2 − 5 π = ( − 4 ) 3 3 ! 6 ! π = − 8 15 π ≈ − 0.9453. { \ displaystyle \ Gamma \ left ( – 2.5 \ right ) = ( – 3.5 ) ! = \ Pi \ left ( – 3.5 \ right ) = { 2 \ over – 1 } \ cdot { 2 \ over – 3 } \ cdot { 2 \ over – 5 } { \ sqrt { \ pi } } = { ( – 4 ) ^ { 3 } 3 ! \ over 6 ! } { \ sqrt { \ pi } } = – { 8 \ over 15 } { \ sqrt { \ pi } } \ approx – 0.9453. }
Giai thừa với số phức[sửa|sửa mã nguồn]
Đồ thị đường đồng mức của hàm giai thừa biến phức .Công thức chính để tính giai thừa trong trường hợp này là ước đạt Laurent :
- Γ ( z ) = ∑ k = 0 ∞ Γ ( k ) ( 1 ) k ! z k − 1, { \ displaystyle \ Gamma ( z ) = \ sum _ { k = 0 } ^ { \ infty } { \ frac { \ Gamma ^ { ( k ) } ( 1 ) } { k ! } } z ^ { k-1 } \, , }
với | z | < 1. Khai triển ra ta có bảng những thông số như sau :
n { \ displaystyle n }
g n { \ displaystyle g_ { n } }
approximation
0
1 { \ displaystyle 1 }
1 { \ displaystyle 1 }
1
− γ { \ displaystyle – \ gamma }
− 0.5772156649 { \ displaystyle – 0.5772156649 }
2
π 2 12 + γ 2 2 { \ displaystyle { \ frac { \ pi ^ { 2 } } { 12 } } + { \ frac { \ gamma ^ { 2 } } { 2 } } }
0.9890559955 { \ displaystyle 0.9890559955 }
3
− ζ ( 3 ) 3 − π 2 γ 12 − γ 3 6 { \ displaystyle – { \ frac { \ zeta ( 3 ) } { 3 } } – { \ frac { \ pi ^ { 2 } \ gamma } { 12 } } – { \ frac { \ gamma ^ { 3 } } { 6 } } }
− 0.9074790760 { \ displaystyle – 0.9074790760 }
Ở đây
γ
{\displaystyle \gamma }
là hằng số Euler – Mascheroni còn
ζ
{\displaystyle \zeta }
là hàm zeta Riemann.
- .
- Đồ thị hàm Z = Re ( z ! ) .
- Đồ thị hàm Z = Im ( z ! ) .
Các khái niệm tương tự như[sửa|sửa mã nguồn]
Giai thừa nguyên tố (primorial)
[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chi tiết cụ thể : Giai thừa nguyên tố
Giai thừa nguyên tố (ký hiệu n#) với n>1 là tích của tất cả các số nguyên tố nhỏ hơn hoặc bằng n. Chẳng hạn, 7# = 210 là tích các số nguyên tố (2·3·5·7). Tên này đặt theo Harvey Dubner và là từ ghép của prime và factorial. Các giai thừa nguyên tố đầu tiên là:
- 2, 6, 30, 210, 2310, 30030, 510510, 9699690, 223092870, 6469693230, 200560490130, 7420738134810, 304250263527210, 13082761331670030, 614889782588491410 (theo OEIS).
Giai thừa kép[sửa|sửa mã nguồn]
Có thể coi n! là tích n phần tử đầu của cấp số cộng với phần tử đầu bằng 1 và công sai bằng 1. Mở rộng với công sai bằng 2 ta có:
Giai thừa kép là tích n phần tử đầu của cấp số cộng với phần tử đầu 1 và công sai là 2.
- n ! ! = { 1, khi n < = 1 ; n ( n − 2 ) ! ! khi n ≥ 2. { \ displaystyle n ! ! = \ left \ { { \ begin { matrix } 1, \ qquad \ qquad \ và và { \ mbox { khi } } n < = 1 ; \ \ n ( n-2 ) ! ! và và { \ mbox { khi } } n \ geq 2. \ qquad \ qquad \ end { matrix } } \ right. }
Ví dụ :
- 8!! = 2 · 4 · 6 · 8 = 384
- 9!! = 1 · 3 · 5 · 7 · 9 = 945.
Dãy những giai thừa kép tiên phong là :
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
n!!
1
1
2
3
8
15
48
105
384
945
3840
Định nghĩa trên hoàn toàn có thể lan rộng ra cho những số nguyên âm như sau :
- ( n − 2 ) ! ! = n ! ! n { \ displaystyle ( n-2 ) ! ! = { \ frac { n ! ! } { n } } }
Các giai thừa kép nguyên âm lẻ đầu tiên với n= -1, -3, -5, -7,…là
- 1, -1, 1/3, -1/15…
Các giai thừa kép của số nguyên âm chẵn là không xác lập .Một vài đẳng thức với giai thừa kép :
- n ! = n ! ! ( n − 1 ) ! ! { \ displaystyle n ! = n ! ! ( n-1 ) ! ! \, }
- ( 2 n ) ! ! = 2 n n ! { \ displaystyle ( 2 n ) ! ! = 2 ^ { n } n ! \, }
- ( 2 n + 1 ) ! ! = ( 2 n + 1 ) ! ( 2 n ) ! ! = ( 2 n + 1 ) ! 2 n n ! { \ displaystyle ( 2 n + 1 ) ! ! = { ( 2 n + 1 ) ! \ over ( 2 n ) ! ! } = { ( 2 n + 1 ) ! \ over 2 ^ { n } n ! } }
Cũng nên phân biệt n!! với (n!)!.
Giai thừa bội[sửa|sửa mã nguồn]
Ta có thể tiếp tục mở rộng với các giai thừa bội ba (n!!!),bội bốn (n!!!!)….
Tổng quát, giai thừa bội k ký hiệu là n!(k), được định nghĩa đệ quy như sau
-
n
!
(
k
)=
{
1
,khi
0
≤
n
< k ; n ( n − k ) ! ( k ) , khi n ≥ k . {\displaystyle n!^{(k)}=\left\{{\begin{matrix}1,\qquad \qquad \ &&{\mbox{khi }}0\leq n
Siêu giai thừa(superfactorial)
[sửa|sửa mã nguồn]
Neil Sloane và Simon Plouffe đã định nghĩa siêu giai thừa (năm 1995) là tích của n giai thừa đầu tiên. Chẳng hạn, siêu giai thừa của 4 là
- s f ( 4 ) = 1 ! × 2 ! × 3 ! × 4 ! = 288 { \ displaystyle \ mathrm { sf } ( 4 ) = 1 ! \ times 2 ! \ times 3 ! \ times 4 ! = 288 \, }
Tổng quát
- s f ( n ) = ∏ k = 1 n k ! = ∏ k = 1 n k n − k + 1 = 1 n ⋅ 2 n − 1 ⋅ 3 n − 2 ⋯ ( n − 1 ) 2 ⋅ n 1. { \ displaystyle \ mathrm { sf } ( n ) = \ prod _ { k = 1 } ^ { n } k ! = \ prod _ { k = 1 } ^ { n } k ^ { n-k+1 } = 1 ^ { n } \ cdot 2 ^ { n-1 } \ cdot 3 ^ { n-2 } \ cdots ( n-1 ) ^ { 2 } \ cdot n ^ { 1 }. }
Các siêu giai thừa đầu tiên bắt đầu từ n = 0) là
- 1, 1, 2, 12, 288, 34560, 24883200,… (dãy số A000178OEIS)
Vào năm 2000, tư tưởng này được Henry Bottomley mở rộng thành siêu giả giai thừa (superduperfactorial) là tích của n siêu giai thừa đầu tiên. Những giá trị đầu tiên của chúng là (bắt đầu từ n = 0):
- 1, 1, 2, 24, 6912, 238878720, 5944066965504000,…
và tiếp tục đệ quy với siêu giai thừa bội (multiple-level factorial) trong đó siêu giai thừa bội cấp m của n là tích của n siêu giai thừa bội cấp(m − 1), nghĩa là
- m f ( n, m ) = m f ( n − 1, m ) m f ( n, m − 1 ) = ∏ k = 1 n k ( n − k + m − 1 n − k ) { \ displaystyle \ mathrm { mf } ( n, m ) = \ mathrm { mf } ( n-1, m ) \ mathrm { mf } ( n, m-1 ) = \ prod _ { k = 1 } ^ { n } k ^ { n-k+m-1 \ choose n-k } }
trong đó
m
f
(
n
,
0
)
=
n
{\displaystyle \mathrm {mf} (n,0)=n}
for
n
>
0
{\displaystyle n>0}
.
Giai thừa trên[sửa|sửa mã nguồn]
- x n ¯ = x ( x + 1 ) ( x + 2 ) ⋯ ( x + n − 1 ) = ( x + n − 1 ) ! ( x − 1 ) ! { \ displaystyle x ^ { \ overline { n } } = x ( x + 1 ) ( x + 2 ) \ cdots ( x + n-1 ) = { \ frac { ( x + n-1 ) ! } { ( x-1 ) ! } } }
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
Source: https://blogchiase247.net
Category: Hỏi Đáp