第一節 階乘的概念與記法
階乘的定義和符號

在處理點算的問題中,我們經常會遇到諸如\(\;4\times 3\times 2\times 1\;\)之類的正整數連乘式。為了方便書寫,我們有時會用\(\;4!\;\)表示從\(\;1\;\)到\(\;4\;\)的所有正整數的乘積。這種記法稱為階乘。\(n!\;\)讀作\(\;n\;\)階乘。

階乘的符號是\(\;!\),我們定義階乘\(\;0!=1!=1\)

對於大於\(\;1\;\)的整數\(\;n\),我們定義階乘 \[{n!=n\times (n-1) \times \cdots \times 2 \times 1}\color{black}{。}\]

\(n!\;\)這個看似抽象的符號其實正代表\(\;n\;\)個物件個進行排列的方法的數目,同學可以在這一頁找到一些實際的例子。

階乘的特性

對於任何正整數\(\;n\),顯然有\[{(n+1)!=(n+1)\times n!}\color{black}{。}\]

例子

求\(\;5!-4!\;\)的值。

解法一

\begin{align*} &5!-4!\\ = &5\times 4\times 3\times 2\times 1 - 4\times 3\times 2\times 1\\ = &120 - 24\\ = &96。 \end{align*}

解法二

\begin{align*} &5!-4!\\ = &5\times 4! - 4!\\ = &(5-1)\times 4!\\ = &4 \times 4\times 3\times 2\times 1\\ = &96。 \end{align*}

試以階乘記法表示\(\;12\times 11 \times 10\times 9\times 8 \)。

\begin{align*} &12\times 11 \times 10\times 9\times 8 \\ = &\frac{12\times 11 \times 10\times 9\times 8 \times 7\times 6\times 5\times 4\times 3\times 2\times 1}{7\times 6\times 5\times 4\times 3\times 2\times 1}\\ = &\frac{12!}{7!}。 \end{align*}

求\(\;\displaystyle{\frac{7!}{4!3!}}\;\)的值。

\begin{align*} &\frac{7!}{4!3!} \\ = &\frac{7\times 6\times 5\times 4\times 3\times 2\times 1}{(4\times 3\times 2\times 1)\times (3\times 2\times 1)}\\ = &\frac{7\times 6\times 5}{3\times 2\times 1}\\ = &35。 \end{align*}

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