Нулевият фактор е математически израз за броя на начините за подреждане на набор от данни без стойности в него, който е равен на един. Като цяло факториел на число е стенограмен начин за записване на израз на умножение, при което числото се умножава по всяко число по-малко от него, но по-голямо от нула. 4! = 24, например, е същото като писане 4 x 3 x 2 x 1 = 24, но човек използва удивителен знак вдясно от фабричното число (четири), за да изрази същото уравнение.
От тези примери е доста ясно как да се изчисли коефициентът на всяко цяло число, по-голямо от или равен на едно, но защо стойността на нулевата факторна такава, въпреки математическото правило, че всичко, умножено по нула, е равно на нула?
Определението на фактологията гласи, че 0! = 1. Това обикновено обърква хората за първи път, когато видят това уравнение, но ще видим по-долу Примери защо това има смисъл, когато погледнете дефиницията, пермутациите на и формулите за нулата факториел.
Определението за нулев фактор
Първата причина, поради която нулевият фактор е равен на една, е, че това е, което определението казва, че трябва да бъде, което е математически правилно обяснение (ако е малко неудовлетворително). Все пак трябва да се помни, че дефиницията на фактория е произведение на всички цели числа, равни на или по-малки по стойност на първоначален номер - с други думи, фактологичен е броят комбинации, възможен с числа, по-малки или равни на този номер.
Тъй като нулата няма числа по-малки от нея, но все още е само по себе си число, има само една възможна комбинация от това как може да се подреди този набор от данни: не може. Това все още се отчита като начин за подреждането му, така че по дефиниция нулевият фактор е равен на едно, също като 1! е равно на единица, защото има само едно възможно подреждане на този набор от данни.
За по-добро разбиране на това как това има смисъл математически, важно е да се отбележи, че фабрикатори като тези се използват за определяне на възможни подреждания на информация в последователност, известна също като пермутации, която може да бъде полезна при разбирането, че макар да няма стойности в празен или нулев набор, все още има един начин, който е аранжиран.
Пермутации и факториали
А пермутация е специфичен, уникален ред от елементи в набор. Например, има шест престановки на множеството {1, 2, 3}, което съдържа три елемента, тъй като можем да напишем тези елементи по следните шест начина:
- 1, 2, 3
- 1, 3, 2
- 2, 3, 1
- 2, 1, 3
- 3, 2, 1
- 3, 1, 2
Бихме могли да заявим и този факт чрез уравнението 3! = 6, което е факторно представяне на пълния набор от пермутации. По подобен начин има 4! = 24 пермутации на набор с четири елемента и 5! = 120 пермутации на набор с пет елемента. Така че алтернативен начин да се мисли за фабриката е да се позволи н бъдете естествено число и кажете това н! е броят на пермутациите за набор с н елементи.
С този начин на мислене за фабриката, нека разгледаме още няколко примера. Комплект с два елемента има две пермутации: {a, b} може да бъде подредено като a, b или като b, a. Това отговаря на 2! = 2. Набор с един елемент има единична пермутация, тъй като елемент 1 в множеството {1} може да бъде поръчан само по един начин.
Това ни извежда на нула фактория. Множеството с нулеви елементи се нарича the празен комплект. За да намерим стойността на нула факториал, ние питаме: „Колко начина можем да поръчаме набор без елементи?“ Тук трябва малко да разтегнем мисленето си. Въпреки че няма какво да се подреди, има един начин да направите това. Така имаме 0! = 1.
Формули и други валидации
Друга причина за определянето на 0! = 1 има общо с формулите, които използваме за пермутации и комбинации. Това не обяснява защо нулевият фактор е един, но наистина показва защо настройката 0! = 1 е добра идея.
Комбинацията е групиране на елементи от набор, без оглед на реда. Например, помислете за множеството {1, 2, 3}, където има една комбинация, състояща се от трите елемента. Без значение как подреждаме тези елементи, завършваме със същата комбинация.
Ние използваме формулата за комбинации с комбинацията от три елемента, взети три наведнъж и вижте, че 1 = ° С (3, 3) = 3!/(3! 0!), И ако се отнасяме към 0! като неизвестно количество и решаваме алгебрично, виждаме, че 3! 0! = 3! и така 0! = 1.
Има и други причини, поради които определението на 0! = 1 е правилно, но причините по-горе са най-ясни. Цялостната идея в математиката е, че когато се конструират нови идеи и определения, те остават в съответствие с другите математики и това е точно това, което виждаме в дефиницията за нула фактория равен на един.