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置換なし計算機

置換なし(固定点のない置換)の数を計算し、サブファクトリアル関数を解析します。

0から20の間の数値を入力して置換なしの数を計算してください。置換なしとは、どの要素も元の位置に現れない置換のことです。

結果

値を入力して、計算をクリックすると結果が表示されます。

理論と公式

置換理論

置換とは、どの要素も元の位置に現れない順列のことです。n 個の要素の置換の数は !n(n のサブファクトリアル)で表されます。

主要な公式

級数の公式: \(!n = n! \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{k!}\)
漸化式: \(!n = (n-1)(!(n-1) + !(n-2))\)
近似値: \(!n \approx \frac{n!}{e}\) for large n

確率

ランダムな置換が完全置換(ダランジュマン)である確率は、nが大きくなるにつれて1/e ≈ 36.8%に近づきます。

\(\lim_{n \to \infty} \frac{!n}{n!} = \frac{1}{e} \approx 0.367879\)

応用例

帽子預かり問題:n人が帽子を預け、帽子がランダムに返されます。誰も自分の帽子を受け取らない確率は?答え:!n/n! ≈ 1/e。

n=3の場合:!3 = 2。置換[2,3,1]と[3,1,2]が[1,2,3]の唯一の完全置換です。

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