组合计算器 nCr — 在线计算n选r组合数
这款组合计算器(nCr)可以帮你算出:从一组互不相同的对象中选取若干个组成样本,在不考虑顺序且不允许重复的情况下,一共有多少种选法。无论是概率、统计还是其他场景中涉及组合与排列的问题,它都能轻松搞定。
什么是组合?
在组合数学中,组合指的是从一个较大的集合中选取元素,且不在乎选取的先后顺序。这一点与排列不同——排列是讲究顺序的。
标准的组合公式如下:
$$C(n, r) = \binom{\text{n}}{\text{r}} = \frac{\text{n}!}{\text{r}!\,\left(\text{n} - \text{r}\right)!}$$
其中:
\(n\) = 集合中元素的总个数
\(r\) = 样本大小,即选取的元素个数
\(!\) = 阶乘
本计算器计算的是不重复的组合——也就是说,在同一个组合里每个对象只能被选中一次。
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什么时候用得上
从一大批人中抽取一组获奖者
从一副牌中抽牌,且不考虑顺序的情况
解决与组合和排列相关的统计问题
当题目只需要组合数、却又涉及排列总数时进行换算
使用方法
输入元素总数(n):填写整个对象集合中的元素个数。
输入样本大小(r):设定你想选取的元素数量。
点击「计算」:计算器会套用组合公式得出结果。
查看结果:你会看到在不考虑顺序的前提下,从 n 个元素中选出 r 个共有多少种方法。
计算示例
假设你想从 10 个元素中选出 3 个:
$$n = 10, \quad r = 3$$ $$10C3 = \frac{10!}{3!\left(10-3\right)!} = \frac{10 \times 9 \times 8}{3 \times 2 \times 1} = 120$$
因此,从 10 个元素中选取 3 个共有 120 种组合。
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常见问题
1. 组合和排列有什么区别?
组合用于不考虑顺序的情况,而排列则适用于顺序很重要的场景。举例来说,挑选团队成员属于组合,而给成员分派不同任务则属于排列。
2. 可以计算允许重复的组合吗?
本计算器针对的是不重复的组合。如果允许重复,则需要使用另一个公式:\(n+r-1Cr\)。
3. 如果样本大小超过了元素总数会怎样?
你无法选出比集合中实际存在更多的元素。当 \(r > n\) 时,该组合在数学上是没有定义的。
组合用于计算不考虑顺序的选取方式——从4个中选2个。
nCr 公式将 n! 除以 r! 乘 (n−r)!。
常见值的nCr参考表
下表给出了\(C(n, r)\)在较小\(n\)值(从1到10)和每个有效的\(r\)选择(从0到\(n\))下的结果。这是著名的杨辉三角(帕斯卡三角):每个内部值等于其左上方和右上方两个值的和,每一行都是对称的,因为\(C(n, r) = C(n, n-r)\)。在第\(n\)行与第\(r\)列的交点处读取数值。
n \ r
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
1
1
2
1
2
1
3
1
3
3
1
4
1
4
6
4
1
5
1
5
10
10
5
1
6
1
6
15
20
15
6
1
7
1
7
21
35
35
21
7
1
8
1
8
28
56
70
56
28
8
1
9
1
9
36
84
126
126
84
36
9
1
10
1
10
45
120
210
252
210
120
45
10
1
注意\(C(n, 0) = C(n, n) = 1\)(恰好有一种方式选择任何都不选,以及一种方式选择全部)且\(C(n, 1) = n\)(有\(n\)种方式选择单个项目)。
更多示例详解
每个示例直接将值代入组合公式\(C(n, r) = \dfrac{n!}{r!\,(n-r)!}\),其中顺序无关紧要。
扑克手牌——52选5。标准卡组有52张卡牌,扑克手牌是5张不考虑顺序的卡牌:
$$C(52, 5) = \frac{52!}{5!\,(52-5)!} = \frac{52 \times 51 \times 50 \times 49 \times 48}{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1} = \frac{311{,}875{,}200}{120}$$
得到2,598,960种不同的五张卡牌组合。
选择全部——6选6。当必须选择每一项时,只有一种可能的分组:
$$C(6, 6) = \frac{6!}{6!\,(6-6)!} = \frac{6!}{6! \times 0!} = \frac{720}{720 \times 1} = 1$$
这使用了\(0! = 1\)的约定。因此\(C(6, 6) = \)1。
选择无——8选0。从一个集合中选择任何都不选有恰好一种方式(空选择):
$$C(8, 0) = \frac{8!}{0!\,(8-0)!} = \frac{8!}{1 \times 8!} = 1$$
因此\(C(8, 0) = \)1。
一个委员会——10选3。从10位候选人中选择一个3人委员会(职位没有区别):
$$C(10, 3) = \frac{10!}{3!\,(10-3)!} = \frac{10 \times 9 \times 8}{3 \times 2 \times 1} = \frac{720}{6}$$
产生120个可能的委员会。如果角色有区别(主席、秘书、财务),顺序就重要了,此时应该计算排列720。
关键术语与定义
组合
从较大集合中选择项目,其中选择的顺序无关紧要。从\(n\)中选择\(r\)个项目的组合数写作\(C(n, r)\)、\(\binom{n}{r}\)或"n选r"。
排列
项目的有序排列。由于顺序重要,排列总是至少等于组合数:\(P(n, r) = C(n, r) \times r!\)。例如,\{A, B\}和\{B, A\}作为一种组合但两种排列。
n(集合大小)
可供选择的不同项目的总数——整个集合的大小。在公式中它是\(\binom{n}{r}\)的上面的数字。
r(样本大小)
从集合中选择的项目数。它必须满足\(0 \le r \le n\)。在公式中它是\(\binom{n}{r}\)的下面的数字。
阶乘(!))
到某个数的所有正整数的乘积:\(n! = n \times (n-1) \times \cdots \times 2 \times 1\)。根据定义\(0! = 1\)。阶乘在组合公式中随处可见。例如,\(5! = 120\)。
"顺序无关紧要"
组合的定义特性:包含相同项目的两个选择被视为相同,无论它们被选择的顺序如何。这是为什么\(C(n, r)\)将有序计数\(P(n, r)\)除以\(r!\)以移除重复排列。
不同情景中的nCr
同样的组合公式 \(C(n,r)=\dfrac{n!}{r!\,(n-r)!}\) 可以解决许多日常计数问题。因为在组合中顺序无关紧要,nCr 回答的是"能形成多少个不同的组"这样的问题,而不是"有多少个有序序列"。下表列举了几个现实情景,每个都用这个计算器计算。
情景
n(总数)
r(选定数)
nCr
现实应用
小规模配对
5
2
10
从5个人中选出2个队友的方法数,或从5个选项中选2个配菜。
委员会选举
10
3
120
从10人小组中可以选出的不同的3人小委员会数。
6/49彩票
49
6
13,983,816
从49个数字中抽取6个的总可能数——一张彩票中6个数字全部匹配的概率是这个数字中的1。
扑克手牌
52
5
2,598,960
从标准52张牌组成的5张牌手中可能的不同手牌数量(不考虑顺序)。
披萨配料
8
3
56
从8种配料菜单中选择3种的方法数,其中选择的顺序不重要。
扑克牌情景的验证计算:\(C(52,5)=\dfrac{52!}{5!\,(52-5)!}=\dfrac{52\cdot51\cdot50\cdot49\cdot48}{5\cdot4\cdot3\cdot2\cdot1}=\dfrac{311{,}875{,}200}{120}=2{,}598{,}960.\) 如果顺序 确实 重要,你应该改用排列公式 \(P(n,r)=\dfrac{n!}{(n-r)!}\),这会给出一个更大的数字。
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