Предисловие


Прежде всего хочу сказать, мне всего 14 лет. Я надеюсь, что информация, которой поделюсь, будет для кого-то интересна.
Речь пойдет о некоторых задачах комбинаторики.

Сколько вариантов расставить n предметов?

Способ №1

Первое, что приходит на ум обычному человеку: «Возьму-ка я 3 предмета и начну их расставлять в ряд. Сколько разных комбинаций получится — столько вариантов расстановок и есть». Да, это так. Но есть способ, который по своей простоте опережает приведенный ранее способ.

Способ №2

Факториал — количество способов расставить n предметов.
Факториал высчитывается перемножением чисел от 1 до n.
Обозначается n! (читать как факториал n).

Допустим, нам нужно узнать, сколько вариантов в расстановке 10 предметов. Умножаем: 1x2x3..x10
Получим: 10! = 3628800

Как из n предметов выбрать k предметов?

Способ №1

Допустим, вы — организатор лотереи. Из 10 участников вам нужно выбрать 2 победителя. Вы можете узнать количество способов сделать это.
Так же как и в случае с факториалом, можно посчитать вручную. Выбирать n предметов, пока не иссякнут все варианты.
Цитирую: но есть способ, который по своей простоте опережает приведенный ранее способ.

Способ №2

Число сочетаний — это количество способов из n предметов выбрать k предметов.
Обозначается так:

Высчитывается по формуле:
Итак, сколько же способов из 10 участников выбрать 2 победителя?

Ответ вполне себе простой -

Числа Фибоначчи


Стоит отдать должное человеку, который «придумал» эти числа. Леонардо Пизанский. Думаю достаточно, чтобы Вы запомнили имя этого великого человека.

Приступим. Числа Фибоначчи применяются в Теории Чисел. Если сказать честно, я знаю не слишком много об этих числах.
Числа Фибоначчи — это последовательность чисел, в котором каждое последующее числовое значение равно сумме двух предыдущих. Первые два числа Фибоначии — единицы. Соответственно, 3-е число = 2.
Первые 22 числа Фибоначчи:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 10946.

Еще раз повторюсь — я знаю не слишком много об этих числах. Если я еще не слишком вас утомил/отпугнул/надоел — идем дальше.

Функция Эйлера


В этом пункте я попытаюсь выложить все, что знаю об этом. Я потратил достаточно времени и сил, чтобы изучить эту, между прочим абсолютно простою вещь.

По правде говоря, я очень горжусь тем, что такой человек как Леонард Эйлер жил в России.

К делу. Есть три разных способа посчитать функцию Эйлера. На выбор одного из способов влияют некоторые факторы.
Функция Эйлера обозначается (читать как фи от n).

Способ №1


Увы, но этот способ применять следует для высчитывания функции простых чисел.
Например, функция Эйлера для 3 =

Способ №2

Данный способ следует применять если число можно представить как степень какого-то числа. Например, 9 — это
Посчитаем функцию для 9.


Получаем:

Способ №3

Если число нельзя представить как степень, но можно представить как два множителя — этот способ нам и нужен.
Тут немного сложнее. Нужно разложить число на два множителя, посчитать функцию для каждого из множителей и полученные результаты перемножить.
Также хочу отметить, что если число можно представить и как степень и как два множителя, то в преимуществе всегда степень какого-то числа (о как, в рифму).




Таким образом получаем:

Спасибо за внимание.

Комментарии (5)


  1. Naf2000
    02.11.2021 14:26
    +2

    А почему не рассказали, как числа Фибоначчи и функция Эйлера используются в комбинаторике?


    1. sunsexsurf
      02.11.2021 14:39
      +2

      Ну и плюс можно было бы поподробнее рассказать почему именно так считается количество уникальных перестановок: имеем n мест для 1 книги, n-1 место для второй книги и т.д…


  1. DmitrySpb79
    02.11.2021 22:10
    +1

    Автору, спасибо за материал, математика интересная наука.

    Если сказать честно, я знаю не слишком много об этих числах.

    Так технические статьи не выкладывают, сначала надо разобраться а потом публиковать, а не наоборот :) Простой поиск в гугле уже даст кучу ссылок. Про числа Фибоначчи вообще можно много чего написать, например про их «нахождение» в природе: https://stemettes.org/zine/articles/fibonacci-in-nature/

    Из описания функции Эйлера в тексте не ясно, для чего она нужна и в чем практический смысл.

    Еще можно добавить код на Python или другом языке, чтобы читатели могли сами с комбинаторикой поэкспериментировать.

    Удачи.


  1. Ulys-ses
    03.11.2021 10:50

    Также хочу отметить, что если число можно представить и как степень и как два множителя, то в преимуществе всегда степень какого-то числа (о как, в рифму).

    Способ 3 функции Эйлера работает только для взаимно простых множителей.


    1. demsp
      20.11.2021 12:38

      А способ 2 в общем виде можно записать как
      image