سرفصل‌های این مبحث

تابع

تابع فاکتوریل

آخرین ویرایش: 01 اسفند 1402
دسته‌بندی: تابع
امتیاز:

تعریف تابع فاکتوریل

تابع فاكتوریل به‌صورت f:N→Nfn=n ! تعریف می‌شود كه در آن n! به‌صورت زیر بیان می‌شود:

n!=1×2×3×...×n−2×n−1×n

n!=n×n-1×n-2×...×3×2×1

نکته

1- n! حاصل ضرب اعداد صحیح مثبت از 1 تا خود n است.

2- بر اساس قرارداد 1 !=0 !=1. 

3- فاکتوریل اعداد منفی و اعداد اعشاری، در ریاضیات دبیرستانی، قابل تعریف نیست. 

تمرین

فاكتوريل های زير را به‌دست آوريد.

2!

=2×1=2       

4!

=4×3×2×1=24                

−3!

−3! تعريف نشده است.

نکته

1- یک تعریف بازگشتی برای تابع فاكتوریل به‌صورت زیر ارائه می‌كنیم:

n!=n×n−1×...×2×1⇒n!=n×n−1!

2- در تعریف فاکتوریل، الگوی زیر را مشاهده کنید:  

به عنوان نمونه، داریم:

تمرین

عبارت های زير را به‌صورت فاكتوريل بنويسيد.

35×34×33

=35×34×33×32!32!=35!32!

116×15

=14!16×15×14!=14!16!

nn−1...n−r+1

=nn−1⋅⋅⋅n−r+1n−r!n−r!

=n!n−r!

nn−1×...×n−r+11×2×...×r−1×r

=nn−1×...×n−r+1n-r!1×2×...×r−1×rn-r!

=n!r!×n-r! 

تمرین

عبارات زير را محاسبه کنید.

13!11!

=13×12×11!11! =13×12               =156                  

7!10!

=7!10×9×8×7!=110×9×8

15!17!-16!

=15!17×16!-16!=15!16!×17-1        =15!16!×16              =15!16×15!×16    =116×16                =1256                       

تمرین

عبارات زير را ساده كنيد.

n+1!n!

=n+1n!n!=n+1

n!n−2!

=nn−1n−2!n−2!=nn−1=n2−n

n+1!n−1!

=n+1nn−1!n−1!=n+1n=n2+n

n−r+1!n−r−1!

=n−r+1n−rn−r−1!n−r−1!=n−r+1n−r

n−r!n−r−2!

=n−rn−r−1n−r−2!n−r−2!=n−rn−r−1

تمرین

هر يک از معادلات زير را حل كنيد.

x−1!=1

x−1!=1⇒x−1!=1!⇒x−1=1⇒x=2x−1!=0!⇒x−1=0⇒x=1

x−1!=x−1

⇒x−1!x−1=1⇒x−1x−2!x−1=1⇒x−2!=1

⇒x−2!=1!⇒x−2=1⇒x=3x−2!=0!⇒x−2=0⇒x=2

18!+19!=x10!

⇒9×108!×9×10+109!×10=x10!

⇒9×1010!+1010!=x10!            ⇒90+10=x                            ⇒x=100                                 

2x+4!=120

⇒2x+4!=5×4×3×2×1

⇒2x+4!=5!                      ⇒2x+4=5                            ⇒x=12                                 

تمرین

کدام‌یک از اعداد زیر از دیگری بزرگ‌تر است؟

999!500999

999!=999×998×⋯×500×⋯×2×1

999!=999×1×998×2×⋯×500


عبارت n1000−n پرانتزهای بالا را تولید می‌کند، به‌عنوان نمونه:

if   n=999   :   n1000−n=9991000−999=999×1


بنابراین داریم:

n1000−n=1000n−n2


از طرفی می‌دانیم:

n−5002≥0

⇒n2−1000n+5002≥0

⇒5002≥1000n−n2

⇒5002≥n1000−n


اگر داشته باشیم:

n=1        :    5002≥1×999n=2       :    5002≥2×998                             ⋮                             ⋮n=499   :    5002≥499×501


طرفین نامساوی های زیر را در هم ضرب می‌کنیم:

⇒5002499≥1×2×⋯×499×501×⋯×998×999


⇒5002499≥1×2×⋯×499×500×501×⋯×998×999500


⇒5002499≥999!500

⇒500998≥999!500

⇒500999≥999!

2021!220212021

n!2=n!n!


⇒n!2=1×2×⋯×nn×n−1×⋯×2×1


⇒n!2=1×n×2×n−1×3×n−2×⋯⋯×kn−k−1×⋯×n×1


kn−k+1=kn−k+k


⇒kn−k+1=kn−k+k−n+n


⇒kn−k+1=kn−k−n−k+n


⇒kn−k+1=n−kk−1+n


⇒kn−k+1=n−kk−1+n>n    ;    2≤k<n


⇒kn−k+1>n


k=1       ;      1n=nk=2      ;       2n−1>nk=3      ;        3n−2>n                 ⋮k=n−1     ;    n−1×2>nk=n           ;        n1=n


طرفین نامساوی ها را در هم ضرب می‌کنیم:

1×2×3×⋯×n−1×nn×n−1×n−2×⋯×2×1>nn


⇒n!n!>nn


⇒n!2>nn    ;    n>2n=2021!


⇒2021!2>20212021

تمرین

معادلات زیر را حل کنید.

n2+19n−n!=0

⇒n2+19n=n!


⇒nn+19=n!    ;   n≠0


⇒nn+19=nn−1!


⇒n+19=n−1!    ;    n−1=k⇒n=k+1


⇒k+1+19=k!


⇒k+20=k!


اگر k=4 باشد، تساوی فوق برقرار است:

k+20=k!→k=44+20=4!⇒24=24


اگر k>4 باشد، تساوی زیر برقرار نیست:

k+20=k!


برای محاسبه n به‌ازای k=4 داریم:


n−1=k→k=4n−1=4⇒n=5


مقدار n را در معادله فوق امتحان می‌کنیم:


n2+19n−n!=25+19×5−5!=25+95−120=0


n=5 در معادله صادق است و جواب معادله می‌باشد. 

x!+y!+z!=w!

فرض کنیم u ماکزیمم x,y,z باشد:

u=maxx,y,z


اگر u=0 باشد، آیا تساوی فوق به‌ازای w ای برقرار است؟

0!+0!+0!=w!⇒1+1+1=w!⇒3=w!


برای w مقداری موجود نیست تا تساوی فوق برقرار باشد. 

1≤u<w


⇒u≤w−1


⇒u!≤w−1!


⇒wu!≤ww−1!


⇒wu!≤w!


⇒wu!≤x!+y!+z!≤3u!


⇒wu!≤3u!    ;    u!≠0


⇒w≤3


if   w=3⇒x!+y!+z!=6⇒x=y=z=2


if   w=2⇒x!+y!+z!=2


مقداری برای x,y,z یافت نمی‌شود.   


if   w=1⇒x!+y!+z!=1


مقداری برای x,y,z یافت نمی‌شود.  

n!=n3−n

⇒nn−1n−2!=nn2−1


⇒nn−1n−2!=nn−1n+1


⇒n−2!=n+1


تساوی فوق به‌ازای n=5 برقرار است. 

6!×7!=x!

⇒6×5×4×3×2×1×7!=x! 

⇒2×3×5×4×3×2×1×7!=x!  

⇒2×5×3×3×4×2×1×7!=x!

⇒10×9×8×7!=x!  ⇒10!=x!                    ⇒x=10                      

تمرین

نامساوی زیر را ثابت کنید:

2n!>nn

2n!n!=2n2n−1⋯n+1n!n!=n+1n+2⋯n+n=∏k+1nn+k


n+k>n


⇒∏k=1nn+k>∏k=1nn=nn


⇒2n!n!>nn


⇒2n!>nn×n!≥nn


⇒2n!>nn

تمرین

فرض کنید تساوی زیر برقرار باشد:

S=23−133−143−1⋯1003−123+133+143+1⋯1003+1

مقدار S به چه عددی نزدیک‌تر است؟

S=23−133−143−1⋯1003−123+133+143+1⋯1003+1


⇒S=123+123−133+133−143+1⋯993−11003+11003−1    ;    n−13−1n3+1=n−2n+1  ,  1


⇒S=191425×⋯×98101×999999


⇒S=1×2×3×⋯×98×99×101013×3×4×5×⋯×99×50×2×101


⇒S=1×2×3×⋯×98×99×101012×3×4×5×⋯×99×150×101


⇒S=99!×1010199!×150×101


⇒S=10101150×101


⇒S≃0/6667


1:n−13−1n3+1=n−1−1n−12+n−1+1n+1n2−n+1


⇒n−13−1n3+1=n−2n2−2n+1+nn+1n2−n+1


⇒n−13−1n3+1=n−2n2−n+1n+1n2−n+1


⇒n−13−1n3+1=n−2n+1

تمرین

المپیاد ریاضی

مجموع زیر را در نظر بگیرید:

1!+2!+3!+ ...... +n!

چند عدد طبیعی مانند n وجود دارد به‌طوریکه مجموع فوق، مربع کامل باشد.

در جدول زیر، سطر اول رقم یکان عدد n و سطر دوم رقم یکان عدد n2 می باشد:


رقم یکانِ همۀ اعداد مربع کامل، مجموعه زیر است:

0,1,4,5,6,9


در مجموعۀ فوق ارقام زیر وجود ندارد:

2,3,7,8


یعنی اگر رقم یکان عددی، یکی از ارقام مجموعه فوق باشد، آن عدد قطعا مربع کامل نیست.

اگر داشته باشیم:

1!+2!+3!+ ...... +n!if   n=1    ;    1!=1if   n=2    ;    1!+2!=1+2=3   ⊗

if   n=3    ;    1!+2!+3!=9if   n=4    ;    1!=1!+2!+3!+4!=33  ⊗


برای n=5 داریم: 

if   n=5    ;    1!=1!+2!+3!+4!⏟33+5!=33+1×2×3×4×5=33+120=153    ⊗


در تساوی های فوق عدد 5!  چون دارای عوامل 2 و 5  هستند، پس رقم یکانش 0 است.


اگر عدد 33 با 5! جمع شود، رقم یکانش 3 خواهد بود.


به‌همین ترتیب برای n>5 مجموع همه جملات، رقم یکانش 3 خواهد شد.


از طرفی اگر رقم یکان عددی 2,3,7,8 باشد، قطعا مربع کامل نیست.


پس برای n≥5 مجموع جملات، مربع کامل نخواهد شد.


این مجموعه به ازای n=1,3 مربع کامل شده است. 


بنابراین فقط دو عدد طبیعی وجود دارد که مجموع مورد نظر، مربع کامل باشد.

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

تابع فاکتوریل

2,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید