1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التفاضل و التكامل :

Subfactorial

المؤلف:  Cajori, F.

المصدر:  A History of Mathematical Notations, Vol. 2. New York: Cosimo Classics, 2007.

الجزء والصفحة:  ...

19-5-2019

3024

Subfactorial

 

The nth subfactorial (also called the derangement number; Goulden and Jackson 1983, p. 48; Graham et al. 2003, p. 1050) is the number of permutations of n objects in which no object appears in its natural place (i.e., "derangements").

The term "subfactorial "was introduced by Whitworth (1867 or 1878; Cajori 1993, p. 77). Euler (1809) calculated the first ten terms.

The first few values of !n for n=1, 2, ... are 0, 1, 2, 9, 44, 265, 1854, 14833, ... (OEIS A000166). For example, the only derangements of <span style={1,2,3}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline5.gif" style="height:14px; width:47px" /> are <span style={2,3,1}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline6.gif" style="height:14px; width:47px" /> and <span style={3,1,2}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline7.gif" style="height:14px; width:47px" />, so !3=2. Similarly, the derangements of <span style={1,2,3,4}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline9.gif" style="height:14px; width:62px" /> are <span style={2,1,4,3}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline10.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={2,3,4,1}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline11.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={2,4,1,3}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline12.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={3,1,4,2}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline13.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={3,4,1,2}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline14.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={3,4,2,1}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline15.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={4,1,2,3}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline16.gif" style="height:14px; width:62px" />, <span style={4,3,1,2}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline17.gif" style="height:14px; width:62px" />, and <span style={4,3,2,1}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/Subfactorial/Inline18.gif" style="height:14px; width:62px" />, so !4=9.

Sums and formulas for !n include

!n = n!sum_(k=0)^(n)((-1)^k)/(k!)

(1)

= sum_(k=0)^(n)k!(-1)^(n-k)(n; k)

(2)

= sum_(k=0)^(n)(n!(-1)^(n-k))/((n-k)!)

(3)

= (Gamma(n+1,-1))/e

(4)

where n! is a factorial, (n; k) is a binomial coefficient, and Gamma(a,z) is the incomplete gamma function.

Subfactorials are implemented in the Wolfram Language as Subfactorial[n].

Subfactorial

A plot the real and imaginary parts of the subfactorial generalized to any real argument is illustrated above, with the usual integer-valued subfactorial corresponding to nonnegative integer n.

The subfactorials are also called the rencontres numbers and satisfy the recurrence relations

!n = n·!(n-1)+(-1)^n

(5)

!n = (n-1)[!(n-2)+!(n-1)].

(6)

The subfactorial can be considered a special case of a restricted rooks problem.

The subfactorial has generating function

G(x) = (e^(-(1+1/x)))/xEi(1+1/x)

(7)

= sum_(n=0)^(infty)(!n)x^n

(8)

= 1+x^2+2x^3+9x^4+44x^5+265x^6+...,

(9)

where Ei(x) is the exponential integral, and exponential generating function

E(x) = (e^(-x))/(1-x)

(10)

= sum_(n=0)^(infty)(!n)(x^n)/(n!)

(11)

= 1+1/2x^2+1/3x^3+3/8x^4+(11)/(30)x^5+...

(12)

(OEIS A053557 and A053556).

Subfactorials are commonly denoted !nn!` (Graham et al. 2003, p. 194), n^_ (Dörrie 1965, p. 19), d(n) (Pemmaraju and Skiena 2003, p. 106), d_n (Goulden and Jackson 1983, p. 48; van Lint and Wilson 1992, p. 90), or D_n (Riordan 1980, p. 59; Stanley 1997, p. 489), the latter being especially used when viewing them as derangements.

Another equation is given by

 !n=[(n!)/e],

(13)

where k! is the usual factorial and [x] is the nearest integer function. M. Hassani (pers. comm., Oct. 28, 2004) gave the forms

 !n=|_(n!+1)/e_|

(14)

for n>=1 and

 !n=|_(e+e^(-1))n!_|-|_en!_|

(15)

for n!=1, where |_x_| is the floor function.

An integral for !n is given by

 int_(-1)^inftyx^ne^(-(x+1))dx=!n.

(16)

A continued fraction for !n is given by

 !n=(n!)/e+((-1)^n)/(n+2-1/(n+3-2/(n+4-3/(n+5-...)))).

(17)

The numbers of decimal digits in !(10^n) for n=0, 1, ... are 7, 158, 2568, 35660, 456574, 5565709, 65657059, ... (OEIS A114485).

The only prime subfactorial is !3=2.

The only number equal to the sum of subfactorials of its digits is

 148349=!1+!4+!8+!3+!4+!9

(18)

(Madachy 1979).

SubfactorialReImSubfactorialContours

The subfactorial may be analytically continued to the complex plane, as illustrated above.


REFERENCES:

Cajori, F. A History of Mathematical Notations, Vol. 2. New York: Cosimo Classics, 2007.

Dörrie, H. §6 in 100 Great Problems of Elementary Mathematics: Their History and Solutions. New York: Dover, pp. 19-21, 1965.

Euler, L. "Solution quaestionis curiosae ex doctrina combinationum." Mémoires Académie Sciences St. Pétersbourg 3, 57-64, 1809. Reprinted in Opera Omnia, Series Prima, Vol. 7. Leipzig, Germany: Teubner, pp. 435-440, 1915.

Goulden, I. P. and Jackson, D. M. Combinatorial Enumeration. New York: Wiley, 1983.

Graham, R. L.; Grötschel, M.; and Lovász, L. (Eds.). Handbook of Combinatorics, Vol. 2. Cambridge, MA: MIT Press, 2003.

Madachy, J. S. Madachy's Mathematical Recreations. New York: Dover, p. 167, 1979.

Pemmaraju, S. and Skiena, S. Computational Discrete Mathematics: Combinatorics and Graph Theory with Mathematica.Cambridge, England: Cambridge University Press, 2003.

Riordan, J. An Introduction to Combinatorial Analysis. New York: Wiley, 1980.

Sloane, N. J. A. Sequences A000166/M1937, A053556, A053557, and A114485 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Sloane, N. J. A. and Plouffe, S. Figure M1937 in The Encyclopedia of Integer Sequences. San Diego: Academic Press, 1995.

Stanley, R. P. Enumerative Combinatorics, Vol. 1. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 67, 1997.

van Lint, J. H. and Wilson, R. M. A Course in Combinatorics. New York: Cambridge University Press, 1992.

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, p. 27, 1986.

Whitworth, W. A. Choice and Chance, Two Chapters of Arithmetic, with an Appendix Containing the Algebraical Treatment of Permutations and Combinations Newly Set Forth. Cambridge, England: Deighton, Bell, 1867.

Whitworth, W. A. Messenger Math. 1878.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي