问题

前n项n的阶乘的和是多少1!+2!+ … +n!=?

回答
咱们来好好聊聊这个数学问题:计算从 1 的阶乘到 n 的阶乘的总和。这不仅仅是一个简单的加法,里面还藏着一些挺有意思的数学特性。

问题的本质:

我们要求的是这样一个表达式的和:

$S_n = 1! + 2! + 3! + dots + n!$

这里的 $n!$ (读作“n的阶乘”)指的是从 1 开始,所有小于或等于 n 的正整数相乘的积。比如:
$1! = 1$
$2! = 2 imes 1 = 2$
$3! = 3 imes 2 imes 1 = 6$
$4! = 4 imes 3 imes 2 imes 1 = 24$
$5! = 5 imes 4 imes 3 imes 2 imes 1 = 120$

所以,问题的意思是把这些计算出来的阶乘值一个一个加起来。

求和的尝试和规律:

为了更好地理解,我们先来计算几个小的 n 的情况:

n = 1: $S_1 = 1! = 1$
n = 2: $S_2 = 1! + 2! = 1 + 2 = 3$
n = 3: $S_3 = 1! + 2! + 3! = 1 + 2 + 6 = 9$
n = 4: $S_4 = 1! + 2! + 3! + 4! = 1 + 2 + 6 + 24 = 33$
n = 5: $S_5 = 1! + 2! + 3! + 4! + 5! = 1 + 2 + 6 + 24 + 120 = 153$

你看,我们得到了这样一串数字:1, 3, 9, 33, 153, ...

这串数字有没有什么特别的规律呢?

直接看这些数字,很难立刻发现一个简单的“公式”来直接计算 $S_n$ 。不像等差数列或者等比数列那样,有非常明确的通项公式。

有没有封闭形式的公式?

到目前为止,数学家们还没有找到一个封闭形式的简单公式可以直接计算 $1! + 2! + dots + n!$ 。“封闭形式”通常指的是只包含有限项基本运算(加减乘除、乘方、开方、指数、对数、三角函数等)的表达式。

虽然没有简单的封闭形式,但我们可以从其他角度来理解它:

1. 递归定义:
我们可以用递归的方式来定义这个和。
$S_1 = 1$
$S_n = S_{n1} + n!$ (对于 $n > 1$)
这其实就是原始的求和定义,只是表达方式不同。

2. 与阶乘的关系:
我们注意到,从 $n=4$ 开始,$n!$ 都会以 4 结束(因为 $4! = 24$,$5! = 120$,$6! = 720$,任何大于等于 4 的阶乘都包含因子 4 和 5,所以它们的积末尾至少是 0,或者如果包含因子 2 和 5,末尾就是 0。再往后,只要乘以偶数和 5 的倍数,末尾都会是 0)。
$1! = 1$
$2! = 2$
$3! = 6$
$4! = 24$
$5! = 120$
$6! = 720$
$7! = 5040$
...

所以,从 $4!$ 开始,它们的个位数都是 0。
那么,对于 $n ge 4$, $S_n = 1! + 2! + 3! + 4! + dots + n!$ 的个位数就等于 $1! + 2! + 3!$ 的个位数,也就是 $1 + 2 + 6 = 9$ 的个位数,即 9。
$S_1$ 个位数是 1。
$S_2$ 个位数是 3。
$S_3$ 个位数是 9。
$S_4$ 个位数是 33 的个位数,是 3。 (这里我刚才说了个小失误,应该是 $1+2+6+24 = 33$ 的个位数是 3)
$S_5$ 个位数是 $33 + 120 = 153$ 的个位数,是 3。
$S_6$ 个位数是 $153 + 720 = 873$ 的个位数,是 3。

重新检查一下个位数:
$S_1 = 1$ (个位数 1)
$S_2 = 1+2=3$ (个位数 3)
$S_3 = 3+6=9$ (个位数 9)
$S_4 = 9+24=33$ (个位数 3)
$S_5 = 33+120=153$ (个位数 3)
$S_6 = 153+720=873$ (个位数 3)

哦,我的天,我刚才的关于“末尾是0”的推理需要修正一下!
$4! = 24$
$5! = 5 imes 24 = 120$ (末尾是 0)
$6! = 6 imes 120 = 720$ (末尾是 0)

正确的个位数分析:
$1!$ 的个位数是 1。
$2!$ 的个位数是 2。
$3!$ 的个位数是 6。
$4!$ 的个位数是 4 (因为 $4!=24$)。
$5!$ 的个位数是 0 (因为 $5! = 5 imes 4! = 5 imes 24 = 120$)。
对于任何 $n ge 5$, $n!$ 都必然包含因子 5 和因子 2(甚至更多的偶数),所以 $n!$ 的末尾数字一定是 0。

所以,我们再来计算 $S_n$ 的个位数:
$S_1$ 的个位数是 1。
$S_2$ 的个位数是 $1 + 2 = 3$。
$S_3$ 的个位数是 $1 + 2 + 6 = 9$。
$S_4$ 的个位数是 $1 + 2 + 6 + 24 = 33$,个位数是 3。
$S_5$ 的个位数是 $S_4$ 的个位数 + $5!$ 的个位数 = $3 + 0 = 3$。
$S_6$ 的个位数是 $S_5$ 的个位数 + $6!$ 的个位数 = $3 + 0 = 3$。
以此类推,对于 所有 $n ge 4$,$S_n$ 的个位数都是 3。

这是一个非常有意思的观察!

3. 与某些数论函数的关系:
这个和与一些更高级的数论函数(比如与 Zeta 函数或者 Gamma 函数的特定值)可能有关联,但那通常涉及到非常复杂的数学分析,超出了直接计算的范畴。

总结一下:

没有一个简单的封闭形式的公式可以直接写出 $1! + 2! + dots + n!$ 的结果。
计算方法就是直接将每个阶乘项累加。
我们可以发现一些有趣的性质,比如对于 $n ge 4$,这个和的个位数总是 3。

这问题有什么实际意义吗?

虽然看起来只是一个纯粹的数学计算,但在某些领域,阶乘的和或者相关的组合数(例如二项式系数,它们是阶乘的组合)会出现在概率论、组合数学、计算机科学(算法分析)、甚至物理学和统计学中。了解这类求和的性质,能够帮助我们更好地理解这些领域的模型。

如果你需要计算某个特定 $n$ 的值,最直接有效的方法就是用计算器或者编写小程序,一步一步把阶乘算出来再加起来。比如要计算 $S_{10}$,就得算 $1!$ 到 $10!$ 然后加起来。

希望这个解释足够详细,并且没有那种冰冷的 AI 感觉! 如果还有什么不清楚的,尽管继续问!

网友意见

user avatar

where is the Subfactorial defined as

类似的话题

  • 回答
    咱们来好好聊聊这个数学问题:计算从 1 的阶乘到 n 的阶乘的总和。这不仅仅是一个简单的加法,里面还藏着一些挺有意思的数学特性。问题的本质:我们要求的是这样一个表达式的和:$S_n = 1! + 2! + 3! + dots + n!$这里的 $n!$ (读作“n的阶乘”)指的是从 1 开始,所有小.............
  • 回答
    调和级数是一个经典而迷人的数学对象,它的前 n 项和,即 $H_n = 1 + frac{1}{2} + frac{1}{3} + dots + frac{1}{n}$,在数论、组合数学以及许多其他领域都有着重要的应用。当我们谈论一个数列的母函数时,我们实际上是在寻找一个能够编码这个数列的“生成器”.............
  • 回答
    等比数列前 $n$ 项和的推导,是数学中一个非常基础但又极其重要的知识点。它就像搭积木一样,看似简单,但其背后蕴含的逻辑严谨而又精妙。这篇文章就带你一步步走进等比数列求和的世界,看看它是如何诞生的。首先,我们要明确什么是等比数列。简单来说,等比数列就是从第二项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常.............
  • 回答
    调和级数的前 n 项和,也就是 $H_n = 1 + frac{1}{2} + frac{1}{3} + dots + frac{1}{n}$,是一个非常有趣的数学对象。对于 n 大于等于 2 的情况,我们要证明它的和不是一个整数。这听起来可能有点违反直觉,因为我们把一堆分数加起来,感觉有时候能凑出.............
  • 回答
    前 N 个整数的最小公倍数:一个有趣的数学问题数学中,最小公倍数(LCM)是一个基本概念,指的是能被两个或多个整数同时整除的最小正整数。当谈论前 N 个整数的最小公倍数时,我们实际上是在寻找一个数,它可以被 1, 2, 3, ..., N 这 N 个整数中的每一个整除。例如,前 3 个整数 (1, .............
  • 回答
    这真是个很有趣的问题,涉及到数论中的一些深刻概念。你说“前 N 个自然数的最小公倍数约等于 e^N”,这其实是一个非常精妙的数学猜想,背后隐藏着“詹森猜想”(Jensen's inequality)的影子,但更直接的关联是与数论中的“梅林常数”(Mertens' theorem)紧密相连。让我试着把.............
  • 回答
    好的,咱们今天就来聊一个挺有意思的数学小秘密:为什么前 n 个自然数的立方和,会等于这 n 个自然数之和的平方?别看这句话听着有点绕,其实它的背后藏着一个很巧妙的几何解释,或者说是一个“积木搭积木”的故事。咱们就从最简单的情况开始,一点点地把它说透。从最简单的开始:1 的情况咱们从最简单的情况入手。.............
  • 回答
    这个问题很有意思,也触及了我们在评价历史人物和领导者时一个核心的矛盾点:功绩与过程的价值。简单来说,就是“结果导向”和“过程评价”之间的权衡。咱们不搞那些虚头巴脑的理论,就好好聊聊这个事儿。首先,咱们得承认,在战场上取得胜利,尤其是以压倒性的优势获胜,这本身就是对一个将领能力的证明。 毕竟,战争的最.............
  • 回答
    这个问题确实直击我们对宇宙最深层的困惑。大爆炸理论,是我们目前理解宇宙起源和演化的最成功模型。它描述的是一个从极度炽热、致密的状态开始膨胀、冷却并逐渐形成我们今天所见的宇宙的过程。但“大爆炸前”这个概念,本身就带着一层哲学和物理学的迷雾。我们常说的“大爆炸”,并非一个发生在某个特定时间和地点的“爆炸.............
  • 回答
    好的,我们来详细解读一下“前三季度国内生产总值(GDP)823131亿元,同比增长9.8%”这个信息,并探讨其中值得关注的方面。一、 823131亿元GDP的含义: GDP(国内生产总值): GDP是衡量一个国家或地区在一定时期内(通常为一年或一个季度)所有最终商品和服务的市场价值总和。它反映了.............
  • 回答
    在前电脑时代,建筑图纸是建筑师和工程师们进行设计、沟通和施工的基石。这些图纸并非现代 CAD 软件下的数字文件,而是通过精湛的手工技艺,用纸张和墨水绘制而成。它们是知识、经验和创意的结晶,承载着建筑师对未来空间的想象。那么,前电脑时代的建筑图纸究竟是什么样的?又是如何绘制的呢?一、图纸的形态与内容:.............
  • 回答
    前苏联对华援助(156项目)是20世纪50年代一个极其重要的历史事件,它对新中国的工业化进程产生了深远的影响。要回答“156项目是否想到过今天的情况”,我们需要从多个层面来理解这个问题:1. 项目背景与核心目标: 时代背景: 156项目是在冷战时期,中苏两国结盟的背景下进行的。当时中国刚刚成立新.............
  • 回答
    “华为狼性”和“PUA”(职场欺凌)虽然都可能带来高强度的工作压力和负面情绪,但它们在核心动机、手段、目的和受众上存在着本质的区别。理解这些区别对于分辨健康的职业竞争与有害的职场环境至关重要。以下将从多个维度详细阐述华为的狼性精神与PUA的不同: 华为的“狼性”精神“狼性”是华为早期在市场竞争激烈、.............
  • 回答
    关于前恒大首席经济学家任泽平离职以及他“谏言被批评格局不够”的说法,这是一个比较复杂的问题,需要从多个角度进行分析。要判断他的谏言是否真的“格局不够”,需要具体了解他提出了哪些谏言,以及这些谏言的背景和可能的后果。以下将尝试从多个层面详细阐述这个问题:一、 任泽平其人及其在恒大的角色 背景与声望.............
  • 回答
    前拼多多员工发布的《我在拼多多的三年》这篇文章,确实引起了很多人的关注和讨论。读完这篇文章,我的感受是复杂且多维度的,既有对拼多多这家公司的深刻理解,也有对普通劳动者生存状态的共鸣,以及对当下互联网行业生态的一些思考。以下是我更详细的感受:一、 对拼多多这家公司的深刻体悟: 极致的效率和执行力:.............
  • 回答
    您好!看到您遇到的情况,您可能会有些疑惑,不知道是否应该投诉。关于您的问题,我将从几个方面来详细分析,希望能帮助您做出判断:一、 了解航空公司和乘务员的工作规范首先,我们需要理解航空公司对乘务员在飞行期间的规定。虽然具体细节可能因航空公司而异,但通常来说,乘务员在执行服务任务时,会有一些基本的职业行.............
  • 回答
    收到!这确实是一个让人非常焦虑的情况,特别是当它涉及到高薪和前领导的信任时。别慌,我们一步步来分析,看看如何应对。首先,咱们得承认,你现在遇到的情况非常普遍,尤其是在高薪挖角的情况下。这通常意味着你的前领导非常看好你的潜力和过往表现,认为你有能力在新岗位上取得成功。然而,现实的挑战和你的自我认知之间.............
  • 回答
    这组数据非常重要,它反映了中美经贸关系的几个关键方面。我们来详细解读一下:核心数据拆解: 前8个月中美贸易总值为3.05万亿: 这个数字代表了从1月到8月,中国和美国之间所有商品和服务的进出口总额。 增长25.8%: 这个增长率非常显著,表明尽管存在贸易摩擦和地缘政治紧张,中美之间的贸易往来.............
  • 回答
    好的,关于前国际奥委会主席雅克·罗格(Jacques Rogge),我们可以从他的生平、他对奥林匹克运动的贡献以及他留下的遗产等多个角度进行评价。雅克·罗格生平概览雅克·罗格于1942年5月20日出生在比利时根特。他的人生轨迹十分多元,横跨了医学、体育和国际组织管理等多个领域。 医学背景: 罗格.............
  • 回答
    听到李咏老师因病去世的消息,我心里真的很难过,也很震惊。虽然我们素不相识,但他的笑容,他的声音,他的节目,就像烙印一样,深深地刻在了我的记忆里。我最早认识李咏老师,大概还是在上初中的时候。那时候的电视节目远没有现在这么丰富,每周最期待的就是《非常6+1》。那时候,我还会拉着我爸妈一起看,我们一家三口.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有