Faktorialak eta berretzaileak hazkunde numeriko azkarra eragiten duten eragiketa matematikoak dira, baina eskala desberdina dute. Faktorial batek zenbaki oso independenteen sekuentzia beherakor bat biderkatzen du, berretzaileak, berriz, oinarri konstante beraren biderketa errepikatua dakar, funtzio eta sekuentzietan azelerazio-tasa desberdinak sortuz.
Nabarmendunak
Faktorialak edozein funtzio esponentzial baino azkarrago hazten dira epe luzera.
Berretzaileek zatikiak edo zenbaki negatiboak izan ditzakete, eta faktorialak, berriz, normalean zenbaki osoetarako dira.
Faktorialak dira logikako 'Saltzaile Bidaiariaren' problemaren bizkarrezurra.
Bi eragiketek propietate berezia dute: sarrera 0 denean 1 ematen dute.
Zer da Faktoriala?
1etik n zenbaki jakin baterainoko zenbaki oso positibo guztien biderkadura.
Harridura-puntuaren ikurra (!) erabiliz irudikatzen da.
$n \times (n-1) \times (n-2)...$ 1era biderkatuz kalkulatzen da.
Sarrera handitzen den heinean funtzio esponentzialak baino askoz azkarrago hazten da.
Erabilera nagusia konbinatoria da, antolamendu posibleak zenbatzeko.
0!-ren balioa matematikoki 1 bezala definitzen da.
Zer da Berretzailea?
Oinarri-zenbaki bat bere buruarekin biderkatzeko prozesua, kopuru jakin batean.
Bertsio batera igotako oinarri gisa irudikatuta, adibidez $b^n$.
Oinarria konstante mantentzen da, berretzaileak errepikapenak zehazten dituen bitartean.
Hazkunde-tasa koherentea da eta oinarriaren tamainak zehazten du.
Biztanleriaren hazkundea, interes konposatua eta desintegrazio erradioaktiboa modelatzeko erabiltzen da.
0ren bertura igotako zero ez den edozein oinarri 1 da.
Konparazio Taula
Ezaugarria
Faktoriala
Berretzailea
Notazioa
n!
b^n
Eragiketa mota
Biderketa txikitzea
Biderketa konstantea
Hazkunde-tasa
Superesponentziala (Azkarragoa)
Esponentziala (Motelagoa)
Domeinua
Normalean zenbaki oso ez-negatiboak
Zenbaki errealak eta konplexuak
Oinarrizko esanahia
Elementuak antolatzea
Eskalatzea/Eskalatzea handitzea
Zero Balioa
0! = 1
b^0 = 1
Xehetasunak alderatzea
Hazkundea bistaratzea
Imajinatu berretzaile bat abiadura handiko tren egonkor bat bezala; $2^n$ baduzu, tamaina bikoiztu egiten duzu urrats bakoitzean. Faktorial bat igotzen doan heinean erregai gehiago irabazten duen suziri baten antzekoagoa da; urrats bakoitzean, aurreko urratsa baino zenbaki handiago batekin biderkatzen duzu. $2^4$ 16 den bitartean, $4!$ 24 da, eta bien arteko aldea izugarri handitzen da zenbakiak gora egin ahala.
Zenbakiek nola elkarreragiten duten
$5^3$ bezalako adierazpen esponentzial batean, 5 zenbakia da ikuskizuneko 'izarra', hiru aldiz agertzen baita ($5 \times 5 \times 5$). $5!$ bezalako faktorial batean, 1etik 5era bitarteko zenbaki oso guztiek parte hartzen dute ($5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1$). Faktorial bateko 'biderkatzailea' n handitzen den heinean handitzen denez, faktorialek edozein funtzio esponentzial gainditzen dute azkenean, berretzailearen oinarria zenbat handia izan arren.
Mundu Errealeko Logika
Berretzaileek beren uneko tamainaren arabera aldatzen diren sistemak deskribatzen dituzte, eta horregatik dira aproposak birus bat hiri batean nola hedatzen den jarraitzeko. Faktorialek aukera eta ordenaren logika deskribatzen dute. 10 liburu desberdin badituzu, faktoriala da apal batean lerrokatzeko 3.628.800 modu desberdin daudela esaten dizuna.
Konputazio-konplexutasuna
Informatikan, hauek erabiltzen ditugu algoritmo batek exekutatzen zenbat denbora behar duen neurtzeko. 'Denbora esponentzialeko' algoritmoa oso motela eta eraginkorra ez dena da datu handietarako. Hala ere, 'denbora faktoriala' algoritmoa askoz okerragoa da, askotan superordenagailu modernoek ere ezinezkoa bihurtzen baita sarrerako tamaina elementu dozena batzuetara iristen denean.
Abantailak eta Erabiltzailearen interfazea
Faktoriala
Abantailak
+Antolamendu arazoak konpontzen ditu
+Taylor serierako ezinbestekoa
+Gamma funtzioa definitzen du
+Zenbaki osoen logika argia
Erabiltzailearen interfazea
−Zenbakiak azkar bihurtzen dira izugarriak
−Urrats diskretuetara mugatuta
−Mentalki kalkulatzea zailagoa
−Ez dago alderantzizko sinplerik (erregistroak bezala)
Berretzailea
Abantailak
+Hazkunde jarraituaren modelizazioa
+Alderantzizkoa existitzen da (logaritmoak)
+Zenbaki erreal guztiekin funtzionatzen du
+Aljebra-arau sinpleagoak
Erabiltzailearen interfazea
−Hazkunde "faltsua" irudika dezake
−Oinarri konstantea behar du
−Erraz nahasten da potentzia-funtzioekin
−Eskala handiko faktoreak baino motelagoa
Ohiko uste okerrak
Mitologia
100^n bezalako berretzaile handi bat beti izango da n! baino handiagoa.
Errealitatea
Hau faltsua da. $100^n$ hasieran askoz handiagoa izan arren, azkenean faktorialeko n-ren balioa 100 baino handiagoa izango da. n nahikoa handia denean, faktorialak beti gaindituko du berretzailea.
Mitologia
Faktorialak zenbaki txikietarako bakarrik erabiltzen dira.
Errealitatea
Antolamendu txikietarako erabiltzen ditugun arren, funtsezkoak dira goi-mailako fisikan (Mekanika Estatistikoa) eta milaka milioi aldagai barne hartzen dituen probabilitate konplexuan.
Mitologia
Zenbaki negatiboek faktorialak dituzte, berretzaileak dituzten bezala.
Errealitatea
Zenbaki oso negatiboetarako ez daude faktorial estandarrak definituta. 'Gamma funtzioak' kontzeptua beste zenbaki batzuetara zabaltzen duen arren, (-3)! bezalako faktorial sinple bat ez dago oinarrizko matematikan.
Mitologia
0! = 0, ezerez biderkatzen ari zarelako.
Errealitatea
Ohiko akatsa da 0! 0 dela pentsatzea. 1 bezala definitzen da multzo huts bat antolatzeko modu bakarra dagoelako: antolamendurik gabe.
Sarritan Egindako Galderak
Zein hazten da azkarrago: $n^2$, $2^n$, edo $n!$?
$n!$ da azkarrena, ondoren $2^n$ (esponentziala) dator, eta $n^2$ (polinomioa) da motelena. n handitzen den heinean, faktorialak besteak hautsetan utziko ditu.
Erabil al ditzaket faktorialak hamartarrentzat?
Ez zuzenean. 2,5 bezalako zenbaki baten 'faktoriala' aurkitzeko, matematikariek Gamma funtzioa erabiltzen dute, $\Gamma(n)$ bezala adierazten dena. Zenbaki osoetarako, $\Gamma(n) = (n-1)!$.
Zergatik da faktorialaren ikurra harridura-marka bat?
Christian Krampek 1808an aurkeztu zuen notazio laburtu gisa, faktorialek zenbaki "harrigarri" edo "zirraragarri" handiak hain azkar sortzen dituztelako.
Zer da Stirling-en hurbilketa?
Kalkulagailuetarako handiegiak diren faktore oso handien balioa kalkulatzeko erabiltzen den formula bat da. Faktoriala $e$ eta $\pi$ konstanteekin erlazionatzen du.
Nola ebazten da berretzaile bat duen ekuazio bat?
Logaritmoak erabili ohi dira. Logaritmoak berretzaileen alderantzizko balioak dira eta aldagaia ebazteko berretzailea "jaitsi" ahalbidetzen dute.
Ba al dago faktorial baten alderantzizkorik?
Kalkulagailu batean ez dago 'anti-faktorial' botoia soil bat. Normalean saiakera eta errorea edo alderantzizko Gamma funtzioaren hurbilketak erabili behar dituzu zein $n$-k eman duen faktore-emaitza zehatz bat aurkitzeko.
Zer da 'faktorial bikoitza'?
Faktorial bikoitz batek (n!!) n-ren paritate bera duten zenbakiak bakarrik biderkatzen ditu. Adibidez, $5!! = 5 \times 3 \times 1$, eta $6!! = 6 \times 4 \times 2$.
Non erabiltzen dira adierazleak eguneroko bizitzan?
Finantzetan ohikoenak dira. Interes konposatua esponentzialki kalkulatzen da, eta horregatik aurrezkiak askoz azkarrago hazten dira 20 urtean 5 urtean baino.
Epaia
Erabili berretzaileak denboran zeharreko hazkunde edo beherakada errepikatuarekin ari zarenean. Erabili faktorialak elementu multzo desberdin bat ordenatzeko, antolatzeko edo konbinatzeko modu kopuru osoa kalkulatu behar duzunean.