Sayma ve Olasılık

Faktöriyel Konu Anlatımı PDF

TYTAYTALESKPSS10 dakikalık okuma

Faktöriyel: dallanan ahşap bir ağaç modeli üzerinde toplarla azalan seçimleri inceleyen iki öğrenci

Faktöriyel, bir sayıdan başlayıp bire kadar bütün pozitif tam sayıların çarpımıdır. İlk bakışta sıradan bir çarpım gibi görünse de sayma problemlerinin temel taşıdır: farklı nesnelerin kaç farklı sırada dizilebileceğini doğrudan verir. Bu yazıda faktöriyelin tanımını, sıfır faktöriyelin neden bire eşit olduğunu, sıralama ile bağlantısını, faktöriyelli ifadeleri sadeleştirmeyi, faktöriyelli denklemleri, faktöriyelin sonundaki sıfırları, asal çarpanlarını ve birler basamağı sorularını çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Faktöriyel nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için çarpma işlemini ve asal çarpanlara ayırmayı biliyor olman yeterli.

Asal çarpanlar için Asal Sayılar ve Asal Çarpanlara Ayırma yazısına göz at.

n pozitif bir tam sayı olmak üzere 1 den n ye kadar bütün pozitif tam sayıların çarpımına n faktöriyel denir ve n! ile gösterilir:

n!=1·2·3⋯n

Ayrıca 0!=1 olarak tanımlanır. Ünlem işareti burada bir vurgu değil, faktöriyel işlemidir. İlk birkaç faktöriyelin değerleri şöyledir:

nn!
01
11
22
36
424
5120
6720
75040
Hap bilgi

n!, 1 den n ye kadar bütün pozitif tam sayıların çarpımıdır.

0!=1 ve 1!=1 dir.

Özyinelemeli tanım

Her faktöriyel bir öncekinden kolayca elde edilir: n!=n·(n−1)!. Örneğin 6!=6·5!=6·120=720 dir. Bu özellik, büyük faktöriyelleri hesaplarken ve faktöriyelli ifadeleri sadeleştirirken en çok kullanılan araçtır. Bir faktöriyeli bilen, bir sonrakini tek bir çarpmayla bulur; baştan bütün çarpımı yeniden yapmaya gerek yoktur.

Örnek

7!=5040 olduğu biliniyor.

8! ve 9! değerlerini bulalım.

8!=8·7!=8·5040=40320.

9!=9·8!=9·40320=362880.

Özyinelemeli tanım, faktöriyeli daha küçük bir faktöriyel cinsinden yazmayı sağlar: 10!=10·9·8·7! gibi. Bu açılım, iki faktöriyelin bölümü sorulduğunda ortak kısmı sadeleştirmenin anahtarıdır.

Sıfır faktöriyel neden bire eşittir?

0!=1 ilk bakışta tuhaf görünür, çünkü çarpılacak hiçbir sayı yoktur. Ama bu tanım keyfî bir seçim değildir; iki güçlü gerekçesi vardır ve ikisi de aynı sonuca götürür.

Birincisi özyinelemeli tanımdır. n!=n·(n−1)! eşitliğinde n=1 yazılırsa 1!=1·0! elde edilir. 1!=1 olduğu için 0! in 1 olması gerekir.

İkincisi saymadır. n!, n farklı nesnenin kaç farklı sırada dizilebileceğini verir. Hiç nesne yokken yapılabilecek tek bir dizilim vardır: hiçbir şey yapmamak. Bu yüzden 0 nesnenin dizilim sayısı 1 dir.

Dikkat

0! i sıfır sanmak.

0!=0 değil, 0!=1 dir. Bu hata, faktöriyelli ifadelerde sıfıra bölme gibi yanlış sonuçlara ve sayma sorularında sıfır sonucuna yol açar.

Faktöriyel ve sıralama

Faktöriyelin en önemli anlamı saymadır: n farklı nesne bir sıraya n! farklı biçimde dizilebilir. Birinci sıraya n nesneden biri, ikinci sıraya kalan n−1 nesneden biri gelir ve bu böyle devam eder. Seçenek sayıları çarpılınca n·(n−1)⋯1=n! bulunur.

Örnek

Üç farklı kitap, A, B ve C bir rafa dizilecek.

Kaç farklı dizilim olduğunu bulalım ve dizilimleri yazalım.

Birinci sıraya 3, ikinciye 2, üçüncüye 1 kitap gelebilir: 3·2·1=3!=6.

Dizilimler: ABC, ACB, BAC, BCA, CAB ve CBA.

Kapaktaki dallanan ağaç modeli bu düşünceyi gösterir: ilk seçimde n dal, her dalda bir sonraki seçim için bir eksik dal açılır. Ağacın uçlarındaki yolların sayısı n! dir.

Örnek

Beş kişi bir sıraya dizilecek.

Kaç farklı sıralama olduğunu bulalım.

5!=120 farklı sıralama vardır. Grup altı kişi olsaydı sıralama sayısı altı katına çıkıp 6!=720 olurdu.

Sıralama fikrinin genişletilmiş hâli Permütasyon Konu Anlatımı PDF yazısında anlatılıyor.

Faktöriyelli ifadeleri sadeleştirmek

İki faktöriyelin bölümünde büyük olan faktöriyel küçük olana kadar açılır ve ortak kısım sadeleştirilir. Büyük faktöriyelleri tam olarak hesaplamaya gerek kalmaz.

Örnek

10!8! ve 7!5!·2! ifadeleri verilsin.

İfadelerin değerini bulalım.

10!8!=10·9·8!8!=10·9=90.

7!5!·2!=7·6·5!5!·2=422=21.

Örnek

n pozitif bir tam sayı olsun.

(n+1)!n! ve (n+2)!n! ifadelerini sadeleştirelim.

(n+1)!n!=(n+1)·n!n!=n+1.

(n+2)!n!=(n+2)(n+1). Örneğin n=3 için 5!3!=5·4=20 bulunur.

Dikkat

Faktöriyelleri sayı gibi sadeleştirmek.

10!5! ifadesi 2! değildir. Faktöriyeller bölünürken sayılar değil çarpımlar sadeleşir: 10!5!=10·9·8·7·6=30240.

Faktöriyelli toplama ve çıkarma

Faktöriyeller toplanırken ya da çıkarılırken en küçük faktöriyel ortak çarpan olarak paranteze alınır. Böylece büyük sayılarla uğraşmadan sonuç bulunur.

Örnek

5!+4! ve 6!−5! işlemleri verilsin.

Ortak çarpan parantezine alarak hesaplayalım.

5!+4!=5·4!+4!=4!·(5+1)=24·6=144.

6!−5!=6·5!−5!=5!·(6−1)=120·5=600.

Örnek

8!+7!7!−6! ifadesi verilsin.

İfadenin değerini bulalım.

Pay: 8!+7!=7!·(8+1)=9·7!. Payda: 7!−6!=6!·(7−1)=6·6!.

9·7!6·6!=9·76=636=212.

Dikkat

(a+b)! ifadesini a!+b! sanmak.

(2+3)!=5!=120 iken 2!+3!=2+6=8 dir. Faktöriyel toplama üzerine dağılmaz. Benzer biçimde (2n)! ifadesi 2·n! e eşit değildir.

Faktöriyelli denklemler

Bilinmeyen faktöriyelin içindeyse önce bölümler sadeleştirilir ve denklem sıradan bir denkleme dönüştürülür. Bulunan değerin faktöriyelin tanımlı olduğu doğal sayılardan olması gerekir.

Örnek

(n+1)!(n−1)!=42 denklemi verilsin.

n yi bulalım.

(n+1)!(n−1)!=(n+1)·n.

(n+1)·n=42. Ardışık iki sayının çarpımı 42 ise sayılar 6 ve 7 dir: n=6.

Kontrol: 7!5!=7·6=42.

Örnek

n!=120 ve (n−2)!=6 bilgileri verilsin.

n yi bulalım.

Tablodan 5!=120 olduğu için n=5.

Kontrol: (5−2)!=3!=6.

Ardışık sayıların çarpımı

Ardışık sayıların çarpımı iki faktöriyelin bölümü olarak yazılabilir. 7·8·9·10 çarpımı, 10! in 6! e bölümüdür, çünkü 10! içindeki 1 den 6 ya kadar olan çarpanlar sadeleşir.

Örnek

7·8·9·10 çarpımı verilsin.

Bu çarpımı faktöriyellerle yazalım ve değerini bulalım.

7·8·9·10=10!6!.

Değer: 3628800720=5040.

Bu yazımdan önemli bir sonuç çıkar: art arda gelen k tam sayının çarpımı her zaman k! e bölünür. Örneğin 7·8·9=504 çarpımı 3!=6 ya bölünür: 504:6=84. Bu sonucun nedeni, bölümün bir kombinasyon sayısına, yani bir tam sayıya eşit olmasıdır.

Faktöriyelle kalan soruları

Büyük bir faktöriyel, kendisinden küçük ya da eşit bütün sayılara ve bunların birçok çarpımına tam bölünür. Bu yüzden faktöriyel içeren bir toplamın kalanı, çoğu zaman yalnızca faktöriyel olmayan terime bağlıdır.

Örnek

20!+7 sayısı verilsin.

Bu sayının 11 e bölümünden kalanı bulalım.

20! içinde 11 çarpanı vardır; 20!, 11 e tam bölünür.

Kalan, 7 nin 11 e bölümünden kalandır: 7.

Örnek

10!+15 sayısı verilsin.

Bu sayının 12 ye bölümünden kalanı bulalım.

12=3·4 ve 10! içinde 3 ile 4 çarpanları vardır; 10!, 12 ye tam bölünür.

Kalan, 15 in 12 ye bölümünden kalandır: 3.

Faktöriyelli eşitsizlikler

Faktöriyelle kurulan eşitsizliklerde faktöriyeller sırayla hesaplanır ve koşulu ilk sağlayan değer bulunur. Faktöriyel sürekli arttığı için bir değer koşulu sağlıyorsa ondan büyük bütün değerler de sağlar.

Örnek

n!>1000 eşitsizliği verilsin.

Bu eşitsizliği sağlayan en küçük doğal sayıyı bulalım.

6!=720 ve 720<1000; koşul sağlanmaz.

7!=5040 ve 5040>1000; koşul sağlanır.

En küçük değer n=7 dir.

Faktöriyelin basamak sayısı da aynı yolla bulunur: 10!=3628800 yedi basamaklı, 12!=479001600 dokuz basamaklıdır. Basamak sayısı faktöriyel büyüdükçe giderek daha hızlı artar.

Faktöriyelden seçim sayısına

Faktöriyel yalnızca sıralamayı değil, seçimleri saymayı da sağlar. n nesneden sırası önemli olmadan r tanesini seçmenin kaç yolu olduğu, faktöriyellerle şöyle yazılır:

n!r!·(n−r)!

Örnek

Beş kişilik bir gruptan iki kişilik bir ekip seçilecek.

Kaç farklı ekip seçilebileceğini bulalım.

Seçim sayısı: 5!2!·3!=1202·6=10.

Aynı sonuç sıralama üzerinden de bulunur: iki kişiyi sırayla seçmenin 5·4=20 yolu vardır, ama her ekip 2!=2 kez sayılmıştır; 20:2=10.

Bu ifadenin neden böyle olduğu ve nasıl kullanıldığı Kombinasyon Konu Anlatımı PDF yazısında ayrıntılı olarak anlatılıyor.

Faktöriyelin büyüme hızı

Faktöriyel çok hızlı büyür ve bu büyüme sayma sorularının sonuçlarını da doğrudan etkiler. 10! yaklaşık 3,6 milyondur; 210 ise yalnızca 1024 tür. Her adımda çarpılan sayı da büyüdüğü için faktöriyel, üstel büyümeyi bile kısa sürede geride bırakır.

n2nn!
41624
664720
825640320
1010243628800

Bu hız, sayma sorularında sonuçların neden çok büyük çıkabildiğini açıklar. 10 kişilik bir grubun bir sıraya kaç farklı biçimde dizilebileceği sorusunun cevabı 3628800 dür.

Faktöriyelin sonundaki sıfırlar

Bir sayının sonundaki her sıfır, bir 10 çarpanından, yani bir 2 ile bir 5 in çarpımından gelir. n! içinde 2 çarpanları 5 çarpanlarından her zaman daha fazladır; bu yüzden sondaki sıfır sayısı, n! içindeki 5 çarpanlarının sayısıdır.

5 çarpanları şöyle sayılır: n, 5 e bölünür ve bölüm yazılır; bu bölüm yeniden 5 e bölünür ve bu işlem bölüm 0 olana kadar sürer. Bulunan bölümler toplanır.

Örnek

25! ve 100! sayıları verilsin.

Sonlarında kaç sıfır olduğunu bulalım.

25!: 25:5=5, 5:5=1. Toplam 5+1=6 sıfır.

100!: 100:5=20, 20:5=4. Toplam 20+4=24 sıfır.

Dikkat

Yalnızca 5 in katlarını saymak.

25, 50, 75 ve 100 gibi sayılar iki tane 5 çarpanı taşır. Bu yüzden 100! in sonundaki sıfır sayısı 20 değil, 24 tür. İkinci bölme adımı bu fazladan çarpanları sayar.

Faktöriyelin asal çarpanları

Aynı yöntem herhangi bir asal sayı için kullanılır: n! içindeki p asal çarpanlarının sayısı, n nin p ye art arda bölünmesiyle bulunan bölümlerin toplamıdır.

Örnek

10! sayısı verilsin.

10! i asal çarpanlarına ayıralım.

2 nin kuvveti: 10:2=5, 5:2=2, 2:2=1; toplam 8.

3 ün kuvveti: 10:3=3, 3:3=1; toplam 4. 5 in kuvveti: 2. 7 nin kuvveti: 1.

10!=28·34·52·7. Kontrol: 256·81·25·7=3628800.

Asal çarpanların ayrıntısı Asal Sayılar ve Asal Çarpanlara Ayırma yazısında anlatılıyor.

Faktöriyel ve bölünebilme

n!, 1 den n ye kadar bütün sayıları çarpan olarak içerdiği için bu sayıların her birine tam bölünür. Ayrıca bu sayıların çarpımından oluşan birçok sayıya da bölünür.

Örnek

7! sayısı verilsin.

7! in 60 a ve 11 e bölünüp bölünmediğini bulalım.

60=3·4·5 ve bu çarpanların hepsi 7! in içinde vardır; 7!, 60 a bölünür: 5040:60=84.

11 asal bir sayıdır ve 7 den büyüktür; 7! içinde 11 çarpanı yoktur, bu yüzden 7!, 11 e bölünmez.

Genel olarak p asal sayısı n den büyükse n! sayısı p ye bölünmez. Nedeni şudur: asal bir sayı bir çarpımı ancak çarpanlarından birini bölüyorsa böler ve n! in bütün çarpanları p den küçüktür. Bu gözlem, faktöriyelli ifadelerin kalan sorularında sık kullanılır.

Faktöriyellerin birler basamağı

5!=120 olduğu için 5! ve daha büyük bütün faktöriyeller 10 un katıdır ve 0 ile biter. Bu yüzden faktöriyel toplamlarının birler basamağını yalnızca ilk dört terim belirler. Aynı fikirle, 10! ve sonrasının son iki basamağının 00 olduğu da görülür, çünkü bu faktöriyeller 100 ün katıdır.

Örnek

1!+2!+3!+⋯+100! toplamı verilsin.

Bu toplamın birler basamağını bulalım.

5! den itibaren her terim 0 ile biter ve birler basamağını etkilemez.

İlk dört terimin toplamı: 1+2+6+24=33.

Toplamın birler basamağı 3 tür.

Sınavda faktöriyel

Sınavda nasıl çıkar

Temel düzeyde (TYT) faktöriyel sadeleştirme, faktöriyelli işlemler ve sıralama soruları biçiminde karşına çıkabilir.

İleri düzeyde (AYT) faktöriyel permütasyon, kombinasyon ve olasılık sorularının içinde kullanılır; ALES ve KPSS düzeyinde de sayma sorularında gerekir.

Faktöriyelli bir ifadeyle karşılaştığında önce en küçük faktöriyeli bul ve diğerlerini onun cinsinden yaz. Bu tek adım, bölme, toplama ve çıkarma sorularının neredeyse hepsini birkaç satıra indirir.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
0!=00!=1
10!5!=2!10·9·8·7·6
(a+b)!=a!+b!Faktöriyel toplamaya dağılmaz
(2n)!=2·n!(2n)! çok daha büyüktür
Sondaki sıfırlarda yalnız ilk bölmeyi yapmak25 in katları fazladan 5 verir
5! den büyük faktöriyelin birler basamağını hesaplamakHepsi 0 ile biter

Bu hataların çoğu, faktöriyeli sıradan bir sayı gibi düşünmekten doğar. Faktöriyel bir çarpımdır; onu açarak yazmak ve ortak kısımları çarpım olarak sadeleştirmek hataları büyük ölçüde önler.

Hap bilgi özeti

  1. n!, 1 den n ye kadar bütün pozitif tam sayıların çarpımıdır.

    0!=1 ve 1!=1 dir.

Sık sorulanlar

Faktöriyel nedir?

Bir pozitif tam sayıdan bire kadar bütün pozitif tam sayıların çarpımıdır. Örneğin 5 faktöriyel, 1 çarpı 2 çarpı 3 çarpı 4 çarpı 5, yani 120 dir.

Sıfır faktöriyel neden 1 dir?

Özyinelemeli tanımda 1 faktöriyel, 1 çarpı 0 faktöriyel olarak yazılır ve 1 faktöriyel 1 olduğu için 0 faktöriyel de 1 olmalıdır. Ayrıca hiç nesne yokken tek bir dizilim vardır.

Faktöriyel sayma ile nasıl ilişkilidir?

n farklı nesne bir sıraya n faktöriyel farklı biçimde dizilebilir. Örneğin üç farklı kitap bir rafa 6 farklı biçimde dizilir.

İki faktöriyelin bölümü nasıl hesaplanır?

Büyük faktöriyel küçük olana kadar açılır ve ortak kısım sadeleştirilir. 10 faktöriyelin 8 faktöriyele bölümü 10 çarpı 9, yani 90 dır.

Bir faktöriyelin sonunda kaç sıfır vardır?

Sayının 5 e art arda bölünmesiyle bulunan bölümler toplanır. 100 faktöriyelin sonunda 20 artı 4, yani 24 sıfır vardır.

Faktöriyel toplamlarının birler basamağı nasıl bulunur?

5 faktöriyelden itibaren bütün faktöriyeller 0 ile bittiği için yalnızca ilk dört terimin toplamının birler basamağına bakılır.

Faktöriyel içeren bir toplamın kalanı nasıl bulunur?

Faktöriyel, bölen sayının bütün asal çarpanlarını içeriyorsa tam bölünür ve kalan yalnızca faktöriyel olmayan terime bağlı kalır. 20 faktöriyel artı 7 nin 11 e bölümünden kalan 7 dir.

Ardışık sayıların çarpımı neden faktöriyele bölünür?

Art arda gelen k sayının çarpımı, iki faktöriyelin bölümü olarak yazılabilir ve k faktöriyele bölündüğünde bir kombinasyon sayısı, yani bir tam sayı verir.

Faktöriyel seçim sorularında nasıl kullanılır?

n nesneden r tanesini sıra gözetmeden seçmenin yolu, n faktöriyelin r faktöriyel ile n eksi r faktöriyelin çarpımına bölümüdür. Beş kişiden iki kişilik ekip 10 farklı biçimde seçilir.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕