Merak Edilenler

0! neden 1? Sıfır faktöriyeli üç farklı yoldan anlıyoruz

Faktöriyel konusunu ilk öğrendiğinde herkes aynı yerde durur: “5! = 120, anladım. 1! = 1, tamam. Peki 0! neden 1? Sıfırı çarpınca sıfır olmuyor muydu?” Haklı bir itiraz. Bu yazıda 0! = 1 eşitliğini ezberlemeden, üç farklı yoldan anlayacağız.

Faktöriyel nedir?

n! (okunuşu: “n faktöriyel”), 1'den n'ye kadar olan tüm pozitif tam sayıların çarpımıdır.

n! = n × (n − 1) × (n − 2) × … × 2 × 1 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120

Anlamı da çok somut: n! sayısı, n farklı nesneyi yan yana kaç farklı şekilde dizebileceğini söyler. 3 arkadaş bir fotoğraf için yan yana dizilecekse 3! = 6 farklı poz çıkar.

nn!Anlamı
01Hiç kimseyi dizmenin 1 yolu var
111 kişi tek şekilde durur
22AB, BA
36ABC, ACB, BAC, BCA, CAB, CBA
4244 kişilik aile fotoğrafı
51205 kitaplık raf düzeni
103.628.80010 kişilik sıra: 3,6 milyon farklı dizilim
Faktöriyelin hızlı büyümesini gösteren sütun grafiği: 1, 1, 2, 6, 24, 120, 720 0!1!2!3!4!5!6! 112624120720
Faktöriyel masum başlar, sonra roket gibi büyür. 0! ve 1! ise ikiz kardeş gibi: ikisi de 1.

1. yol: Örüntüyü geriye doğru takip et

Faktöriyelin en kullanışlı özelliği şudur: her faktöriyel, bir öncekinin bir sayıyla çarpılmış hâlidir.

n! = n × (n − 1)!

Bunu tersine çevirirsek, bir faktöriyelden bir öncekine inmek için bölmemiz yeterli:

4! = 24 3! = 4! ÷ 4 = 24 ÷ 4 = 6 2! = 3! ÷ 3 = 6 ÷ 3 = 2 1! = 2! ÷ 2 = 2 ÷ 2 = 1 0! = 1! ÷ 1 = 1 ÷ 1 = 1

Merdivenden inerken her basamakta bölüyoruz ve son basamakta tertemiz bir 1 buluyoruz. 0! = 1 olmasaydı bu merdivenin son basamağı kırık olurdu.

Peki bir basamak daha inebilir miyiz? (−1)! = 0! ÷ 0 = 1 ÷ 0 olurdu. Sıfıra bölme tanımsız olduğu için merdiven 0'da biter. Bu yüzden negatif sayıların faktöriyeli yoktur.

2. yol: Hiç kimseyi sıraya dizmek

n! sayısının “n kişiyi sıraya dizme sayısı” olduğunu söylemiştik. O zaman soru şu: 0 kişiyi kaç farklı şekilde sıraya dizebilirsin?

Boş sahnede fotoğrafçı: sıfır kişilik grup fotoğrafının tek bir çekilme şekli var (sahne bomboş) 0 kişilik grup fotoğrafı: 1 poz. Çektim, bitti!
Kimse gelmedi, ama fotoğraf yine de çekildi. Tek bir şekilde: boş.

Cevap sıfır değil, bir. “Hiçbir şey yapmamak” da bir düzenlemedir ve bunun tek bir yolu vardır. Boş bir rafa kitap dizmenin tek bir yolu vardır: rafı boş bırakmak. Bu yüzden 0! = 1.

3. yol: Kombinasyon formülü bunu şart koşar

n kişiden r kişilik bir grup seçme sayısı şu formülle bulunur (detaylar için permütasyon ve kombinasyon yazısına bakabilirsin):

C(n, r) = n! / ( r! × (n − r)! )

5 kişilik bir sınıftan 5 kişiyi seçmenin kaç yolu var? Açıkça 1: herkesi seçersin. Formüle koyalım:

C(5, 5) = 5! / (5! × 0!) = 120 / (120 × 0!)

Sonucun 1 çıkması için 0! = 1 olmak zorunda. 0! = 0 deseydik payda 0 olur ve formül çökerdi. Matematikçiler 0! = 1'i keyfine göre seçmedi; bütün formüllerin tutarlı çalışması bunu gerektiriyor.

Neden “sıfırla çarpınca sıfır” olmuyor?

Buradaki yanılgı şu: 0! hesabında 0 ile çarpma yapılmaz. Faktöriyel 1'den n'ye kadar olan sayıları çarpar; n = 0 olunca çarpılacak hiçbir sayı kalmaz. Hiç sayı çarpmamanın sonucu ise çarpmanın etkisiz elemanı olan 1'dir. (Hiç sayı toplamamanın sonucu nasıl 0 ise, hiç sayı çarpmamanın sonucu da 1'dir.) Matematikçiler buna “boş çarpım” der.

Sınavda 0! gördüğün yere refleksle 0 yazma. Özellikle kombinasyon sorularında C(n, 0) = 1 ve C(n, n) = 1 sonuçlarını hep 0! = 1 sayesinde alırız.

Sınavda faktöriyel soruları

(8! − 7!) / 6! işleminin sonucu kaçtır?

8! = 8 × 7 × 6!, 7! = 7 × 6! (8 × 7 × 6! − 7 × 6!) / 6! = 56 − 7 = 49

Püf noktası: büyük faktöriyelleri en küçük faktöriyel cinsinden yaz, sonra ortak paranteze al. 8!'i tek tek çarpmaya kalkan kişi süreyi kaybeder.

Özet

  • 0! = 1 ve 1! = 1.
  • Örüntü: n! = n × (n−1)! kuralı 0! = 1'i zorunlu kılar.
  • Sıralama: 0 nesneyi dizmenin tek yolu vardır.
  • Kombinasyon: C(n, n) = 1 olması için 0! = 1 olmalıdır.
  • Negatif sayıların faktöriyeli tanımsızdır.

Sık sorulan sorular

0 faktöriyel kaçtır?

0! = 1'dir. Bu bir ezber değil, faktöriyel tanımının ve n! = n × (n−1)! kuralının zorunlu sonucudur.

1 faktöriyel kaçtır?

1! = 1'dir. Yani hem 0! hem de 1! 1'e eşittir.

Faktöriyel nedir?

n! (n faktöriyel), 1'den n'ye kadar olan tüm pozitif tam sayıların çarpımıdır. Örneğin 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120. n farklı nesnenin kaç farklı şekilde sıralanabileceğini gösterir.

Negatif sayıların faktöriyeli var mı?

Hayır. Lise matematiğinde faktöriyel sadece doğal sayılar (0, 1, 2, 3, ...) için tanımlıdır. (−1)! gibi ifadeler tanımsızdır.

0! = 1 olmasaydı ne olurdu?

Kombinasyon formülü bozulurdu. Örneğin 5 kişiden 5 kişi seçmenin 1 yolu vardır ama C(5,5) = 5!/(5!·0!) formülü ancak 0! = 1 ise 1 sonucunu verir.