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과학

순열

순열과학
영문명
Permutation
기본 구분
순서를 구별함
전부 배열하는 경우
서로 다른 n개에 대해 n!
일반적 정의
집합에서 자기 자신으로의 전단사 함수
순열은 원소를 순서를 구분해 배열하는 방법이다. 서로 다른 n개 중 r개를 중복 없이 골라 순서대로 놓는 경우의 수는 n!/(n−r)!이다. 수학의 더 일반적인 맥락에서는 집합에서 자기 자신으로 가는 전단사 함수를 뜻하기도 한다.

자리의 차이가 결과를 바꾼다

세 사람 중 발표자와 진행자를 한 명씩 정한다고 하자. 같은 두 사람을 골라도 누가 어느 역할을 맡는지에 따라 결과가 다르다. 첫 역할은 3가지, 남은 역할은 2가지 선택이 있으므로 가능한 배치는 6가지다.

곱으로 세는 이유

서로 다른 n개에서 r개를 중복 없이 배열하면 첫 자리는 n가지, 둘째 자리는 n−1가지 선택이 있다. 이 과정을 r자리까지 이어 곱한다. 선택 단계마다 남은 후보가 달라지므로 단순히 n을 r번 곱하는 중복 허용 배열과 구분해야 한다.

같은 원소가 반복되면

글자 A, A, B를 배열할 때 두 A의 자리를 맞바꾼 것은 눈에 보이는 새 배열이 아니다. 세 대상을 모두 구별한다고 세면 같은 결과를 중복 계산한다. 반복되는 원소가 있는 순열에서는 무엇을 서로 다른 결과로 인정하는지부터 정해야 한다.

함수로 바라보기

원소들의 자리를 다시 배정하는 순열은 각 원소를 다른 위치에 일대일로 대응시키는 함수로 표현할 수 있다. 두 순열을 차례로 적용하거나 원래 배치로 되돌리는 역순열도 생각할 수 있다. 이 관점은 단순한 경우의 수 계산을 넘어 대수학에서 사용된다.

관련 문서

조합 / 전단사 함수 / 군 (수학) / 집합