什麼是第二類斯特林數?
第二類斯特林數記作 S(n,k),用來計算「將 n 個相異(有標號)元素分割成恰好 k 個非空、無標號子集合」的方法數。它是組合數學中的基本量,常出現在集合分割、滿射函數以及貝爾數(Bell numbers)等問題中。這是一項純數學工具,在世界各地的運算方式完全相同。
如何使用本計算器
請輸入集合的大小 n,以及子集合的數量 k,兩者都必須是非負整數。按下計算後,即可得到 S(n,k),也就是精確的分割方法數。若 k 大於 n,結果會是 0,因為非空子集合的數量不可能超過元素總數。
公式說明
顯式公式為
S(n,k) = ((1) ÷ (k!))\sum_{j=0}^{k} (-1)^{k-j}\binom{k}{j} j^{n}
其中 C(k,j) 為二項式係數。另一種等價且在數值上更穩定的做法是遞迴式 S(n,k) = k S(n-1,k) + S(n-1,k-1)
其初始條件為 S(0,0)=1、當 n>0 時 S(n,0)=0、當 k>0 時 S(0,k)=0。本計算器採用遞迴式,以避免浮點數相減時的數值消去誤差。一些常用的特例:S(n,1)=1、S(n,n)=1,以及 S(n,2)=2^{n-1}-1。
範例演算
以 n=5、k=2 為例:套用特例可得
S(5,2)=2^{5-1}-1=16-1=15
用遞迴式也能驗證:S(5,2)=2× S(4,2)+S(4,1)=2× 7+1=15
因此將 5 個元素的集合分成兩個非空群組,共有 15 種分法。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
為什麼 \(S(0,0)=1\)?
依照慣例,空集合恰好有一種「分割成零個部分」的方式,也就是空分割。
當 \(k > n\) 時會怎樣?
結果為 0,因為每個子集合都必須非空,而元素數量不足以填滿這麼多子集合。
它和貝爾數有什麼關係?
將 \(S(n,k)\) 對所有 k(從 0 加到 n)求和,便會得到貝爾數 \(B(n)\),也就是 n 個元素的集合所有分割方式的總數。