Partitionsrechner

Nutzen Sie diesen kostenlosen Rechner für ganzzahlige Partitionen, um alle Möglichkeiten zu finden, eine positive ganze Zahl als Summe positiver ganzer Zahlen zu schreiben. Der Rechner ermittelt außerdem die Partitionsfunktion \(p(n)\), die die Anzahl der verschiedenen ganzzahligen Partitionen zählt.

Rechner für ganzzahlige Partitionen

Geben Sie eine ganze Zahl von 1 bis 25 ein. Der Rechner erzeugt jede ganzzahlige Partition und zeigt die Gesamtzahl der Partitionen an.

Maximale Eingabe: 25. Mit zunehmender Eingabezahl steigt die Anzahl der zu erzeugenden Partitionen schnell an.

Was ist eine ganzzahlige Partition?

Eine ganzzahlige Partition ist eine Möglichkeit, eine positive ganze Zahl als Summe positiver ganzer Zahlen zu schreiben, wobei die Reihenfolge der Summanden keine Rolle spielt.

Die Partitionen von 5 sind beispielsweise:

\[ \begin{aligned} 5 &= 5 \\ 5 &= 4+1 \\ 5 &= 3+2 \\ 5 &= 3+1+1 \\ 5 &= 2+2+1 \\ 5 &= 2+1+1+1 \\ 5 &= 1+1+1+1+1 \end{aligned} \]

Daher gilt:

\[ p(5)=7 \]

Die Ausdrücke \(4+1\) und \(1+4\) stellen dieselbe ganzzahlige Partition dar, da die Reihenfolge der Summanden keine Rolle spielt.

Die Partitionsfunktion \(p(n)\)

Die Partitionsfunktion, geschrieben als \(p(n)\), zählt die Anzahl der verschiedenen ganzzahligen Partitionen von \(n\).

Einige Anfangswerte sind:

\[ p(1)=1,\quad p(2)=2,\quad p(3)=3,\quad p(4)=5,\quad p(5)=7 \]

Mit zunehmendem \(n\) wächst die Anzahl der Partitionen schnell. Zum Beispiel:

n p(n)
1 1
2 2
3 3
4 5
5 7
6 11
7 15
8 22
9 30
10 42
15 176
20 627
25 1958

So funktioniert der Partitionsrechner

Der Rechner verwendet einen rekursiven Algorithmus zur Erzeugung von Partitionen. In jedem Schritt wird der nächste Summand der Partition ausgewählt. Dabei wird sichergestellt, dass der nächste Summand nicht größer als der vorherige Summand ist.

Dadurch wird verhindert, dass verschiedene Anordnungen derselben Zahlen mehrfach gezählt werden.

Nachdem beispielsweise \(4+1\) erzeugt wurde, erzeugt der Rechner nicht zusätzlich \(1+4\), da beide Ausdrücke dieselbe Partition darstellen.

Der Algorithmus verwendet außerdem Memoisierung, um bereits berechnete Zwischenergebnisse wiederzuverwenden. Dadurch ist die Berechnung wesentlich effizienter, als jede mögliche Kombination unabhängig voneinander zu erzeugen.

Ganzzahlige Partition vs. Komposition

Ganzzahlige Partitionen und Kompositionen stellen beide eine ganze Zahl als Summe dar, behandeln die Reihenfolge jedoch unterschiedlich.

Partition

Bei einer Partition spielt die Reihenfolge keine Rolle.

\[ 5=4+1 \] und \[ 5=1+4 \] sind dieselbe Partition.

Komposition

Bei einer Komposition spielt die Reihenfolge eine Rolle. Daher sind \(4+1\) und \(1+4\) unterschiedliche Kompositionen.

Beispiele für ganzzahlige Partitionen

Partitionen von 3

\[ 3,\quad 2+1,\quad 1+1+1 \]

Daher gilt: \[ p(3)=3 \]

Partitionen von 4

\[ 4,\quad 3+1,\quad 2+2,\quad 2+1+1,\quad 1+1+1+1 \]

Daher gilt: \[ p(4)=5 \]

Partitionen von 5

\[ p(5)=7 \]

Wichtige Fakten über ganzzahlige Partitionen

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine ganzzahlige Partition?

Eine ganzzahlige Partition ist eine Möglichkeit, eine positive ganze Zahl als Summe positiver ganzer Zahlen zu schreiben, wobei die Reihenfolge der Summanden keine Rolle spielt.

Was ist die Partitionsfunktion?

Die Partitionsfunktion \(p(n)\) gibt die Anzahl der verschiedenen ganzzahligen Partitionen von \(n\) an.

Wie viele Partitionen hat die Zahl 5?

Die Zahl 5 hat 7 ganzzahlige Partitionen: \(5\), \(4+1\), \(3+2\), \(3+1+1\), \(2+2+1\), \(2+1+1+1\) und \(1+1+1+1+1\).

Spielt die Reihenfolge bei einer ganzzahligen Partition eine Rolle?

Nein. Die Reihenfolge spielt keine Rolle. Beispielsweise gelten \(4+1\) und \(1+4\) als dieselbe Partition.

Was ist der Unterschied zwischen einer Partition und einer Komposition?

Der wichtigste Unterschied ist die Reihenfolge. Bei einer ganzzahligen Partition spielt die Reihenfolge keine Rolle. Bei einer Komposition werden unterschiedliche Reihenfolgen separat gezählt.

Was ist p(10)?

Die Zahl 10 hat 42 ganzzahlige Partitionen. Daher gilt: \[ p(10)=42. \]

Warum erlaubt dieser Rechner nur Zahlen bis 25?

Die Anzahl der ganzzahligen Partitionen steigt schnell mit zunehmender Eingabezahl. Da dieser Rechner jede einzelne Partition anzeigt, können größere Eingaben zu einer sehr umfangreichen Ergebnisliste führen. Die aktuelle Grenze hält das Tool praktisch und reaktionsschnell.