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给孩子的数学三书,原来数学可以这样学(套装共3册)_刘薰宇(七、八仙过海) 第(7/8)页

若是他的衙门里还有一个额外科长,总共有四个位置,那么他的安排应当是:

10×9×8×7=5040

11×10×9×8=7920

或 9×8×7×6=3024

我们仍然用n代表东西的数目(在数学上算数的时候,朋友,你不必生气,人也只是一种东西,倒无关于他有没有当科长的福分),不过位置的数目既然和东西的不同,所以得另用一个字母来代表,譬如用m,我们的题目变成了这样:“在n个东西里面取出m个来的排法。”

照前面的推论法,m个位置,n个东西,第一位的排法是n;第二个位置的排法,东西已少了一个,所以只有n-1;第三个位置,东西又少了一个,所以只有n-2个排法……照推下去,直到第m个位置,它的前面有m-1个位置,而每一个位置都拉了一个人去,所以被拉去的共有m-1个人,就总人数说,这时已少了m-1个,只剩n-(m-1)个了,所以这个位置的排法是n-(m-1)。

这样一来,总共的排法便是:

比如n是11,m是4,代进去就得:

在实际上只要从n写起,往下总共连着写m个就行了。

这种排法也有一个符号,就是nPm。P左边的n表示总共的个数,P右边的m表示取出来排的个数,所以如在26个字母当中取出5个来排,它的方法总共就是26P5。

将上面的计算用这符号连起来,就得出下面的关系:

这里有一件很有趣味的事,譬如我们将前面说过的第一种排法也用这里的符号来表示,那就成为nPn,所以:

在n个东西当中去了m个,剩的还有n-m个,这n-m个若自己掉来掉去地排,它的数目就应当是:

朋友,我问你,用(n-m)!去除n!得什么?

如果你们想不出,我就将它们写出来:

从这个式子一看分子和分母将公因数消去后,恰好得:

这式子的右边和(1)式的完全一样,所以:

这个式子很有意思,我们可以这样想:从n个当中取出m个来排,和将n个全排好,从第m+1个起截断一样,因为nPn是n个的排列,n_mPn_m是m个以后所余的东西的排列。

举个例来说,5个字母取出3个来的排法是5P3,而5-3=2,

关于这两种顺列法的计算,基本原理就是这样。但应用起来不容易,因为许多题目往往包含着一些特殊条件,它们所能排成功的数目就会减少。譬如八个人坐的是圆桌,大家预先又没有说明什么叫首座,这比他们坐八仙桌的变化就少得多。又譬如在八个人当中有两个是夫妻,非挨着坐不可,或是有两个是生冤家死对头,不能坐在一起,或是有一个人是左手拿筷子的,若坐在别人的右边不免要和别人的筷子冲突起来。这些条件是数不尽的,只要有一个存在,排列的数目就得减少。朋友,你要想详细知道,我只好劝你去读教科书或去请教你的教师,这里却不谈了。

呵!你也许不免要急得跳起来了吧?说了半天,和“八仙过海”有什么关系呢?这是应当赶快解决的,不错。但还得请你忍耐一下,单是这样,这架子还不够,不能好好地将“八仙过海”这一类的玩意儿往上摆。我们得另说一种别的排列法。

前面的两种都是不重复的,但“八仙过海”每一个钱的三次位置不是上就是下,所以总得重复,这种排列法究竟和前面所说过的两种有点儿大同小异,就算它是第一种吧。

第三种是n种东西m次数可重复的顺列。就用“八仙过海”来作例,排来排去,不是上便是下,所以就算有两种东西,我们无妨用a、b来代表它们。

首先说两次的排法,就和第二十四图一样。第一个位置因为我们只有a、b两种不同的东西,所以只好有2种排法。

第二十四图

但是在这里,因为a和b都可重用的缘故,就是第一个位置被a占了,它还是可以有2个排法;同样地,它被b占了也仍然有2个排法。因此总共的排法应当是:

2×2=22=4


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