万书网 > 文学作品 > 爸爸教的数学 > 第二十二章 和谁比赛

第二十二章 和谁比赛

    高斯求和公式就像是梯形的面积公式,上底加下底乘高除二。

    妞妞喜欢美食,这一点好像是遗传于爸爸。爸爸有北京许多餐厅的优惠卡,知道基本上所有菜系在北京的代表餐厅和代表菜品,而且爸爸经常出差,全国各地、世界各地的美食都有机会品尝。不过爸爸现在有些胖了,不能再多吃,同时因为担心妞妞将来可能会长胖,也督促妞妞多运动。

    妞妞小的时候学过滑冰,不过好像不是太有兴趣;也学过乒乓球,效果一般。游泳算一项喜欢的,羽毛球也算一项,不过这两样都没有系统学过,就是跟着爸爸玩,也就玩会了,而且兴趣盎然。对孩子而言,似乎哪一项运动并不是很重要,重要的是运动,重要的是和谁一起。

    这一天妞妞很高兴,在学校打羽毛球赢了一场,一回到家里就拉着爸爸要练习羽毛球。最近妞妞的体育老师让班里所有羽毛球兴趣小组的成员进行排名赛,胜一场得一分,输一场得零分。妞妞在女孩子中间算是打得比较好的,自然是积极分子了。

    “我们一共有28个同学参加羽毛球兴趣小组,我得打27场才行,是不是很强呀?”爸爸和妞妞在小区的步行街上一边打羽毛球,一边说话。孩子们的羽毛球也就是把球接起来、打回去,没有什么速度,也谈不上什么角度、技术,所以打起来倒也没什么负担,一样可以从容说话。

    “太强了!你有没有算过这样打的话你们一共需要打多少场球?”爸爸觉得有些奇怪。

    “老师没有说,怎么啦?”妞妞一边努力接球,一边回问道。

    “爸爸估计一下大概得打378场球,就算是一场球只打21个,一节体育课打十场,要是打完那该到什么时候呀?这个学期看来是打不完了。”爸爸回答。

    “我们一星期有两节体育课,不过别的课的老师还常常占用,兴趣小组每周有一次专门活动。一星期就算打三十场,也得有十三个星期,四个多月,确实不可能。”妞妞有些气喘,故意把舌头伸出来,像小狗一样呼吸。两个人就停下来,喝喝水,休息一会。

    “爸爸,你是怎么算的呀?”妞妞很好奇。

    “就是拿28×27再除以2×1。其实说起来也简单,第一个人需要打多少场球呀?”爸爸问。

    “27场。”妞妞答道。

    “对,第二个人需要打26场,因为他和第一个人的比赛已经在第一个人的27场中记录过了。

    “第三个人需要打25场,第四个人需要打24场,如此下去。

    “把它们都加起来,就是1+2+3+4+…+25+26+27==378场球。我计算这个和式的时候用的是高斯求和法,相信你还记得。”

    “记得,高斯求和公式就像是梯形的面积公式,上底加下底乘高除二,这里就是首项加末项乘以项数除以二。”妞妞快速地回答道。

    “真棒!我们上次讲到的车牌号数学叫作排列,而比赛场次的计算叫作组合。他们的名称也是有意义的,排列讲究顺序,而组合没有顺序。比如,比赛的计算,我们没有必要区别是A和B比还是B和A比,对不对?”爸爸继续这个话题。

    “这是同一场球赛,可是淘汰赛场次的计算就不一样了,对不对?”妞妞突然想到了即将要进行的乒乓球比赛,谁输了谁就下台。

    “对呀,如果有N支球队参加淘汰赛,我们先设它是2的指数值。要产生冠军,我们最少需要。比如,8支队,就需要场赛事。前四场决出四强,两场半决赛决出头两名,最后决赛决出冠亚军。当然实际上我们还需要其他的比赛来决定第三、第四名。”

    “参加的队伍要不是2的指数值呢?”妞妞觉得要求参赛队伍一定满足2的几次方不太合理。

    “那要复杂一些。你知道比赛是由人们创造出来的一种游戏,所以淘汰赛我们一般都预先规定参加的队伍个数,比如,世界杯足球赛有32支球队参加,也就是25支球队。我们先把球队分为八个组,每个组四支球队,在小组内打循环赛。每一个小组的循环赛需要赛场。8组共赛场。

    “每个小组赛的前两名进入16强,之后的赛事就是淘汰赛了。16支球队的淘汰赛最少需要场。简单计算就是16进8(俗称八分之一决赛)赛8场,8进4(俗称四分之一决赛)赛4场,4进2(半决赛)赛2场,决赛赛1场。

    “淘汰赛和循环赛各有优缺点。淘汰赛的缺点是四名以后的队是根据淘汰赛的进球数、净胜球数排的名,彼此可能并没有在一起交过手。循环赛的缺点就是场次太多。所以我们经常看见混合使用,就像世界杯这样的,先循环再淘汰。”

    妞妞和爸爸打完球,回到家里的餐桌边喝水。爸爸拿出一张纸说:“如果我们有八个不同颜色的球,放在密封的坛子里。每次拿出三个,问有多少种可能?”

    “这有点难,我先用1~8这八个数字分别代表这8个小球。”妞妞喝了一口水,拿起笔开始在纸上写:

    123、124、125、126、127、128,总共6种。

    134、135、136、137、138,总共5种。

    145、146、147、148,总共4种。

    156、157、158,总共3种。

    167、168,总共2种。

    178,总共1种。

    爸爸安静地看着妞妞计算,不说一句话。妞妞也专心地往下写。

    234、235、236、237、238,总共5种。

    245、246、247、248,总共4种。

    256、257、258,总共3种。

    267、268,总共2种。

    278,总共1种。

    所有包括球2,但不包括球1的可能有1+2+3+4+5=15种。

    345、346、347、348,总共4种。

    356、357、358,总共3种。

    367、368,总共2种。

    378,总共1种。

    所有包括球3,但不包括球2和球1的可能性有1+2+3+4=10种。

    456、457、458,总共3种。

    467、468,总共2种

    478,总共1种。

    所有包括球4,但不包括球1、2、3的可能有1+2+3=6种。

    567、568,总共2种。

    578,总共1种。

    所有包括球5,但不包括球1、2、3、4的可能有1+2=3种。

    678,总共1种。

    所有包括球6,但不包括球1、2、3、4、5的可能有1种。

    所有的可能性就是1+3+6+10+15+21=56。

    做完了,妞妞长出了一口气,脸上的汗直往下流,“还真不容易!”妞妞擦擦汗,又喝了一口水。

    “妞妞做得非常正确!真的是好棒呀!爸爸觉得妞妞这一段时间的学习进步非常快。我和妈妈都很高兴。对于排列和组合,我们有两个公式。在M个中取出N个,如果N个的顺序不同,会有不同的情形时,就是排列,那么它有M×(M-1)×(M-2)×…×(M-N+1)种。简单的记忆就是从M开始,往后数N个数字,把他们连续相乘。”爸爸一边在纸上写,一边说了下面这个例子。

    “比如,从班上40位小朋友中选三位,分别给语文、数学、英语老师献花,就有40×39×38=59280种选择。这个公式我们把它叫作排列公式。”

    爸爸接着说,“在M个中取出N个,如果N个不讲顺序的话就是组合,组合的计算公式是:。如果要记住的话就是先计算M里面取N个的排列值,再除以从1、2、3一直乘到N的积。这也叫组合公式。”

    爸爸在纸上写下的这两个公式字迹很大很醒目,“就拿刚才的这个问题来说,8个里面取出3个,没有顺序,计算就是。是不是很简单?”

    “哇,确实如此耶!你是怎么得到这个公式的呢?”妞妞又瞪大了眼睛。

    “其实就是根据你的计算来求和而已,不过计算和推导有点复杂,我们就不讨论了,公式记住了就行了。”

    爸爸看着妞妞,笑了笑,“没记住也没关系,记得计算的思路就行。我们今天的数学话题也就到这里了,你该写家庭作业了。”