《啊哈!靈機一動》-混淆的嬰兒
來源:數(shù)學(xué)E網(wǎng) 2007-09-24 10:50:43
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a.某醫(yī)院,四名嬰兒的身份卡弄混了,兩名嬰兒的卡是對的,另外兩名是錯的,發(fā)生這種情況的方式有多少種?
b.計算這個問題的簡便方法就是把所有可能的情況列成表,它顯示出當兩名嬰兒標錯時有六種情況。
c.現(xiàn)在假設(shè)標簽混了以后,實際上三個對的,一個錯的,發(fā)生這種情況又有幾種方式。
d.你還要畫個表來算嗎?或許你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其奧妙了。
弄錯了的標簽
這個問題蒙混了許多人的原因是假設(shè)錯誤:有許多途徑可以正確標識四個嬰兒中的三個。如果按“鴿子窩原理”考慮,答案是顯然的。假如有四個鴿子窩,每個都用它們的名字標記,如果三個鴿子放到它們各自的窩里,那么第四個鴿子只有一個口可進,當然是正確的口。只有一種情形而不是很多情形,顯然這種情形下四個鴿子正確地放進窩里了。
有一個著名的標識混淆的難題,也涉及三物體,解決的方法也靠巧妙的想法:把發(fā)生事件數(shù)減少到1。假設(shè)在桌上有三個密封的盒,一個盒中有2枚銀幣(l銀幣=10便士),一個盒中有2枚鎳幣(1鎳幣=5便士),還有一個盒中有1枚銀幣和l枚鎳幣。這些盒子被標上10便士、15便士和20便士,但每個標簽都是錯誤的,F(xiàn)在,有人從一個盒中拿出1枚硬幣放在盒前,看到這枚硬幣,你能否說出每個盒內(nèi)裝的東西呢?
同前一個問題,人們首先可能會認為有許多不同的可能性,但用正確的觀點看只有一種情形。從錯標15便士的盒中取出的硬幣不是銀幣就是鎳幣。如果是1枚銀幣就知道這盒里原本裝的是2枚銀幣,如果是鎳幣,這盒里原本裝的就是2枚鎳幣。在這兩種情形下,其它兩盒內(nèi)所裝的東西也完全決定了。為了弄明白原因,可以畫一個六種可能情形的表,可以看到三個盒子全部錯標只有其中兩種情形,從15便士的盒中取1枚硬幣樣品又排除一種情形,唯一剩下的一種情形就是正確的情況。
這個問題有時給出的形式略難一些,讓某人隨便在哪個盒中取最小數(shù)目的硬幣樣本來確定三個盒子的內(nèi)裝物。當然,唯一的答案就是從15便士的盒中取1枚硬幣;蛟S你還能發(fā)明更復(fù)雜的方法,當每個盒中有兩個以上物體或是多于三個盒子的情況。
許多吸引人的難題都和嬰兒問題有密切聯(lián)系,這也引入了基本的概率理論。比如,嬰兒的標簽隨意混淆了,四個都對的概率是多少?都錯的呢?至少一個對的呢?恰好一個對的呢?至少兩個對的呢?恰好兩個對的呢?至多兩個對的呢?等等。
以“至少一個”形式的問題,是著名的娛樂數(shù)學(xué)問題,它常以一個故事的形式給出,n個男人把帽子寄存在飯店里,粗心的存帽姑娘漫不經(jīng)心,隨便遞出對號牌,那么至少有一個人能取回他自己帽子的概率是多少?當n增加時這個概率很快達到其極限(1-1/e),略大于1/2。這里e是一個著名的相關(guān)系數(shù),稱作歐拉系數(shù)等于2.71828,它在概率問題中經(jīng)常遇到,如同幾何問題中的圓周率。
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