七八仙过海(第4页)
这次却真的到了底,我们要解决的问题是:“分多少排,总共排若干次,究竟要多少钱,而且只能要多少钱?”
上面已举出的钱的数目,在那例中都是必要而且充足的,说得明白点,就是不能多也不能少。我们怎样回答上面的问题呢?假如你只要一个答案就满足,那么是这样的:
设排数是a,排的次数是x,钱数是y,这三个数的关系如下:y=ax
我们将前面已讲的例代进去,看看这个话是否靠得住:
(1)(a)a=2,x=1,∴y=21=2
(b)a=2,x=2,∴y=22=4
(c)a=2,x=3,∴y=23=8
(d)a=2,x=4,∴y=24=16
(2)(a)a=3,x=1,∴y=31=3
(b)a=3,x=2,∴y=32=9(对吗?)
(c)a=3,x=3,∴y=33=27
(d)a=3,x=4,∴y=34=81(?)
(3)(a)a=4,x=1,∴y=41=4
(b)a=4,x=2,∴y=42=16(?)
(c)a=4,x=3,∴y=43=64
(d)a=4,x=4,∴y=44=256(?)
照这个结果来看,我们所用过的例子都合得上,那个回答大概总有些可靠了。就是几个不曾试过的数,想起来也还不至于错误。不过单是这样还不行,别人总得问我们理由。此刻是无可拖延,只得找出理由来。
真要理由吗?就是将我们所用过的例子合在一起用脑力去想,一定可以想得出来的。不过,这实在大可不必,有别人的现成架子可以装得上去时,直接痛快地装上去多么爽气。那么,在数学中可以找到这一栏吗?
可以。那就是顺列法,我们就来说顺列法吧。先说什么叫顺列法。
第二十二图
有几个不相同的东西,譬如A、B、C、D……几个字母,将它们的次序颠来倒去地排,计算这排法的数目,这种方法就叫顺列法。
顺列法的计算本来比较复杂,而且一不小心就容易弄错,要想弄清楚,自然只好去读教科书或是去请教你的数学教师。这里不过说着玩玩,只得限于基本的几个法则了。
第一,我们来讲几个东西全体的、不重复的顺列。这句话须得解释一下,譬如有A、B、C、D四个字母,我们一齐将它们拿出来排,这叫全体的顺列。所谓不重复是什么意思呢?那就是每个字母在一种排法中只需用一回,就好像甲、乙、丙、丁四个人排座位一样,甲既然坐了第一位,其余的三位当然不能再坐他的座位了。
要计算A、B、C、D这种排列法,我们先假定有四个位置在一条直线上,譬如是桌上画的四个位置,A、B、C、D是写在四个铜元上的。
第一步我们来就第一个位置想,A、B、C、D四个钱全都没有排上去,所以无论我们用哪一种摆法都行。这就可以知道,第一个位置有4种排法。我们取一个钱放到了1,那就只剩三个位置和三个钱了,跟着来摆第二个位置。
外面剩的钱还有三个,第二个位置无论用这三个当中的哪一个去填它都是一样。这就可以知道,第二个位置有3种排法。到了第二个位置也有一个钱将它占领时,桌子上只剩两个位置,外边只剩两个钱了。
第三个位置因为只有两个钱剩在外面,所以填的方法也只有2个。
当第三个位置也被一个钱占领了时,桌上只有一个空位,外面只有一个闲钱,所以第四个位置的排法便只有1个。
为了一目了然,我们还是来画一个图。
仔细观察第二十三图第一位,无论是A、B、C、D四个当中的哪一个,A或B,或C,或D,第二位都有三个排法,所以第一、第二位合在一起共有的排法是:
4×3
而第二位无论是A、B、C、D中的哪一个,第三位都有两个排法,所以一、二、三几个位置连在一起算,总共的排法是:
4×3×2
至于第四位,跟着第三位已经定了,只有一个方法,因此四个位置总共的排法是:
第二十三图
4×3×2×1=24
我们由图上去看,恰好总共是二十四排。
假如桌上有五个位置,外面有五个钱呢?那么第一个位置照前面说过的有5种排法,第一位排定以后,下面剩四个位置和四个钱,它们的排法便和前面说过的一样了,所以五个位置的钱的排法是: