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1700995418 乘法法则的意思是:如果某项活动由两个部分构成,完成第一部分的方法有a个,完成第二部分的方法有b个,那么完成整个活动共有a×b个方法。例如,我有5条裤子和8件衬衫,而且我不关心颜色搭配(我想,学数学的人大多如此),那么我一共有5×8 = 40个不同的搭配方案。如果我有10条领带,那么衬衫、裤子加领带的搭配方案共有40×10 = 400个。
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1700995420 一副普通的扑克牌(不含大小王)有4个花色(黑桃、红心、方块和梅花)、13种牌值(A,2,3,4,5,6,7,8,9,10,J,Q和K),每张牌只能有一个花色和一种牌值。因此,一副牌(不含大小王)共有4×13 = 52张。我们也可以把全部的52张牌排列成一个4×13的长方形,如下图所示,从中也可以看出一副牌共有52张。
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1700995425 接下来,我们用乘法法则计算邮政编码的个数。从理论上讲,一共可以有多少个五位数的邮政编码呢?邮政编码的每个数位上的数字可以从0至9中任选,因此最小的邮政编码可能是00000,最大的可能是99999,共有100 000个。根据乘法法则,我们也可以得出这个结果。第一数位上的数字有10种选择(0~9),第二、第三、第四和第五数位上的数字也各有10种选择。因此,邮政编码的个数是105= 100 000。
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1700995427 在统计邮政编码的个数时,数字是可以重复出现的。现在,我们来研究对象不能重复出现的情况,比如将对象排成一行。很容易看出,两个对象有两种排列方式。例如,字母A和B可以排列成AB和BA这两种形式。3个对象有6种排列方式:ABC,ACB,BAC,BCA,CAB,CBA。假设有4个对象,在不把它们写出来的情况下,你知道它们共有24种排列方式吗?在安排第一个字母时,有4种选择(A、B、C或者D)。第一个字母确定之后,安排第二个字母时有3种选择,安排第三个字母时有2种选择,安排最后一个字母时只有一种选择。因此,一共有4×3×2×1 = 4! = 24种排列方式。一般而言,n个不同对象有n!种排列方式。
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1700995429 在接下来的例子里,我们结合使用加法法则和乘法法则。假设美国某个州发放两种车牌。第一种车牌的前三位是字母,后三位是数字。第二种车牌的前两位是字母,后4位是数字。最多可以发放多少个不同的车牌呢?(尽管某些字母与数字外形相似,例如O与0,但我们不考虑这种情况,允许使用所有26个英文字母和10个数字。)根据乘法法则,第一种车牌的可能数量为:
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1700995431 26×26×26×10×10×10 = 17 576 000
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1700995433 第二种车牌的可能数量为:
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1700995435 26×26×10×10×10×10 = 6 760 000
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1700995437 由于每个车牌要么属于第一种,要么属于第二种(不可能既属于第一种又属于第二种),根据加法法则,车牌的总数是:17 576 000 + 6 760 000=24 336 000。
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1700995439 计数问题(数学界把这个分支称作组合数学)可以给我们带来诸多乐趣,其中之一就是我们经常发现同一个问题有多种解法。(心算问题也可以让我们体验到这种乐趣。)前面那个例子其实只需一个步骤即可完成。可发放的车牌数是:
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1700995441 26×26×36×10×10×10 = 24 336 000
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1700995443 这是因为车牌的前两位分别有26个选择,后三位各有10个选择,而第三位既可以选择字母,又可以选择数字,因此有26 + 10 = 36个选择。
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1700995448 12堂魔力数学课 [:1700993729]
1700995449 12堂魔力数学课 冰激凌、彩票与扑克牌游戏
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1700995451 接下来,我们将利用刚刚学到的计数知识,计算我们中彩票大奖和玩扑克牌游戏时拿到各种牌面的概率。但是,我先制作一些冰激凌,让大家放松放松。
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1700995453 假设某家商店出售10种口味的冰激凌,可以搭配出多少种三球冰激凌呢?在做圆筒冰激凌时,各种口味的先后次序是需要考虑的(当然如此!)。如果各种口味都允许重复,那么每个冰激凌都有10个选择,共可以做出103= 1 000种圆筒冰激凌。如果我们要求每个冰激凌有3种不同口味,那么圆筒冰激凌的种类为10×9×8 = 720种,如下图所示。
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1700995458 把3种不同口味的冰激凌球放到一个圆筒里,共有3! = 6种排列方式
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1700995460 但是,我们真正需要考虑的问题是:在先后次序无关紧要的情况下,每个杯装冰激凌包含3种不同口味,共有多少种排列方式?既然先后次序不重要,种类肯定会减少。事实上,数量会减少为圆筒冰激凌的1/6。为什么会这样呢?因为每个杯装的3种不同口味的冰激凌(比如,巧克力、香草和薄荷口味),在装到圆筒里时都有3! = 6种排列方式。也就是说,圆筒冰激凌的种类是杯装冰激凌的6倍。所以,杯装冰激凌的数量是:
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1700995467 10×9×8的另一种写法是10! / 7!(尽管第一种写法更便于计算)。因此,杯装冰激凌的种类数可以写成。我们把这个表达式称为“10选3”,记作,它的值是120。一般而言,从n个不同对象中选择k个,并且不考虑先后次序的活动被称为“n选k”,公式为:
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