生活中的數學無處不在,只要你去認真觀察、仔細思考,總能發現很多有趣的數學問題,而且很多數學問題是有規律的,就象本文要解決的問題。
關鍵詞排列組合解決問題
生日的那天,我邀請了6個小朋友來參加我的生日晚會。晚會上,爸爸給我們拍了許多照片。過了一些日子,照片洗出來了。看著大家排成一排肩搭著肩的照片,我突然想到了一個問題,那天晚上包括我一共有7個小朋友,如果我們7個人排成一排,每拍一張照片就交換位置,并且每次的組合都不相同的話,一共可以拍多少張照片呢?我試著用數學辦法來解決這個問題。
如果是1個人,那毫無疑問是1種組合。如果2個人,3個人……該如何算呢?我用A、B、C、D、E、F、G分別來代表7個小朋友。
人數(個)排列組合方式組合數(組)
1 A 1
2 A、B B、A 2
3 A、B、C A、C、B B、A、C
B、C、A C、A、B C、B、A 6
人數(個)排列組合方式組合數(組)
4 A、B、C、D
A、B、D、C
A、C、B、D
A、C、D、B
A、D、B、C
A、D、C、B
類推下去,把A替換成B或C或D也各有6種排列方式4×6=24
算到這兒,我發現幾個人組合數等于這個數乘上前一個數的組合數,譬如,
3個人的組合數等于3乘以2的組合數=3×2=6(組)
4個人的組合數等于4乘以3的組合數=4×6=24(組),照此類推
人數1234567
組合數126241207205040
我拿著我的發現去告訴爸爸。爸爸看了我的結論,表揚了我。他接著說:“你這個方法很好,只可惜要求a個人可以幾種排法,先要知道(a-1)個人有幾種排法,可如果我們還不知道(a-1)個人的幾種排法,又要接著往前推,好象有點麻煩,能不能用一個公式來求解呢?”我帶著爸爸的問題開始思考。
1個人:=1
2個人:=2×1=2
3個人:=3×2×1=6
4個人:=4×3×2×1=24
5個人:=5×4×3×2×1=120
6個人:=6×5×4×3×2×1=720
……
啊有了,如果求a個人有幾種排法,只要從1開始乘一直乘至a為止,用公式表示是:a個人的組合數=……×(a-1)×a,所以,如果我們7個人排成一排,每拍一張照片就交換位置,用不同的排列竟然可以排出1×2×3×4×5×6×7=5040種不同的組合,可以拍出5040張照片,簡直太讓人難以置信了。
我拿著結果到來到爸爸身邊,把我的想法和結論說給爸爸聽。爸爸直夸我是個聰明的孩子,我心里別提有多高興了。