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小學趣味數學:嬰兒的身份標簽(2)

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2019-01-26 14:31:55

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  解答:

  這個問題許多人都茫然不解,其原因是他們作了下列錯誤的假設:在四個嬰兒中,三個嬰兒與其標簽相符的情況有許多種。但你如用“鴿籠原理”思索一下,情況就一清二楚了。假設有四個鴿籠,一一標有應放物品的名稱。若三樣物品都放在適當的鴿籠內,那么第四件物品只有一處可放,自然該處即為存放那件物品的地方。正確的可能只有一種,即所有四樣物品都放置恰當這樣一種情況,而不可能有更多的情況。

  有一個關于三樣東西都標簽錯誤的古典問題。一旦領悟到可以把情況的數目縮小為1,這問題也就迎刃而解了。假設在桌上有三個蓋著蓋子的盒子,其中一個盒內有兩枚5分鎳幣,一個盒內有兩枚1角銀幣,還有一個盒內有一枚5分鎳幣和一枚1角銀幣。三個盒上分別標有10分、15分、20分。但每個標簽都標錯了。某人用手伸進那只誤標有15分的盒子,取出一枚硬幣放在此盒前方的桌面上。你看到這枚硬幣后能否說出每個盒內的硬幣?

  同上面一樣,人們一般總是首先考慮有多少種不同的可能性,但你如洞悉底蘊,一眼就可看出只可能有一種情況,從誤標為15分的盒內取出的硬幣不是一枚鎳幣就是一枚銀幣。若是一枚鎳幣,你即明白:那盒內原有兩枚鎳幣;若是一枚銀幣,你即明白:那盒內原有兩枚銀幣。無論哪一種情況,其他兩個盒內裝的是什么硬幣也就隨之一清二楚了。欲知什么原因,可畫一張六種可能情況的表。可以看出,三個盒子全都誤標的情況只可能有兩種。從標有15分的盒內取出一枚硬幣試看一下就可排除一種情況,僅剩下惟一正確的情況。

  有時,上述問題也會以稍復雜的形式出現。在三個盒中,從任意一個盒內取出最少量的硬幣進行試看,以此來確定三個盒內各裝有什么硬幣。惟一的辦法當然是從標有15分的盒內取一枚硬幣試看。也許你能提出一些更加復雜的問題,諸如每個盒內東西不止兩件,或者盒子不止三件等等。

  其他許多發人深思的難題都與上面嬰兒問題有關,同樣也涉及到初等概率論。例如,假設嬰兒的標簽以隨機方式搞亂,那么四個標簽全部正確的概率是多少?全部不正確的概率是多少?至少有一個正確的概率是多少?恰有一個正確的概率是多少?至少有兩個正確的概率是多少?恰有兩個正確的概率是多少?最多有兩個正確的概率又是多少?諸如此類,不一而足。

  “至少一個”的問題,就一般形式來說,居于古典趣味數學著作中的問題。這個問題通常如下所述:在一家旅店,有幾個人在檢查自己的帽子。寄帽部的粗心女郎沒能使寄存牌和帽子做到一一對應,她隨便地把寄存牌發了出去,問至少一人取回自己帽子的概率是多少?結果發現,當n增大時,其概率迅速趨近極限1-1/e,或比1/2稍好一點,其中e為著名的歐勒常數,等于2·71828…,在概率問題中經常反復出現。

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