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巴斯卡其人其事(II)(The biography of Blaise Pascal, part 2)

巴斯卡其人其事(II)(The biography of Blaise Pascal, part 2)
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

連結:巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)

1652年前後,法國貴族安東尼‧哥保德‧迪‧默勒爵士(Antoine Gombaud, Chevalier de Méré , 1607 – 1684)寫信給巴斯卡,提出了兩個問題:

  1. 骰子問題(Problem of Dice):兩枚骰子要擲多少次才能使出現兩個6點的機率不小於50%?
  2. 點數問題(Problem of Points):在賭博被打斷時如何公正地分配賭注。

巴斯卡除了自己研究解決方法之外,還寫信和費馬(Pierre de Fermat, 1601 – 1665)交流解法,在1654年他寫給費馬的一封信中寫道:

我和您的急切心情是一樣的,雖然還臥病在床,但抑制不住要告訴您,我昨天晚上從卡爾卡維手裡接到您關於點數問題的來信,我簡直不知道用什麼語言稱讚這封信。…
您的方法是正確的,而且是我所知道的這類問題研究中的首次正確答案。但由於在組合方面會遇到過多的麻煩,我找到另外一種更加簡潔的方法,…

巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)

巴斯卡其人其事(I)(The biography of Blaise Pascal, part 1)
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

布萊思‧巴斯卡(Blaise Pascal, 1623-1662),出生於法國克萊蒙費朗(Clermont-Ferrand),對數學、物理、神學宗教都有深入的研究與貢獻。他三歲喪母,是家中的獨子,八歲時舉家搬到巴黎。他的父親對教育擁有與眾不同的觀點,決定親自教養他的小孩,並且為了避免影響到布萊思對拉丁文與希臘文的學習,在他15歲前禁止他學習數學並收起布萊思身邊所有與數學相關的著作。然而,這個從小天資聰穎的小孩,在他12歲時,居然獨自發現了三角形內角和等於二個直角的性質,於是他父親給了他著名的幾何學聖經《幾何原本(The Elements)》,決定讓他學習歐基里得的幾何學。

14歲時,他陪著父親開始參加梅森神父(M. Mersenne)的聚會。在17世紀的前半,梅森神父是當時世界的科學與數學集散中心,因此小巴斯卡得以在聚會中認識許多科學界與數學界的大咖級人物,包括在射影幾何上影響他甚深的狄沙格(Girard Desargues, 1591–1661)、笛卡兒(René Descartes, 1596 – 1650)以及法蘭西學院的數學教授羅伯沃(Gilles Personne de Roberval, 1602 – 1675)。16歲時巴斯卡在狄沙格思想的影響下,認真創作了一份有關圓錐曲線的論文,裡頭包含了許多射影幾何的定理,還包括了著名的巴斯卡神秘六邊形,那是一個六邊形內接在圓錐內,它的各組對邊的交點共線。巴斯卡這份作品已相當具有成熟度,以致於笛卡兒看到這份手稿後拒絕相信它出自於一個16歲的少年之手。

巴斯卡三角形Ⅰ(Pascal TriangleⅠ)

巴斯卡三角形Ⅰ(Pascal Triangle  Ⅰ)
國立蘭陽女中數學科陳敏晧老師/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

高中數學談二項式定理 $$(a+b)^n=\sum\limits^n_{k=0}C^n_ka^kb^{n-k}=C^n_0a^nb^0+C^n_1a^{n-1}b^1+\cdots+C^n_na^0b^n$$ 時,引進巴斯卡三角形(Pascal’s Triangle),這個三角形最常應用於算術中,所以,又稱為「算術三角形」,其形狀如樹直立,或稱為「樹形三角形」,在中國古代文本稱為「賈憲三角」或「楊輝三角」,1許多數學史家早已注意到中西兩造在發現時的時間點先後,賈憲三角約比巴斯卡三角形早五百年以上,所以,筆者另闢蹊徑,將關注點放在各國數學文本所呈現的這些算術三角形的差異及後續中西數學史的發展脈絡。

巴斯卡三角形的應用Ⅱ(The application of Pascal Triangle Ⅱ)

巴斯卡三角形的應用Ⅱ(The Application of Pascal Triangle Ⅱ)
國立蘭陽女中數學科陳敏晧老師/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

連結:巴斯卡三角形Ⅰ

摘要:本文介紹巴斯卡三角形的應用,首先是二項式定理,接著是質數性質,第三個應用是巴斯卡三角形與費氏數列的關係,第四個應用為曲棍球球棍模型,第五個應用為三角數關係,第六個應用為完全平方數關係,第七個應用為巴斯卡三角形與謝爾賓斯基三角形的關係,第八個應用為倒數巴斯卡三角形。

抓氣球的遊戲(the game of chomp)

抓氣球的遊戲(the game of chomp)
國立台灣師範大學數學系許志農教授/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

這裡要介紹的這道遊戲,有人稱它為 Chomp 的遊戲。我是在北一女演講時,想要做科展的學生問我這道遊戲,才知道這道有趣的遊戲。事實上,學生們也是從許介彥教授的一篇文章裡得知 Chomp 這道遊戲。數學概念「對稱」隱藏在這道遊戲裡,希望玩者可以很快的掌握這道「對稱之美」的遊戲。

華容道(Chinese Slider Puzzle)

華容道(Chinese Slider Puzzle)
國立臺灣師範大學數學系許志農教授/國立臺灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

華容道、孔明棋和魔術方塊被喻為世界三大不可思議的益智遊戲,其中華容道是一道滑板遊戲,出自三國演義中「關羽橫讓捉放曹操」的情節。事實上,華容道是中國古代的一個地名,相傳當年曹操在赤壁之戰後曾經敗走此地。由於當時的華容道是一片沼澤,所以曹操大軍要割草填地,不少士兵更慘被活埋,慘烈非常。

由於地理的變遷,到了明朝時,華容道已經由一個沼澤變成一片樹林。因此,當羅貫中撰寫《三國演義》時,亦根據當時的地理環境,寫關羽在樹林裡截擊曹操,這件事其實並沒有歷史根據。

圍貓遊戲(Chat Noir)

圍貓遊戲(Chat Noir)
國立台灣師範大學數學系許志農教授/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

「圍貓遊戲」是線上遊戲的一種,其目的除了好玩之外,還可以測試玩者的決策能力。在佈滿圓形的長方形棋盤上,每個圓形都與六個圓形相連,一隻貓立於棋盤中央的圓形內,玩者每次將一個圓形塗黑來圍堵貓,但貓可以往尚未被塗色的隔壁圓形移動。在玩者圍堵與貓移動的輪流遊戲過程中,若貓被圍住,則玩者贏,否則就是貓逃脫成功。下圖是貓被圍住的一種情形:

砌磚遊戲(Laying bricks)

砌磚遊戲(Laying bricks)
國立台中女中數學科賴信志老師/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

經典廣告詞「鑽石恆久遠,一顆永流傳」是戴比爾斯(DEBEERS)的商品表徵,這家世界鑽石市場龍頭公司甚至在國內申請此句話的商標註冊,而且獲准。事實上,鑽石要恆久遠,必須是顆好的鑽石,同樣地,好的遊戲讓人百玩不膩,可以一直流傳下去,也會有「遊戲恆久遠,一道永流傳」的效果。你認為哪道數學遊戲有這種永恆的功效呢?

這裡要介紹一道有趣的遊戲,把它叫做「砌磚遊戲」。

井字上翻烏龜(A Turtle Game)

井字上翻烏龜(A Turtle Game)
國立台中女中數學科賴信志老師/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

摘要:旺宏教育基金會從 2002 年開始,每年舉辦「旺宏科學獎」,該基金會認為科學教育的扎根,在高中階段最顯重要,創新獨立的思考如能從高中階段開始培養,學生的創造力及潛力將超乎想 像。旺宏科學獎的獎項有金牌獎、銀牌獎與優等獎,優於金牌獎的作品可得旺宏獎(此獎項可從缺)。這裡所要介紹的這道遊戲來自第三屆旺宏科學獎的旺宏獎作品。

在井字形的九宮格內隨意放置行走或縮頭狀態的九隻烏龜,如下圖所示:

每次只能點選其中的一隻烏龜,被點選的烏龜及與其相鄰的烏龜會改變狀態,即行走狀態的烏龜會變成縮頭狀態的烏龜,而縮頭狀態的烏龜會變成行走狀態的烏龜。遊戲的目的就是要將九隻烏龜都變成行走狀態

鋸木板遊戲(The Game of Sawing planks)

鋸木板遊戲(The Game of Sawing planks)
國立台中女中數學科賴信志老師/國立台灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

鋸木板遊戲源自於許志農教授戲說數學中的一個遊戲,規則如下:給一塊畫有 $$5\times 5$$ 或 $$6\times 6$$ 方格的木板,兩位玩家輪流切割一個單位的長度,先將木板鋸成兩塊者輸。

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