“八仙过海”只是一个玩意儿,我们只能在游戏场中碰到它,学校里的教科书上是没有的。老实说,平常研究这些玩意儿的朋友还多是目不识丁的中下阶级的分子。然而,这些朋友专门喜欢找学生寻开心,他们会使得你惊奇,会使得你莫名其妙,最后给你一个冷嘲:“学校里念书的人这都不知道!”原来在我们中国一般人的心里都有个传统的思想,“一物不知,儒者之耻”,读书人便是儒者,所以不但应当知人之所不知,还应当知人之所知,不然就应当惭愧。传统思想自然只是传统思想,其实又有谁真能做到事事都知呢?不过话虽如此,有些小玩意儿却似乎应当知道,全都推脱,终不是一回事。“八仙过海”便是一个例子。只要肯思索的朋友,我相信花费一两个小时的时间就可以将这玩意儿的闷葫芦打破。

但是为了这一点小玩意儿,便费去一两个小时去思索,一天到晚所碰到的小玩意儿不知有多少,若都要思索,哪儿还有工夫读书、听讲?而且单是这般地思索,最好的结果也不过是一个小玩意儿的思想家,究竟登不上大雅之堂。这样一想,好像犯不上去思索了。那么为什么不将它也搬进教科书里去呢?我们读的教科书彻头彻尾是洋货,我们不自己搬进去,谁还来替我们搬不成?朋友,把我们的货色搬到他们的架子上去,这是要紧的工作。在这里,请容我再说几句闲话。我说的是把我们的货色搬到他们的架子上去,你切不可误会,以为我是劝你将他们的货色搬到我们的架子上来。我们有的是铁和铜,用它们照样造火车、造发动机,这叫将我们的货色搬到他们的架子上去;他们有的是上帝和耶稣,用它们照样和城隍财神一般地敬奉,这叫将他们的货色搬到我们的架子上来。朋友,架子是他们的好,这用不着赌气,货色却没有什么中外,都出自地壳。这虽只说到一个比方,但在我们读书的时候,它的根本含义却很重要。不过说来话长,别的时候再详谈吧。好在我要谈“八仙过海”,也就是搬我们的货色到他们的架子上的一个例子,你若觉得还有意思,那就有点儿头绪了。

我不知道你碰到过“八仙过海”这类的玩意儿没有,为了说起来方便,还是先将它说明一番。

一个人将八个钱分上下两排排在桌上,叫你看准一个,记在心头。他将钱收起,重新排过,仍是上下两排,又叫你看定你前次认准的那一个在哪一排,将它记住。他再将钱收起,又重新排成两排,这回他叫你看,并且叫你告诉他你所看准的那一个钱这三次位置的上下。比如你向他说“上下下”,他就将下一排的第二个指给你。你虽觉得有点儿奇异,想抵赖,可是你的脸色也不肯替你隐瞒了。这个玩意儿就是“八仙过海”。这人为什么会有这样的本领呢?你会疑心他是偶然猜中的,然而再来一次、两次、三次,他总不会失败,这当然不是偶然了。你就会疑心他每次都在注意你的眼睛,但是我告诉你,他哪儿有这么大的本领,只瞥了你一眼,就会看准了你所认定的那个钱?你又以为他能隔着皮肉看透你心上的影子,但是除了这一件玩意儿,别的为什么他又看不透呢?

这玩意儿的神妙究竟在哪里呢?朋友,你既然喜欢和数学亲近,大概总想受点儿科学的洗礼的,那么,我告诉你,宇宙间没有什么是神妙的。假如真有的话,我想便是“一个人有了脑筋本是会想的,偏不肯去想,但是你若要将他的脑袋割去,他又非常不愿意”这一件事实了。不是吗?既不愿用它,何必留它在脖子上?“八仙过海”不过是人想出来的玩意儿,何必像见鬼神一样对它惊奇呢?你若不相信,我就把玩法告诉你。

这玩法有两种:一种姑且说是非科学的,还有一种是科学的。前一种比较容易,但也容易被人看破,似乎未免寒碜;后一种却较“神秘”些。

第一图

先来说第一种。你将八个钱分成上下两排照第一图排好,便叫想寻它开心的人心里认定一个,告诉你它在上一排或是下一排。

譬如他回答你是“上”,那么你顺次将上一排的四个收起,再收下一排的。然后将收在手里的一堆钱(注意,是一堆,你弄乱了那就要垮台了),上一个下一个地再摆作两排,如第二图。你将两图比较起来看,一图中上一排的四个到二图中分成上下各两个了。你再问他所认定的这次在哪一排。譬如他的回答是“下”,那么第一次在上,这一次在下的只有B和D,你就先将这两个收起,再胡乱去收其余的六个,又照第二次的方法排成上下两排,如第三图。在这图里B和D已各在一排,你再问他,若他说“上”,那他所认定的就是B,反过来,他若说“下”,当然是D了。

你看这三个图,我在第二图有四个圈没写字,在第三图只写了两个,这不是我忘了,也不是懒,空圈只是表示它们的位置没有什么关系。

其实这种玩法道理很简单,就是第二回留一半在原位置,第三回留下一半的一半在原位置。四个的一半是二,两个的一半是一,这还有什么猜不着呢?

我不是说这种方法是非科学的吗?因为它实在没有什么一定的方式,不但A、B、C、D在第二图可随意平分排在上下两排,而且还不一定要排在右边四个位置,只要你自己记清楚就好了。举个例说,譬如你第一次将钱收在手里的时候是这样一个顺序:A、B、E、F、G、H、C、D,你就可以排成第四图(样子很多,这里不过随便举出两种),无论在哪一种里,其目的总在把A、B、C、D平分成两排。同样的道理,第三图的变化也很多。

第四图

老实说,这种玩法简直无异于这样:你的两只手里各拿着四个钱,先问别人所要的在哪一只手,他若说“右”,你就将左手的甩掉,从右手分两个过去;再问他一次,他若说“左”,你又把右手的两个丢开,从左手分一个过去,再问他所要的在哪只手。朋友,你说可笑不可笑,你左手、右手都只有一个钱了,他对你说明在左在右,还用你猜吗?

所以第一种玩法是蒙混“侏儒”的小巧玩意儿。

现在来说第二种。

第五图

第六图

第二种和第一种的不同,就是钱的三次位置,别人是在最后一次才一口气说出来,这倒须有点儿硬功夫。我还是先将玩法叙述一下吧。第一次排成第五图的样子,其实就是第一图,“上下”指的是排数,“1,2……8”是钱的位置。你叫别人认定并且记好了上下,就将钱收起,照1、2、3、4、5、6、7、8的顺序收,不可弄乱。

收好以后你就从左到右先排下一排,后排上一排,成第六图的样子。

第七图

别人看好以后,你再照1、2、3、4、5……的次序收起,照同样的方法仍然从左到右先排下一排,再排上一排,这就成第七图的样子。

在这么一回,若他说出来的是“上下下”,那就是下一排的第二个;若他说“下下下”,那就是下一排的第四个。

为什么是这样呢?

朋友,因为摆成功是那样的,我们无妨将八个钱三次的位置都来看一下:

A——上上上

C——上下上

E——下上上

G——下下上

B——上上下

D——上下下

F——下上下

H——下下下

这样看起来,A、B、C、D……八个钱三次的位置没有一个相同,所以无论他说哪一个你都可以指出来。

朋友,这次你该明白了吧?不过你还不要太高兴,我这段“八仙过海指南”还没有完呢,而且所差的还是最重要的一个“秘诀”。你难道不会想A、B、C、D……这几个字只有这图上才有,平常的铜元上没有吗?即使你另有八个记号,你要记清楚上上上是A,下下下是H……这样做也够辛苦的了。在这里却用得到“秘诀”。所谓秘诀就是八个中国字:“王、元、平、求、半、米、斗、非。”这八个字,马虎点儿说,都可分成三段,若某一段中含有一横那就算表示“上”,不是一横便表示“下”,所以王字是上上上,元字是上上下……我们可以将这八个字和第七图相对顺次排成第八图的样子:

由第八图,就可看明白,你只要记清楚王、元、平、求……的位置顺序和各字所代表的三次位置的变化,别人说出他的答案以后,你口中念念有词地暗数应当是第几个就行了。

譬如别人说下上上,那么应当是“半”字,在第五位;若他说上下上,应当是“平”字,在第三位,这不就可以瓮中捉鳖了吗?

第八图

暂时我们还不说到数学上面去。我且问你,这个玩意儿是不是限定要八个钱不能少也不能多?是的,为什么?假如不是,又为什么?“是”或“不是”很容易说出口,不过学科学的人第一要紧的是既然下个判断,就得说出理由来,除了对于那几个大家公认的基本公理或假说,是不容许乱说的。

经我这样板了面孔地问,朋友,你也有点儿踌躇了吧?大胆一点儿,先回答一个“是”字。真的,顾名思义,“八仙过海”当然总共要八个,不许多也不许少。

为什么?

因为分上下排,只排三次,位置的变化总共有八个,而且也只有八个。所以钱少了就有空位置,钱多了就有变化重复的。

怎样知道位置的变化总共有八个,而且只有八个呢?

不错,这是我们应当注意到的问题的核心,但是我现在还不能回答这个,且把问题再来盘弄一回。

“八仙过海”这玩意儿总共有下面的几个条件:

(1)八个钱;

(2)分上下两排摆;

(3)前后总共排三次;

(4)收钱的顺序是照直行1由上而下,从第一行起;

(5)摆钱的顺序是照横排由左而右,从下一排起。

(4)(5)是排的步骤,(1)(2)(3)都直接和数学关联。前面已经回答过了,倘使(2)(3)不变,(1)的数目也不能变。那么,假如(2)或(3)改变一下,(1)的数目将怎样?

我简单地回答你,(1)的数目也就跟着要变。换句话说,若排数加多“(2)变”或是排的次数加多“(3)变”,所需要的钱就不只八个,不然便有空位要留出来。

先假定排成三排,那么我告诉你,就要二十七个钱,因为上、中、下三个位置三次可以调出二十七个花样。你不信吗?请看下图:

第九图

第十图

第十一图

第九图本来是任意摆的,不过为了说明方便,所以假定了一个从(1)到(27)的顺序。

从第九图,参照(4)(5)两步骤,就可摆成第十图。

从第十图,参照(4)(5)两步骤,就可摆成第十一图。

现在我们来猜了。

甲说“上中下”——他认定的是6;

乙说“中下上”——他看准的是16;

丙说“下上中”——他瞄着的是20;

丁说“中中中”——他注视的是14;

……

总共二十七个钱,无论别人看定的是哪一个,只要他没有把三次的位置记错或说错,都可以拿出来。

这更奇妙了,又有什么秘诀呢?

没有,没有,没有,回答三个“没有”或五个“没有”。“八仙过海”的秘诀不过比一定的法则来得灵动些,所以才用得着。现在要找二十七个字可以代表上、中、下的位置变化,实在没这般凑巧,即或有,记起来也一定不便当。那么,怎样找出别人认准的钱来呢?

好,你要想知道,那我们就来仔细考察第十一图,我将它画成第十二图的样子。

第十二图

图中分成三大段,你仔细看:第一段的九个是1到9,在第九图中,恰好都在上一排,所以我在它的下面写个大的“上”字;第二段的九个是10到18,在第九图中恰好都在中一排,所以下面写个大的“中”字;第三段的九个是19到27,在第九图中恰好都是下一排,所以用一个大的“下”字指明白。

你再由各段中看第一行,它们在第十图中都是站在上一排;各段中的第二行,在第十图中都站在中一排;而各段的第三行,在第十图中都站在下一排。

这样,你总可明白了。甲说“上中下”,第一次是上,所以应当在第一段;第二次是中,所以应当在第一段的第二行;第三次是下,应当在第一段第二行的下一排,那不是6吗?

又如乙说“中下上”,第一次是中,应当在第二段;第二次是下,应当在第二段的第三行;第三次是上,应当在第二段第三行的上一排,那不就是16吗?

你再将丙、丁……所说的去检查看。

明白了这个法则的来源和结果,依样画葫芦,无论排几排都可以,肯定成功,而且找法也和三排的一样。例如我们排成四排,那就要六十四个钱,我只将图画在下面,供你参考。说明呢,不再重复了。至于五排、六排、十排、二十排都可照推,你无妨自己画几个图去看。

第十三图

第十四图

第十五图

譬如有人说“二四三”,那么他看定的钱在第十五图中的第二段第四行第三排,就是31;若他说“四三一”,那就应当在第十五图中的第四段第三行第一排,他所注视的是57。

上面讲的是排数增加,排的次数不变。现在假定排数不变,只是排的次数变更,再看有什么变化。我们就限定只有上下两行排。

第一步,譬如只排一次,那么这很清楚,只能用两个钱,三个就无法猜了。

若排两次呢,那就用四个钱,它的变化如下:

第十六图

第十七图

它的变化是:

1——上上

2——上下

3——下上

4——下下

三次就是“八仙过海”,不用再说。譬如排四次呢,那就用十六个钱,排法和上面说过的一样,变化的图如下:

第十八图

第十九图

例如有人认定的钱的四次的位置是“上下下上”,那么应当在第二十一图中的第一段第二分段第二行的上排,是7;又如另有一个人说他认定的钱的位置是“下下上上”,那就应当在第二十一图中的第二段第二分段第一行的上一排,便是13。

照推下去,五次要用三十二个钱,六次要用六十四个钱……喜欢玩的朋友无妨当作消遣去试试看。

总结一下:前面说“八仙过海”的五个条件,由这些例子看起来,第一个是跟着第二、第三个变的。至于第四、第五,关于步骤的条件和前三个都没有什么直接关系。它们也可以变更。例如(4)我们也可以由下而上,或从末一行起,而(5)也可以由右而左从第一排起。不过这么一来,所得的最后结果形式稍有点儿不同。

从我们所举过的例子看,钱的数目是这样:

(1)分两排:

(a)排一次——2个

(b)排二次——4个

第二十图

第二十一图

(c)排三次——8个

(d)排四次——16个

(2)分三排:

(a)排一次——3个(我们可以想得到的)(b)排二次——?个(请你先想想看)

(c)排三次——27个

(d)排四次——?个

(4)分四排:

(a)排一次——4个(我们可以想得到的)(b)排二次——?个

(c)排三次——64个

(d)排四次——?个

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:

5×4×3×2×1=120

前面是从1起连续的整数相乘一直乘到4,这里是从1起乘到5。假如有六个位置和六个钱,同样我们很容易知道是从1起将连续的整数相乘乘到6为止,就是:

6×5×4×3×2×1=720

譬如有八个人坐在一张八仙桌上吃饭,那么他们的坐法便有40320种,因为:

8×7×6×5×4×3×2×1=40320

你家请客常常碰到客人推让座位吗?真叫他们推来推去,要让完这40320种排法,从天亮到天黑也让不完呢。

一般的法则,假设位置是n个,钱也是n个,它们的排法便是:

n×(n_1)×(n_2)……×5×4×3×2×1

这样写起来太不方便了,不是吗?在数学上,对于这种从1起到n为止的n个连续整数相乘的把戏,给它起一个名字叫“n的阶乘”,又用一个符号来代表它,就是n!,用式子写出来便是:

n的阶乘=n!=n×(n_1)×(n_2)……×5×4×3×2×1所以 8 的阶乘 =8 !=8×7×6×5×4×3×2×1=40320

6 的阶乘 =6 !=6×5×4×3×2×1=720

5的阶乘=5!=5×4×3×2×1=120

4的阶乘=4!=4×3×2×1=24

3的阶乘=3!=3×2×1=6

2的阶乘=2!=2×1=2

1的阶乘=1!=1

有了这个新的名词和新的符号,说起来就便当了!“n个东西全体不重复的排列就等于n的阶乘n!。”

但在平常我们排列东西的时候,往往遇见位置少而东西多的情形。举个例说,譬如你有一位朋友,他运道来了,居然奉国民政府的命令去当什么县的县长。这时你跑去向他贺喜,这自然是值得贺的,不是吗?已升官就可发财了!但是当你看到他时,一眼就可以看出来,他的脸孔上直一条、横一条的喜纹当中也夹着正一条、歪一条的愁纹。你若问他愁什么,他定会告诉你,一个衙门里不过三个科长、六个科员、两个书记,荐人来的便签倒有三四十张,这实在难于安排。

真的,朋友,莫怪你的朋友难于安排,他想不得罪人简直不行!就算他只接到三十张荐人的便签,就算他的衙门里从科长数到洗马桶的总共要用三十个人,但是人全是两道眉毛横在两只眼睛上的,哪个会看得见自己的眉毛的粗细,哪个不想当第一科科长!倘使你的朋友请你替他安排,你左排也不是,右排仍然不是,你也只得在脸上挂起愁纹来了。三十个人排来排去有多少?我没有这样的闲工夫去算,你只要想,单是八的阶乘就已有40320了,那三十的阶乘将是多么大的一个数!

笔一滑,又说了一段空话,转到正文吧。

譬如你那朋友接到的便签当中只有十张是要当科长的,科长的位置总共是三个,有多少种排法呢?这就归到第二种的顺列法。

第二,我们来讲几个东西部分的、不重复的顺列法。因为粥少僧多,所以只有一部分人的便签有效。因为国民政府的命令兼差不兼薪,没有哪个人这般傻气,吃一个人的饭肯做两个人的事,所以排起来不重复。

从十张便签中抽出三个来,分担第一、第二、第三科的科长,这有多少法子呢?

朋友,你对于第一个法子若是真明白了,这一个是很容易的。

第一科长没有定人时,十张便签都有同样的希望,所以这个位置的排法是10。

第一科长已被什么人得去了,只剩九个人来抢第二科的科长,所以第二个位置的排法是9。同一个道理第三个位置的排法是8,照第一种方法推来,这三个位置的排法总共应当是:

10×9×8=720

若是你的朋友接到的便签中间,想当科长的是十一个或九个,那么其排法就应当是:

11×10×9=990

或9×8×7=504

若是他的衙门里还有一个额外科长,总共有四个位置,那么他的安排应当是:

10×9×8×7=5040

11×10×9×8=7920

或 9×8×7×6=3024

我们仍然用n代表东西的数目(在数学上算数的时候,朋友,你不必生气,人也只是一种东西,倒无关于他有没有当科长的福分),不过位置的数目既然和东西的不同,所以得另用一个字母来代表,譬如用m,我们的题目变成了这样:“在n个东西里面取出m个来的排法。”

照前面的推论法,m个位置,n个东西,第一位的排法是n;第二个位置的排法,东西已少了一个,所以只有n-1;第三个位置,东西又少了一个,所以只有n-2个排法……照推下去,直到第m个位置,它的前面有m-1个位置,而每一个位置都拉了一个人去,所以被拉去的共有m-1个人,就总人数说,这时已少了m-1个,只剩n-(m-1)个了,所以这个位置的排法是n-(m-1)。

这样一来,总共的排法便是:

比如n是11,m是4,代进去就得:

在实际上只要从n写起,往下总共连着写m个就行了。

这种排法也有一个符号,就是nPm。P左边的n表示总共的个数,P右边的m表示取出来排的个数,所以如在26个字母当中取出5个来排,它的方法总共就是26P5。

将上面的计算用这符号连起来,就得出下面的关系:

这里有一件很有趣味的事,譬如我们将前面说过的第一种排法也用这里的符号来表示,那就成为nPn,所以:

在n个东西当中去了m个,剩的还有n-m个,这n-m个若自己掉来掉去地排,它的数目就应当是:

朋友,我问你,用(n-m)!去除n!得什么?

如果你们想不出,我就将它们写出来:

从这个式子一看分子和分母将公因数消去后,恰好得:

这式子的右边和(1)式的完全一样,所以:

这个式子很有意思,我们可以这样想:从n个当中取出m个来排,和将n个全排好,从第m+1个起截断一样,因为nPn是n个的排列,n_mPn_m是m个以后所余的东西的排列。

举个例来说,5个字母取出3个来的排法是5P3,而5-3=2,

关于这两种顺列法的计算,基本原理就是这样。但应用起来不容易,因为许多题目往往包含着一些特殊条件,它们所能排成功的数目就会减少。譬如八个人坐的是圆桌,大家预先又没有说明什么叫首座,这比他们坐八仙桌的变化就少得多。又譬如在八个人当中有两个是夫妻,非挨着坐不可,或是有两个是生冤家死对头,不能坐在一起,或是有一个人是左手拿筷子的,若坐在别人的右边不免要和别人的筷子冲突起来。这些条件是数不尽的,只要有一个存在,排列的数目就得减少。朋友,你要想详细知道,我只好劝你去读教科书或去请教你的教师,这里却不谈了。

呵!你也许不免要急得跳起来了吧?说了半天,和“八仙过海”有什么关系呢?这是应当赶快解决的,不错。但还得请你忍耐一下,单是这样,这架子还不够,不能好好地将“八仙过海”这一类的玩意儿往上摆。我们得另说一种别的排列法。

前面的两种都是不重复的,但“八仙过海”每一个钱的三次位置不是上就是下,所以总得重复,这种排列法究竟和前面所说过的两种有点儿大同小异,就算它是第一种吧。

第三种是n种东西m次数可重复的顺列。就用“八仙过海”来作例,排来排去,不是上便是下,所以就算有两种东西,我们无妨用a、b来代表它们。

首先说两次的排法,就和第二十四图一样。第一个位置因为我们只有a、b两种不同的东西,所以只好有2种排法。

第二十四图

但是在这里,因为a和b都可重用的缘故,就是第一个位置被a占了,它还是可以有2个排法;同样地,它被b占了也仍然有2个排法。因此总共的排法应当是:

2×2=22=4

譬如像“八仙过海”一般,排的是3次呢,照这里的话说,就是有三个位子可排,那么就如第二十五图的样,全体的排法是:

第二十五图

2×2×2=23=8

这不就说明了“八仙过海”,分上下两排,总共排三次,位置不同的变化是8吗?

我们前面曾经说过分三排只排三次的例子,用a、b、c代表上、中、下,说明是一样的,暂且省略。就第二十六图看,可以知道排列的总方法是:

3×3×3=33=27

这个数目和我们前面所用的钱恰好一样。

第二十六图

照同样的例子,分一、二、三、四,四排只排三次的数目是:

4×4×4=43=64

前面还说过排数不变、次数变的例子。两排只排三次,已说过了。两排排四次呢,那就如第二十七图,总共能排的数目应当是:

第二十七图

2×2×2×2=24=16

若排的是三排,总共排四次,照同样的道理,它的总数是:

3×3×3×3=34=81

以前所举出的例子都可照样推算出来。将这几个式子在一起比较,乘数是跟着排数变的,乘的次数,就是指数,是跟着排的次数变的,所以若排数是a,排的次数是x,钱数是y,那么,

y=ax

用一般的话来说,就是这样:“n种东西,m次数可重复的顺列,便是n的m次乘方,nm。”

所谓“八仙过海”,现在可算明白了,不过是顺列法中的一种游戏,有什么奇妙呢?你只要记好y等于a的x乘方这个式子,你想分几排,排几次,心里一算就可知道,应当请几位神仙下凡。你再照前面所说过的(4)(5)两个步骤去做,神仙的道法虽高,如来佛的手心却可伸缩,岂知孙悟空的筋斗云无用呢?