“八仙过海”只是一个玩意儿,因为我们只能在游戏场中碰着它,学校里的教科书上是没有的。老实说,平常弄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,这些朋友却是专门喜欢找学生寻开心,他们会使得你惊奇,会使得你只是莫名其妙,于是他们最后给你一个冷嘲:“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,其实哪有一个人真做得到色色都知。不过话虽如此,有些小玩意儿却似乎应当晓得,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,我相信一两点钟[24]的工夫总可以将这玩意儿的闷葫芦打破。
但是为了这一点小玩意儿,便去费一两点钟去思索,一天到晚所碰到的小玩意儿正不知有多少,若都要思索,哪还有工夫读书、听讲?而且单是这般地思索,其结果最高明也不过是一个小玩意儿的思想家,究竟登不来大雅之堂。这样一想,好似犯不上去思索了。然而不,何妨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,这是要紧的工作,把我们的货色搬到他们的架子上去。在这里,请容我再掺入几句闲话。我说的是搬我们的货色到他们的架子上去,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,用它们来照样造火车、造发动机,这叫将我们的货色搬上他们的架子去;他们有的是上帝和耶稣,用它们来照样和城隍、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,这一点赌不来气,货色却没有什么中外,总出自地壳里。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上他们的架子的一个例子,你若觉得还有意思,那就有点头路了。
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,又叫你看定你前次所认准的那一个在哪一排,将它记住。他再将钱收起,重又排成两排,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。你虽觉得有点奇异,想和他抵赖,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,他哪有这么大的本领,你只眼睛一瞥,他就会看准了你所认定的那个钱呢?你又将以为他能隔着皮肉看透你的心上的影子,但是除了这一件玩意儿,别的他为什么又看不透呢?
究竟这玩意儿的神妙在哪里?朋友,你既喜欢和数学接近,大约总想受点科学的洗礼的,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,他又老大不愿意”这一件事实了。不是吗?既不愿用它,何必留它在颈项上?“八仙过海”不过是人想出来的玩意儿,更何用见神见鬼地对它惊奇呢?你不相信,我就把玩法告诉你,两三分钟之后你就会了。
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,但是也就容易被人看破,似乎未免寒碜,后一种却较“神秘”些。
先来说第一种。你将八个钱分成上下两排照图13排好,便叫你想寻他的开心的人心里认定了一个,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。然后你将收在手里的一墩钱(注意,是一墩,你弄乱了那就要垮台),上一个下一个地再摆作两排,如图14。你将两图比较起来看,图13中上一排的四个到图14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,如图15。在这图里B和D已各在一排,你再问他,若他说“上”,那他所认定就是B,反过来,他若说“下”,当然是D了。
你看这三个图,我在图14有四个圈没写字,在图15更多两个,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在图14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,只要你自己记得清楚就好了。举个例子说,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,你就可以排成图16(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,图15的变化也很多。
老老实实地说,这一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?
所以第一种玩法只是蒙混“阿木林”[25]的小巧玩意儿。
现在来说第二种。
第二种和第一种的不同,就是钱的三次位置,别人是在末了一次才一口气说出来,这倒须得有点硬功夫。我还是先将玩法叙述一下吧。第一次排成图17的样子,其实就是图13,“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。
收好以后你就从右到左先排下一排,后排上一排,成图18的样子。
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右到左先排下一排,再排上一排,这就成图19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,因为摆成功是哪样的,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,所以他无论说哪一个你都可以指出来。
朋友,这次你该明白了吧?不过你还不好太高兴了,我这段“八仙过海指南”还没有完呢。而且所差的还是顶重要的一个“秘诀”。你难道不会想A、B、C、D……这几个字只有这图上有,平常的铜元没有刻上它们吗?即使你另有八个记号,你要记清楚上上上是A,下下下是H……不也够苦了吗?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图19相对顺次排成图20的样子:
由图20,就可看明白,你只要记清楚王、元、平、求……的位置顺序和各个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?
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得少也不得多?是的,为什么?假如不是,又为什么?“是”或“不是”很容易出口,不过学科学的人第一要紧的是既下个判断,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,是不容许无理乱说的。
经我这样板了面孔地问,朋友,你也有点踌躇了呢?大胆一点先回答一个“是”字:真的,顾名思义,“八仙过海”当然一共要八个,不许多也不许少。
为什么?
因为分上下排,只排三次,位置的变化一共有八个,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一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中心,但是我现在还不来回答这个,且把问题再来盘弄一回。
“八仙过海”这玩意一共有下面的几个条件:
(1)八个钱;
(2)分上下两排摆;
(3)前后一共排三次;
(4)收钱的顺序是照竖行由上而下,从第一行[26]起;
(5)摆钱的顺序是照横排由右而左,从下一排起。
(4)(5)是排的手续,(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,结果(1)的数目将怎样?
我简单地答你,结果(1)的数目也就跟着要变。换句话说,就是若排数加多“(2)变”或是排的次数加多“(3)变”,所要的钱就得不止八个,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掉出二十七个花样。你不信吗?请看下图:
图21本来是任意摆的,不过为着说明方便,所以假定了一个从1到27的顺序。
从图21照(4)(5)两手续,就可摆成图22。
从图22再照(4)(5)两手续,就可摆成第图23。
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;
……
一共二十七个钱,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,回答你三个没有或五个没有。“八仙过海”的秘诀不过比一定的法则还来得灵动些,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,怎样找出别人所认准的钱来呢?
好,你要想晓得,那我们就来仔细地考察图23,我将它画成图24的样子。
图中分成三大段,你仔细看:第一段的九个是1到9,在图21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,在图21中恰好都在中一排,所以下面写个大的“中”字;第三段的九个是从19到27,在图21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,它们在图22中都是站在上一排;各段中的第二行,在图22中都站在中一排;而各段的第三行,在图22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,一准成功,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,你高兴无妨自己画几个图去看。
譬如有人说“二四三”,那么他看定的钱在图27中的第二段第四行第三排,就是31;若他说“四三一”,那就应当在图27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。现在我们假定排数不变,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,那么这很明白的,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:
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,那就好用十六个钱,排法和上面说过的一样,变化的图如下:
例如有人认定的钱的四次的位置是“上下下上”,那应当在图33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”,那就应当在图33中的第二段第二分段第一行的上一排,便是13。
照推上去,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、第五关于手续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)也可以由左而右从第一排起。不过这么一来,所得的最后结果形式稍有点两样罢了。
就我们所用过的例子,钱的数目是这样:
(1)分两排:
(a)排一次——2个
(b)排二次——4个
(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
这次却真到了底,我们要解决的问题是:
“分多少排,一共排若干次,究竟要多少钱,而且只能要多少钱?”
上面所已举出的钱的数目,在那例子中都是必要而且充足的,说得明白点,就是多不得,少也不行。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
我们试将前面已讲的例子代进去看一看,这个话靠得住不:
(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,别人总得问我们要理由。此刻是无可延宕,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了脑力去想,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。那就是排列法,我们就来说排列法吧。
先说什么叫排列法。
有几个不相同的东西,譬如A、B、C、D……几个字母,将它们的次序颠去倒来地排,计算这排得出的花头的数目,这种方法就叫排列法。
排列法的计算,本来比较复杂,而且一点不小心就容易弄错的,要详细地知道,自然你只好去读教科书或是去请教你的数学教师。这里不过说着玩玩儿,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排列。这句话大约须得解释一下,譬如有A、B、C、D四个字母,我们一齐拿它们出来排,这叫全体的排列。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,甲既坐了第一位,其余的三位当然不能再归他坐了。
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四个钱统都没有排上去,所以我们无论用哪一个摆进去都行。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,这就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,所以去填的方法也只有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。
为了容易明白起见,我们还是来不怕麻烦地画一个图。
仔细观察图35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3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、三,三个位置连在一起算,一共的排法是:
4×3×2
至于第四位,那跟着第三位来已经是定了,只有一个方法。因此四个位置一总的排法是:
4×3×2×1=24
我们由图上去看,恰好一共是二十四排。
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样儿有五个排法,到了第一个排定以后,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。所以五个位置五个钱的排法是:
5×4×3×2×1=120
前面是从1起将连续的整数相乘起来乘到4,这里是从1起乘到5。假如有六个位置和六个钱,同样地我们很容易知道是从1起将连续的整数相乘起来乘到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?真叫他们推去推来,要让完这40320种排法,从天亮闹到天黑也不能够呢。
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,我们说起来就便当了!
“n个东西全体不重复的排列就等于n的阶乘n!。”
但在平常我们将东西来排列的时候,往往遇着位置少东西多的情形。举个例子说,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!但是你见着他时,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就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,荐人来的条子倒有三四十张,这实在难于安排。
真的,朋友,莫怪你的朋友难安排,他想不得罪人简直不行!就算他只接到三十条荐人的条子,就算他的衙门里从科长数到洗马桶的一共要用三十个人,但是人全是两条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,右排也仍然不是,你也只得在脸上挂起愁纹来了。三十个人物排去排来有多少?我没有这样的工夫去算,你只要想,单是八的阶乘就已有40320了,那三十的阶乘将要是怎样大的一个数!
笔一滑,又说了一段空话,转到正文吧。
譬如你那朋友接的条子当中只有十条是要当科长的,他的科长的位置一共是三个,他有多少安排法呢?这就归到第二种的排列法。
第二我们来讲几个东西部分的不重复的排列法。因为粥少僧多,所以只有一部分人的条子有效。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。
从十个条子当中抽出三个来,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真是明白了,这一个是很容易的。
第一科长没有定人时,十张条子都有同样的希望,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,这三个位置的排法一总应当是:
10×9×8=720
若是你的朋友接的条子中间,想当科长的是十一个或九个,那么其排法同样地就应当是:
11×10×9=990
或9×8×7=504
若是他的衙门里还有一个额外科长,一共算有四个位置,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),不过位置的数目既和东西的不同,所以得另用一个字母来代表,譬如用m。这一来我们的题目变成:
“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,因为东西已少了一个,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,一总的排法便是:
n×(n-1)×(n-2)×(n-3)×…×[n-(m-1)]
比如n是11,m是4,代进去就得:
11×(11-1)×(11-2)×(11-3)=11×10×9×8=7920
在实际上只要从n写起,往下一共连着写m个就行了。
这种排法也有一个符号,就是Amn。A右下方的n表示一总的个数,A右上方的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,它的方法一共就是A526。
将上面的计算用这符号连起来,就得出下面的关系:
Amn=n×(n-1)×(n-2)×…×[n-(m-1)] (1)
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Ann,所以:
Ann=n! (2)
在n个东西当中去了m个,剩的还有n-m个,这n-m个若自己掉去掉来地排,它的数目就应当是:
An-mn-m=(n-m)! (3)
朋友,我问你,用(n-m)!去除n!得什么?
你们如果想不出,就不必客气将它们写出来看:
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
这个式子很有一点意思,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Ann是n个的排列,An-mn-m是m个以后所余的东西的排列。
举个例子来说,5个字母取出3个来的排法是A35,而5-3=2,
关于这两种排列法的计算,基本的原理不过就是这样。但应用起来却并不十分容易,因为许多题目往往包含着一些特别条件,它们所能排成功的数目就要减少不小。譬如八个人坐的是圆桌,大家又预先说明没有什么叫首座,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,若坐在别人的右方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,你真要详细知道,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吧?说了这半天,和“八仙过海”有什么关系呢?这是我们应当赶快解决的,不错。但还得请你忍耐一下,单是这样,这架子还不够,不能好好儿地就将“八仙过海”这一类的玩意儿往上摆。我们得另外说一种别的排列法。
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大同小异,就算它是第三种吧。
第三种是n种东西m次数可重复的顺序。就用“八仙过海”做例子,排去排来,不是上便是下,所以只算得有两种东西,我们无妨用a、b来代表它们。
首先说两次的排法,就和图36一样。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。
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。因此一总的排法应当是:
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,那么就如图37的样,全体的排法是:
2×2×2=23=8
这不就说明了“八仙过海”那玩意儿,分上下两排,一共排三次,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,我们且省略它。就图38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。
照同样的例,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,那就如第图39,一共能排的数目应当是:
2×2×2×2=24=16
若排的是三排,一共排四次,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,乘数是跟了排数变的,乘的次数,就是指数,是跟了排的次数变的,所以若排数是a,排的次数是x,钱数是y,那么,
y=ax
用要一般的话来说,就是这样:
“n种东西,m次数可重复的排列,便是n的m次乘方,nm。”
所谓“八仙过海”,现在可明白了,不过是排列法中的一种游戏,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,心上一算就可知道,应当请几位神仙下凡。你再照前面所说过的(4)(5)两条手续去做,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?
[24]一两点钟:即今一两个小时。
[25]阿木林:方言,意为傻瓜、呆子。
[26]第一行:指从左往右数第一竖行。后文中的“行”均指竖行。