稍微認真分析一下,讀者便會發現:在“十五子棋”中,方塊和空格的移動,都不會引起原先順列逆序的奇偶性的改變!由於圖(Ⅰ)的順列為偶逆序,而圖(Ⅱ)的順列為奇逆序,因而圖(Ⅱ)的形式是不可能通過方塊棋子的移動變為圖(Ⅰ)形式的。這就是為什麼“十五子棋”有時能夠成功,而有時不能成功的道理!左圖是一道練習,請讀者用逆序的理論判定一下,它是否能夠移動成正常的位置?一種遊戲之所以使人感到興趣,在於經一番奮鬥之後,能突然間享受到一種成功的歡悅。如果一種遊戲一開頭便得知最終的結果,自然也就乏味多了。這大約既是數學的缺點,也是數學的偉大。
石頭、剪子、布
對策論是現代數學的一個重要分支,在軍事、公安、經濟和日常生活各個方麵,都很有用處。由於對策論經常用智力遊戲--打撲克、下棋等做模型,所以又叫博奕論。博就是賭博,奕就是下棋。其實,賭博如果去掉輸贏財物的規定,就是智力遊戲。
再舉一個例子:有人要買外國一家公司的一條舊船。他知道這家公司有三條舊船,價格一樣。雙方商定先看一條船,如果他表示不要,再看第二條船,如果又表示不要,再看第三條船。既然三條船價格一樣,他當然要盡可能買最好的,但是哪一條是最好的呢?公司呢?它知道這次隻能賣掉一條船,為了多賺一些錢,當然希望把最壞的一條賣掉,那它應該按什麼順序介紹呢?這兩個對策論的問題含意是不同的,但是在數學上,它們是相同的問題。
一般的對策問題都是這樣:雙方各有一些可以采取的策略,一旦雙方的策略都確定了,就會出現一定的結果,問題是雙方怎樣找到最好的策略?孩子們很喜歡的“石頭、剪子、布”劃拳遊戲,就可以作為對策論的一個例子:甲乙二人同時伸出手來,做出石頭、剪子、布的樣子。兩個人如果手勢相同,就算平局;如果不同,石頭可以砸壞剪子,剪子可以把布剪破,布可以把石頭裹起來,那就有了勝負。
在這個問題裏,甲和乙各有三種可以采取的策略。結果如何?我們列出一個輸贏表來:
乙石頭剪子布甲石頭01-1剪子-101布1-10這是甲的“得分”表。“0”表示平局,“-1”表示輸,“1”表示贏。
我們把對策問題列成這樣的表,就成了“表上遊戲”。這種表是由若幹行和若幹列數字組成。甲可以指定其中的某一橫行,乙可以指定其中的某一直行。規定他們同時說出他們指定的橫行或直行。在這兩行的交叉點上的數,就是甲得到的分數。例如在左邊表格裏:
如果甲指定第二橫行,乙指定第三直行,甲就得到-3分,也就是說輸3分。
到此為止,我們為對策問題找到了一個數學模型。在代數課上,我們常常要為一個應用題列出方程式來。這個方程式就是應用問題的數學模型。有了數學模型,我們就可以暫時丟開原來的應用問題,全力去解決這個數學模型中的問題了。
所以現在,我們就暫時丟開什麼“熊”呀,船呀,手勢呀,全力以赴去研究這樣的一個問題。
在表上遊戲中,怎樣找出最好的策略。
現在我們在每一橫行的後麵和每一直行的下麵,又寫上了一個數。每個橫行後麵寫的數,是這一行中最小的那個數。每個直行下麵寫的數,是這一行中最大的那個數。
從甲的立場來看,不管乙采用什麼對策,他如果指定第一橫行,那最不利的結果是-5,就是說輸5分。同樣,他如果指定第二橫行,最壞的結果是-3,就是說輸3分。可見每一橫行的最小數表示的是:如果甲指定了這一行,可能發生的最壞結果是什麼。
甲應該選哪一橫行呢?當然是第三橫行了。因為這一行的最壞情況,他也不過輸1分而已。甲一旦采取了這個策略,那就不怕乙猜中他的策略,因為他已估計到最壞的情況了。當然,如果乙選擇了別的策略,甲還有可能不輸,甚至贏到一些分數。
從乙的立場來看,不管甲采取什麼對策,如果他指定第一直行,那最不利的結果是-1,即甲隻輸1分,乙隻贏一分。如果他指定第二直行,那對他最不利的結果就是6,即甲贏6分,乙輸6分。可見每一直行的最大數表示的是:如果乙指定了這一行,可能發生的最壞結果是什麼。
那麼乙應選擇哪一直行呢?當然是第一直行,因為這一行最壞的結果,他還可贏一分。
如果甲乙雙方都研究過對策論,那這個遊戲就變得十分簡單了:甲選取第三橫行,乙選取第一直行;結果甲輸1分,乙贏1分。
如果甲乙雙方都研究過對策論,那這個遊戲就變得十分簡單了:甲選取第三橫行,乙選取第一直行;結果甲輸1分,乙贏1分。
在對對策問題中,雙方必須鬥智,誰也不能胡亂來!不然就會陷入很不利的處境。比如說,甲不滿意輸一分的結局,想碰碰運氣,指定了第二直行,爭取那個勝6分。結果呢?如果乙不犯錯誤,指定第一直行,結果甲隻能輸得更多。因此對甲來說,最聰明的辦法就是把自己的策略公開告訴對方,對方也不會得到任何額外的收獲。同樣,乙的最好的策略,就是指定第一直行。即使甲知道了乙的這個策略,對乙也無可奈何。
這樣一來,這個遊戲的結局就是確定無疑的了。
猜點數
這是一個饒有趣味的遊戲。