奇怪的是,“3紅3白”的情況特別的多,也許摸個一、兩次,能撞個大運,摸個“4紅2白”或者“4白2紅”,贏下寥寥幾元錢,但如果連摸五次以上,幾乎是必“賠”的。一天下來,最為得意的當然是那個擺攤者。
有些賠錢的人肯定會有這種疑問:“為什麼摸出來的6個球,總是3紅3白呢?是不是這個擺攤的人有點特異功能,施了魔法呢?”
當然不是。這是數學中的“概率”所左右的結果。
大家都知道,根據排列組合的知識,從12個球中摸出6個球,總的方法數為:
其中“6紅”或者“6白”的情況,都僅有唯一的1種,按照概率論計算,就是1/924的出現概率,真是太低了,在概率論中可以算作“實際上不可能發生”的小概率事件。
容易計算出“5紅1白”或者“5白1紅”的情況各是:
兩種情況加起來就是72種,也就是出現總概率為72/924=6/77,還不到1/11,也夠低的。所以這兩種情況也難得出現。
出現“4紅2白”或者“4白2紅”的情況各是:
兩種情況加起來就是450種,也就是出現總概率為450/924=75/154,將近1/2,也就是有一半的可能性。不過這兩種情況每次都隻能贏回1元錢。
最後我們來看看“3紅3白”的情況:
所以,摸到“3紅3白”的概率,就是400/924=100/231,雖然比上麵那兩種情況的可能性稍低,但也是將近一半的可能性。尤其一旦摸到“3紅3白”,一次就會損失掉3元錢。
根據上麵的分析,我們可以得到如下結論:最有可能出現的三種情況是“3紅3白”“4紅2白”和“4白2紅”,而且出現“3紅3白”的概率接近1/2,出現“4紅2白”和“4白2紅”的概率都接近1/4。
也就是說,一般來講,如果誌願者摸了四回,往往其中的兩回都是“3紅3白”(共賠6元),另外各有一次是“4紅2白”和“4白2紅”(共賺2元)。算下總賬,4次摸球的結果,一般要賠進4元錢。
看來,參與摸球的人多半是會賠本的,而且摸的次數越多,賠出的錢也就越多。
看來,這位擺攤者巧妙地利用了概率論,成為不變的贏家。以後再遇到這種人,大家可千萬不要上當啊!
對數的創立
對數是中學初等數學中的重要內容,那麼當初是誰首創“對數”這種高級運算的呢?在數學史上,一般認為對數的發明者是十六世紀末到十七世紀初的蘇格蘭數學家——納皮爾(1550-1617年)男爵。
在納皮爾所處的年代,哥白尼的“太陽中心說”剛剛開始流行,這導致天文學成為當時的熱門學科。可是由於當時常量數學的局限性,天文學家們不得不花費很大的精力去計算那些繁雜的“天文數字”,因此浪費了若幹年甚至畢生的寶貴時間。納皮爾也是當時的一位天文愛好者,為了簡化計算,他多年潛心研究大數字的計算技術,終於獨立發明了對數。
當然,納皮爾所發明的對數,在形式上與現代數學中的對數理論並不完全一樣。在納皮爾那個時代,“指數”這個概念還尚未形成,因此納皮爾並不是像現行代數課本中那樣,通過指數來引出對數,而是通過研究直線運動得出對數概念的。
那麼,當時納皮爾所發明的對數運算,是怎麼一回事呢?在那個時代,計算多位數之間的乘積,還是十分複雜的運算,因此納皮爾首先發明了一種計算特殊多位數之間乘積的方法。讓我們來看看下麵這個例子:
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14……
1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384……
這兩行數字之間的關係是極為明確的:第一行表示2的指數,第二行表示2的對應冪。如果我們要計算第二行中兩個數的乘積,可以通過第一行對應數字的加和來實現。
比如,計算64256的值,就可以先查詢第一行的對應數字:64對應6,256對應8;然後再把第一行中的對應數字加和起來:6+8=14;第一行中的14,對應第二行中的16384,所以有:64256=16384。
納皮爾的這種計算方法,實際上已經完全是現代數學中“對數運算”的思想了。回憶一下,我們在中學學習“運用對數簡化計算”的時候,采用的不正是這種思路嗎:計算兩個複雜數的乘積,先查《常用對數表》,找到這兩個複雜數的常用對數,再把這兩個常用對數值相加,再通過《常用對數的反對數表》查出加和值的反對數值,就是原先那兩個複雜數的乘積了。這種“化乘除為加減”,從而達到簡化計算的思路,不正是對數運算的明顯特征嗎?
經過多年的探索,納皮爾男爵於1614年出版了他的名著《奇妙的對數定律說明書》,向世人公布了他的這項發明,並且解釋了這項發明的特點。
所以,納皮爾是當之無愧的“對數締造者”,理應在數學史上享有這份殊榮。偉大的導師恩格斯在他的著作《自然辯證法》中,曾經把笛卡爾的坐標、納皮爾的對數、牛頓和萊布尼茲的微積分共同稱為十七世紀的三大數學發明。法國著名的數學家、天文學家拉普拉斯(PierreSimonLaplace,1749-1827)曾說:對數,可以縮短計算時間,“在實效上等於把天文學家的壽命延長了許多倍”。
大戰食數獸
一天數學王國突然闖進一個三條腿怪獸,嚇得數字公民紛紛逃走。怪獸張開血盆大口,一口吞下數24。接著它又吞吃了另一個數44。奇怪的是,怪獸卻沒有吃數5。
數學王國最高統治者零國王連夜和數1大臣商量對策。數14首先迎戰怪獸。怪獸力大無比,數14被摔昏過去。數6和數35舉起弓箭,連連發射,可是一點也傷不著怪獸。數100挺槍衝向怪獸。怪獸張開大嘴,一口吃了數100,嚇得數6、數35扶起數14趕緊逃竄。
第二天,聰明的數1大臣想出了一個法子,派數60去迎戰怪獸。數60見怪獸衝了過來倒地一滾,變成了數2和數30,因為2×30=60。怪獸一見掉頭跑了。數60連忙又變成數12和數5,因為12×5=60。怪獸見狀掉轉頭又衝了過來。這時偵探數7回來報告說:“怪獸名叫食數獸。為了長出第4條腿,它專吃含因數4的數。”
零國王和數1大臣連夜商量對策,第二天,零國王親自出戰與怪獸大戰起來。
怪獸吞下零國王,倒地就死了。不一會兒,零國王領著幾個數字公民全走了出來。
原來零國王鑽進怪獸肚子裏,和這三個數作了連乘,結果都變成了0,怪獸就餓死了。眾人聽了,齊聲稱讚零國王既勇敢又聰明。
高利貸者破產
阿凡提來到一個集市,正好遇見一個高利貸者在叫喊,“放金幣嘍!放金幣嘍!我的金幣可是個寶,隻要你把它埋在地裏一天一夜,就會變成1000金幣。”
“我借一個金幣!”阿凡提決心懲罰這個愚弄百姓、貪得無厭的家夥,為民除害。“那你每天得還我1000個金幣。”
“好,一言為定。我將連續15天借金幣,第1天借1個金幣,以後每天都是前一天的2倍。15天以後我還給你金幣,如果這15天之內,你後悔了,那麼我結的金幣就不能還給你了。”高利貸者一算計,立即眉開眼笑,一口答應。
不到15天,這個貪得無厭的高利貸者破產了。
小朋友,你知道他是怎樣破產的?他賠了多少金幣?阿凡提15天向他借的金幣的個數依次是:1、2、4、8、16、32、64……這樣,阿凡提借的金幣一共是:1+2+4+8+…+16384=32767(個)
阿凡提15天應該還給他的金幣是:1000×15=15000(個)這樣,高利貸者賠了17767個金幣。
計算黃浦江的寬度
黃浦江是上海水路運輸的重要河道。為了適應黃浦江兩岸交通運輸日益繁忙的需要,70年代以來,特別是改革開放以來,黃浦江下建起了幾條隧道,江上架起了南浦、楊浦、徐浦等大橋。修隧道也好,造大橋也好,都要計算黃浦江有多寬。那麼,如何比較精確地測量並計算出黃浦江的寬度呢?
假設要計算從A點到B點的距離,怎麼算呢?
先在B岸選一點C,使A、B、C三點組成一個三角形,設B、C兩點都在浦東岸邊,那麼,BC的長度就可以直接測量出來,如測量得BC=52112米;∠A和∠C也可以用精密的經緯儀比較精確地測出來,如測得
∠A=45°16′42″,∠C=46°43′12″。
在三角形ABC中,∠A、∠C、BC都測量出來,利用正弦定理就能計算出AB的長度。
由正弦定理sin∠CAB=sin∠ABC,
所以AB=sin∠Csin∠A×BC
=sin46°43′12″sin45°16′42″×52112
≈072801211071053343×52112
≈10246×52112
≈53394(米)。
這樣測量計算所得到的黃浦江的寬度是比較精確的,其誤差一般在3厘米之內。
怎樣估計池塘裏的魚數
在日常生活中,常常需要估計農作物等的產量,例如估計水稻的畝產等。常用的辦法是先收割一小部分,如1分地(1畝=10分)的作物,測量出產量再乘以10,即得1畝地的產量。為了盡量減少誤差,也常分不同地塊收割幾小部分的作物,測出產量後求平均值,再用平均值去估計總的畝產量。