最近在玩一個超有趣的「排列組合走格子」遊戲,讓我整個沉迷到不行!這個概念其實在很多地方都看得到,像是我們在Vinted上買賣二手衣物時,也會遇到類似排列組合的思考方式。今天就來跟大家分享這個超實用的數學概念,在生活中到底是怎麼運用的。

先來講講最基本的走格子原理。假設我們有一個3×3的格子,要從左上角走到右下角,每次只能往右或往下走一步。這時候就會發現,其實這就是一個典型的排列組合問題。我們可以用這個表格來計算不同路徑的可能性:

移動方式 路徑數量 實際路徑範例
右右右下下 3種 RRDD, RDRD, RDDR
右下右下右 3種 DRRD, DRDR, DDRR
其他組合 6種 包含各種R和D的排列

這個概念跟我們在Vinted上挑選商品時很像。比如說你想買一件上衣、一條褲子和一雙鞋,這些單品之間要怎麼搭配,其實就是一種排列組合的思考。每件單品都有不同的顏色、款式可以選擇,就像走格子時每個選擇點都有不同的方向可以走。

我自己最愛用這個方法來規劃穿搭。假設衣櫃裡有5件上衣、3條褲子、2雙鞋子,這樣總共能搭配出多少種造型呢?用排列組合的概念一算,原來有5x3x2=30種不同的搭配方式!這就跟走格子時計算總路徑數的方法一模一樣。有時候我會把這些搭配方式寫下來,做成一個表格,這樣每天早上選衣服就超有效率。

在Vinted上賣東西也是同樣道理。當你要把商品分類時,可以考慮多種排列方式:按顏色、按尺寸、按風格等等。每種分類方法都會讓買家有完全不同的瀏覽體驗。這就像是在走格子時選擇不同的路徑,雖然最後都能到達終點,但過程中的風景卻大不相同。

排列組合走格子

初學者如何快速搞懂排列組合走格子問題?這篇教你從零開始掌握!

最近好多同學在問排列組合的走格子問題該怎麼解,其實這種題目沒有想像中那麼難啦!我們先從最基礎的觀念開始,假設現在有個3×3的格子,要從左上角走到右下角,只能往右或往下走,這樣總共有幾種走法?這種就是最典型的走格子問題,關鍵在於理解「每一步的選擇」和「路徑的排列方式」。

先來搞懂幾個基本概念:
1. 排列:順序很重要,比如ABC和BAC是不同的排列
2. 組合:順序不重要,比如選出ABC三個人,不管順序都算同一種組合
3. 走格子:通常是用組合的概念來計算,因為往右和往下的順序可以互換

下面用表格舉個簡單例子,假設是2×2的格子:

走法編號 路徑描述 排列方式
1 右→下 先往右再往下
2 下→右 先往下再往右

看到沒?雖然都是從左上到右下,但因為走的順序不同,就算兩種不同的走法。這種小格子當然可以一個個數,但如果格子變大怎麼辦?這時候就要用數學公式來算啦!

最常用的解法是「階乘法」,比如一個mxn的格子,總共要走(m-1)次右和(n-1)次下,所以總走法就是這兩者的組合數。公式長這樣:C(m+n-2, m-1) = (m+n-2)! / [(m-1)!(n-1)!]。別被驚嘆號嚇到,那只是階乘的意思啦!舉個實際例子,3×3格子就是C(4,2)=6種走法,你可以自己畫畫看是不是真的6種。

再來講個常見變化題:如果格子中有障礙物怎麼辦?這時候就不能直接用公式了,要改用「動態規劃」的方法,一格一格計算到達該格的可能路徑數。遇到障礙物的格子就直接標記為0,因為不可能從那邊過來。這種題目雖然複雜一點,但只要把表格畫出來,一步一步填數字,其實也蠻直觀的。

最後提醒大家,走格子問題最怕的就是「想太多」!有時候題目會加一些限制條件,比如「不能經過某個點」或「必須經過某個點」,這時候只要把問題拆解成幾個部分來計算就好。例如必須經過中間點的話,就先算到中間點的路徑數,再算從中間點到終點的路徑數,最後把兩個數字相乘就是答案囉!

為什麼排列組合走格子題目總是讓人頭痛?這些眉角你一定要知道

每次看到數學考卷上出現走格子題目,是不是就覺得腦細胞要死一半?為什麼排列組合走格子題目總是讓人頭痛,其實是因為這種題目看起來簡單,但隱藏了很多容易忽略的細節。今天就用最生活化的方式,帶你拆解這些讓人又愛又恨的題目!

走格子題目最常見的陷阱就是「重複計算」和「遺漏條件」。比如說從A點走到B點,只能向右或向上,很多人都會直接用排列組合公式C(m+n,n),但遇到有障礙物的情況就完全不是這麼回事了。這時候就要用「總路徑數減去經過障礙物的路徑數」的方法,但實際計算時又常常會忘記要分段處理。

常見錯誤類型 具體例子 正確解法
忽略對稱性 只計算一種方向的路徑 要考慮所有對稱情況
重複計算 把轉彎處當成不同路徑 用階乘排除重複
條件遺漏 忘記限制只能往特定方向走 先畫出所有可能路徑

還有一個讓大家很困擾的地方是「要不要考慮順序」。比如說走5步右、3步上,有些人會糾結這跟走3步上、5步右算不算同一種走法。其實這就要看題目怎麼問,如果是問「路徑總數」就要算,如果是問「移動方式」可能就不算。這種細微的差別常常就是決定對錯的關鍵。

最實用的建議是:遇到走格子題目先畫圖!把格子畫出來,標註起點和終點,甚至把障礙物也標上去。這樣不僅可以避免漏掉條件,還能幫助你直觀地理解題目。雖然考試時時間寶貴,但花這1-2分鐘絕對值得,總比算到最後才發現漏看條件來得好。另外也要注意題目有沒有「必須經過某點」或「不能經過某區域」的特殊要求,這些都會大幅影響計算方式。

排列組合走格子

什麼時候會遇到排列組合走格子的實際應用?這些生活場景超常見!

大家有沒有想過,什麼時候會遇到排列組合走格子的實際應用其實比想像中更貼近生活?像是規劃旅遊路線時,要怎麼走才能玩遍所有景點又不用走回頭路;或是玩桌遊時計算移動步數的最佳路徑,這些都是排列組合的實際運用。就連每天上班選擇不同路線避開塞車,也是在無形中使用這些數學概念。

下面整理幾個常見的應用場景,你會發現原來數學這麼實用:

生活情境 排列組合應用 實際例子
路線規劃 計算最短路徑 快遞員送貨路線安排
遊戲設計 角色移動可能性 棋類遊戲走法計算
排班系統 人員組合排列 醫院護士輪班安排
密碼設定 數字組合可能性 手機密碼鎖安全強度

像是最近很紅的密室逃脫遊戲,設計關卡時就要考慮玩家可能選擇的所有解謎順序,這時候排列組合就派上用場了。工程師在寫程式時也常常需要處理這類問題,比如自動販賣機要怎麼排列商品才能讓客人最容易拿到想要的飲料。

就連買樂透彩券時,我們不自覺地會算一下中獎號碼的組合有多少種可能。雖然知道機率很低,但還是會忍不住幻想自己就是那個幸運兒。這些日常小事背後其實都藏著排列組合的數學原理,只是我們很少特別去注意罷了。

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