「兜圈子 = 想清楚 ≠ 白費力氣」 — 排列組合進階

有熊老師
8 min readAug 29, 2018

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Q:「為什麼排列組合,要學那麼多題目?

選項 A) 一種軍備競賽,過去的題目大家都學過了,老師不想讓人拿滿分,只好再出新的

B) 因為不知道學測會出哪一種,只好全都練習

C) 日常生活、後續的學習裡都很常會用到這些題型,所以要會

D) 讓你動腦啊! 不動腦怎麼會變聰明!

你如果問我啊,排列組合的確在後續的學習(比如說機率),或日常生活中還算有用;但卻也不是每一種題型都用得到 — 誰會沒事去把甲到庚排一列?

那我們學那麼多題型幹嘛? 我要說,當然是 D) 讓你動腦啊! 不動腦怎麼會變聰明!

老師出學生沒看過的題目,不該是為了怕學生答對,而是怕學生「記得舊題型」,就不動腦了; 同樣的,學生在學排列組合的時候,也不應該「反正我把正確的做法記起來」……記來幹嘛呢? 學測又不出重複的題目。

老師應該要提醒學生「利用機會」,趁著正在學排列組合,把腦袋瓜磨利一點;心裡有什麼「好像有點卡卡」的地方,就要把它想下去 — 真想不透,就問!

一道題目,既然我已經知道可以怎麼算了;那就去想「為什麼不能那樣算?

為了避免學生「未戰先降」,我們從從簡單到大家應該有自信、應會的問題來示範吧:

這題夠簡單吧如果你沒辦法想到「法二:人挑位置」的做法,或者是第一次看到這樣的算法,建議你先去看本篇的前傳:

排列組合 入門 到 進階

在上面這篇文章裡,我說明了為什麼不需要去區分「排列」或是「組合」;而事實上,很多時候我們甚至不需要區分「重複」還是「不重複」

— 重點是「你能說出整個故事 (搞清楚整件事) 嗎?」

什麼叫「任取」?

當你看到這個問題的時候,你該想的 “不是” 「這是排列嗎? 是重複組合嗎? 」

而是想像這個「任取」是「怎麼個 “任意” 法」 — 來說說看吧,什麼叫「任取」?

如果,你想像中的「任取」是「也可以取一個、也可以取兩個……」 那就把它分析出來、把你想得都列出來,不要怕想錯 (尤其不是在考試時)、也不該排斥多寫幾行算式。

我跟很多學生講過好幾遍「不要因為 “不知道哪種算法最快” 結果卡在那邊不寫」

但如果你心中的「任取」是指「愛拿哪個都可以拿、也可以拿好幾個」,那你能不能讓自己寫出它的式子呢?

排列組合的「一題多解」不是什麼很神奇的東西,它往往就是直指最核心的原理。

「連續進行6次 “取 / 不取” 的決策,

就會等同於按「6個中取幾個」進行分析再加總的結果」 — 這就是 二項式定理。

今天我不是要叫大家「都不要去區分 “排列”、”組合”」;P也罷、C也罷、H也罷,在問題複雜的時候,它們都幫助我們「想得更輕鬆」、是很好的輔助工具。

但「人不為物役」,你的大腦才是這些工具的指揮者,不應該讓大腦的思考在第一時間被輔助工具侷限住;

應該要保有、要訓練、要去提升最根本的能力 — 「想清楚整件事」的能力。

乘,是為什麼而乘? 除,又是為什麼除? 又為什麼是「3!」, 而不是「3」?

上面這幾題,你都有想清楚嗎? 或者我更大膽一點地問:「你真的會嗎?」

如果你不是正在學、正記得算法,如果我在高三的時候突然問你這一題…… 而你其實沒有「想清楚」它的能力的話,那你有那個自信作答嗎?

你都有想正確嗎?

像上面的第四題有一個「x3」,很多人只覺得好像該乘什麼,就會寫「x3!」 …… 因為他覺得…這個章節,有!才是王道嘛……

不要說多難的題目,很多學生連重複組合「該寫 a的b次,還是b的a次?」都沒搞懂; 或是重複排列「是H a取b,還是H b取a?」也很多人瞎猜。

但其實所謂重複排列,就是要去想像題目本身 (甲有a個、乙有b個)

「每個甲可以有b個選項、但只能選一個、而且一定得選;而某個乙可能被很多甲選中、也可能都沒被選到

— 這樣,是 b 的a次 ( 每個甲有 b 個可以選,共作了a次選擇)」

把題目的情境想清楚,其實就會寫了,而不是一看到題目,趕快「我記得……」,然後把數字抓起來亂湊。

而老師可以做的,比如說搭配像上面這張圖,不論學生寫對還是錯,你就用不滿、或很質疑的口吻問他: 「乘這個 3! 做什麼? 為什麼要乘這個? 來說一下,你為什麼要乘

如果學生沒有想清楚,你就點破他,然後叫他「至少要發現 “其實我沒想清楚”

— 很多學生以為自己歪著頭「嗯…」然後湊一下數字,就叫作「想過了」,

但其實只能算「回憶 學過了什麼」、不叫「思考」。

而學生終於「真的很清楚」的那一次,他會用很肯定的口氣回應你的質疑、說明他這麼算的理由;

(一種「你省省吧,我知道我是對的」的神情)

那你就一臉 理所當然 地說:「嗯,對,很好,就是要想清楚。」

我一直在講「把事情想清楚」,這是排列組合最重要該學的能力,而想要訓練這點,可以

1. 從「題組」去觀察,不同的題目算法的差異,對應到它現實情境的差異

2. 讓自己多接觸「不同的思考路徑」

比如說這一個題組,我相信大部份的學生,如果學完排列組合,應該都會看到。

如果你排列組合學完了的話,會寫吧?

這題組會答對的人應該不少,但你知道每一題之間的 差異 和 關聯 嗎?

除了前四題是有關聯的,後四題也一樣可以用「分層展開推論」的角度發現它們的關係。

我就不在圖上說明「為什麼要乘 3!」了,這個讓你們自己想,不懂的就問老師或同學吧!

另外,你看像第7、第8 這兩題,其實它們是沒有特殊算法的,就是得討論。

有的學生會把第8題「不小心當成 重複組合」

— 但那其實也不是什麼「不小心」,就是沒有去「事整件事想清楚」

如果說 H 6取3 的話,那是相當於「三張畫 O 的紅牌,分給6個不同的人,每個人可以拿不只一張」,

但是這題裡,每件物品並不能同時進入兩堆之中,所以根本不合適。

第8題只能用討論的,但它討論出來,卻能再展開延伸到第5題的重複排列:

你自己,有試著像這樣,捨棄已經學過的速解,重新「想像發生的事」,然後「尋找可能的分析方法」嗎?

基礎問題熱身完了,後面是進階題嘍……

同樣的,什麼叫「任取」? 你要怎麼展開討論?

有的問題呢,想清楚後,會有機會發現「哦,其實這就是用xx方式可以速算嘛……」

但有時候呢,你會發現要「很花力氣想」否則很難從這個思路上,找到適用速算法的方式

更有的時候,「分析」所占的比重,根本就已經遠勝過「學過的P、C、H」

包括現在開始流行起「程式教育」,要寫程式,就一定要能解析當前的需求、要能分析而建立出流程,並在腦中按步展開它來確認是否想得正確

— 那絕對不會是「這題就是用 P幾取幾」這種方式來解決問題的。

其實學排列組合,應該要練習這樣的分析能力;因為現實是很混沌、很不單純的。

而要練習「分析問題」又不一定要靠排列組合;比如說這一題國小數學:

「假設三角形周長40,並且三邊皆為整數,滿足此條件的三角形共有幾種?」

如果不要看提示,先試著分析看看吧……

提示:

若以「最大邊」作為討論核心,則

「最大邊 < 另兩邊和」 → 最大邊x2 < 三邊和 → 最大邊 < 周長/2

「最大邊 > 另兩邊 」 → 最大邊x3 > 三邊和 → 最大邊 > 周長/3

你有自己建立分析它的方法嗎?

加油,要越學越聰明喲~~

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