几只袜子成一双/竹林风

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  一看到这个标题,你肯定会呵呵一笑,说:“这哪是什么问题呀?当然是2只袜子成一双啊!”真是这样吗?不不不,答案可没那么简单。那到底是几只呢?继续往下看,你就知道了。
  冬日清晨,尼莫很不情愿地起了床,衣服都穿好了,开始找袜子。他把手伸进装有很多袜子的抽屉中,看都没看,随机拽出了2只袜子。接着,奇怪的事情发生了……
  “啊,不同色,不是一双!”
  发现取出的袜子不是一双,于是他把取出的袜子又全给放了回去,重新再取。可是,结果却是这样的——
  “真糟糕!又不是一双!”
  就这样,反反复复取了一个早上,尼莫每次取出的2只袜子都始终不能配成一双。
  天呢,这是怎么回事?抽屉里就只有两种颜色的袜子,黑色和白色,每种颜色的袜子款式完全相同。他怎么可能一早上都没有取出2只可以配成一双的袜子呢?
  原来,尼莫每次从抽屉中随机取出2只袜子,会出现下面3种可能结果:
  从组合结果来看,如果每次取出的袜子都是“一只黑袜,一只白袜”,可不就是一直都配不成一双嘛!
  避免“倒霉”有妙招
  你是不是也有过类似尼莫一样的倒霉经历呢?有些事情发生的可能性虽然非常小,但它们还是发生了。其实,不管你是否相信,生活中存在这样一种定律——倒霉定律。倒霉定律?对!准确来说,它是墨菲定律。墨菲定律中说:事情往往会向你所想到的不好的方向发展,只要它有这个可能性。
  怎么理解这个定律呢?以尼莫取袜子为例,一次取2只,有可能取出的2只袜子颜色相同,能配成一双;也有可能取出的2只袜子颜色不同,不能配成一双。尼莫当然是想取出2只颜色相同的袜子,可实际情况是:他往往会取出2只颜色不同的袜子。
  这个定律是有趣的,可谁也不想它发生。我们有没有办法避免倒霉情况发生呢?当然有了!其实只要尼莫换个取袜子的策略,他就可以摆脱“墨菲定律”的“魔咒”了。
  什么策略呢?一次把袜子全取出来?这未尝不是一个办法,这样便肯定存在2只可以配成一双的袜子。可是,用这个办法取出来的袜子的量太大了。有没有办法一次尽可能少取袜子,却能保证一定存在可以配成一双的袜子呢?
  我们不妨试试一次取出3只袜子,看能不能避免倒霉情况发生。
  呀,奇迹出现了!如果一次随机取出3只袜子,可能出现的结果有4种,而每种情况必然能找出恰好配成一双的袜子。也就是说,如果袜子只有黑白两种颜色,且每种颜色的袜子款式相同,那么我们只要每次从中随机取出3只,就必然能配成一双袜子。
  难题刚解决,最近尼莫又被倒霉定律给“纠缠”上了!事情是这样的:妈妈帮尼莫新购买了一批袜子,袜子的颜色都是红色,且款式相同。现在抽屉里有三种颜色的袜子了,可他每次还是取出3只袜子,结果是他总会摸出“红色、黑色、白色”这样的袜子组合,配不成一双。
  情况发生了变化,策略当然也要做相应调整,不然就可能會继续倒霉哟!
  下面,我们来分析一下尼莫每次取出3只袜子,可能出现的结果。
  根据分析,一共有10种可能结果,其中有一种糟糕的结果:取出红袜、黑袜和白袜,这种情况不能配成一双袜子。如何避免这种糟糕结果呢?同样的道理,如果有三种颜色的袜子,每种颜色的袜子款式相同,那么一次至少取4只袜子,就必然可以配成一双了。
  在分析问题的时候,我们可以这么理解:一次取出3只袜子,可能出现的糟糕结果是取出“红袜、黑袜、白袜”这样的袜子组合。要避免这样的糟糕结果,只要再任意取出一只袜子,无论颜色是红色、黑色还是白色,都可以和原来取出的袜子配成一双。
  这次的倒霉事情可算解决了,但如果妈妈给尼莫购买了n种颜色的袜子,且每种颜色的袜子款式相同。那么一次至少取出多少只袜子,才能保证百分之百可以配成一双呢?
  按照前面的思路,如果我们一次取出n只袜子,出现的最糟糕的情况是这n只袜子颜色各异。那么,想要配成一双袜子,至少还要再取出一只袜子。无论这只袜子的颜色是什么,它均可以从已经取出的n只颜色各异的袜子中找出一只颜色相同的配成一双。
  也就是说,如果有n种颜色的袜子,且同种颜色的袜子款式相同。那么,要使取出的袜子中至少有2只袜子可以配成一双,那么我们至少要取出(n 1)只袜子。
  不好了!不好了!问题真是接踵而至呀!尼莫还有个双胞胎弟弟吉姆,也就是说,每天早晨尼莫和吉姆要从抽屉里取出两双袜子。
  当抽屉里只有两种颜色的袜子的时候,他们应该怎样取才能保证取出的袜子能配成两双呢?
  尼莫根据前面的取袜经验,一次从抽屉里随机取出3只袜子,选出一双袜子。然后吉姆也学着尼莫的操作方法,从抽屉里一次取出3只袜子,选出一双袜子。
  这看起来没有问题,可是有没有办法一次性取出更少的袜子,但同时又能配成两双呢?
  当然了!当袜子只有两种颜色的时候,我们一次取出5只袜子,就能保证可以配成两双了。为什么这样取呢?我们可以这么理解:尼莫一次取出3只袜子,可以配成一双袜子,然后把落单的那只袜子给吉姆。吉姆只要再取出2只袜子,就可以和尼莫送给他的那只袜子组成3只袜子,3只袜子必然可以配成一双。也就是说,他们只要一次取出5只袜子,便可配成两双。
  如果袜子的颜色有三种,怎么取能保证一定可以取出两双袜子呢?
  三种颜色的袜子要配成一双袜子的时候,一次至少要取4只袜子。配成一双袜子后还剩2只袜子,只要再取2只袜子,就又有4只袜子了,这时候肯定又可以配成一双了。
  这样一共需要取出4 2=6(只)袜子,便可以配成两双。也就是说,如果有三种颜色的袜子,每种颜色的袜子款式相同,一次取出6只袜子,就必然可以配成两双。
  难度升级!如果有n种颜色的袜子,每种颜色的袜子款式相同,要想取出两双袜子,一次至少要取出多少只?
  我们先回顾一下前面的问题。要从n种颜色的袜子中,至少取出一双袜子,那么至少要取(n 1)只袜子。
  一共取出了n 1 2=(n 3)(只)袜子,即如果有n种颜色的袜子,且每种颜色的袜子款式相同,那么要想配成两双袜子,一次至少要取出(n 3)只袜子。
  聪明的小读者,有趣的“倒霉定律”知识讲完了。到你学以致用的时候了!如果现在抽屉里有两种颜色的袜子、三种颜色的袜子、n种颜色的袜子,一次分别至少取出多少只袜子才能保证可以配成三双呢?这个问题,我可就交给你喽!快扫二维码,将你的答案告诉我吧!
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