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伽利略與骰子問(wèn)題

2013-06-17 07:48
今日中學(xué)生(初一版) 2013年3期
關(guān)鍵詞:同道伽利略點(diǎn)數(shù)

科學(xué)大師愛(ài)因斯坦有一句名言:“上帝不擲骰子。”這是他對(duì)隨機(jī)性或不可精確預(yù)期性所持態(tài)度的濃縮。顯而易見(jiàn)的是,若摒除名言中的觀點(diǎn)或是非,大師對(duì)擲骰子的可能情形卻是一種間接肯定,而著名的天文學(xué)家伽利略就曾經(jīng)對(duì)擲骰子的問(wèn)題進(jìn)行過(guò)數(shù)學(xué)化的思考。

據(jù)說(shuō)在17世紀(jì),一位喜愛(ài)賭博的意大利貴族由于自己的喜好,不得不思考這樣的數(shù)學(xué)問(wèn)題:取3枚均勻的骰子,每枚骰子的6個(gè)面都分別刻著1~6的點(diǎn)數(shù)。同時(shí)拋擲這3枚骰子,然后考慮得到的3枚骰子點(diǎn)數(shù)之和,顯然有些和數(shù)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多些,有些和數(shù)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少些。他所關(guān)心的是:3枚骰子點(diǎn)數(shù)之和等于9與等于10的機(jī)會(huì)是否相等?許多同道中人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷出現(xiàn)這兩者的可能性不同,究其原因卻都說(shuō)不出所以然。這位貴族倒是認(rèn)真琢磨了下,盡管玩骰子帶有很大的隨機(jī)成分,但無(wú)論如何,3枚骰子各面的點(diǎn)數(shù)構(gòu)成總和為9的情況有6種:(1,2,6)、(1,3,5)、(1,4,4)、(2,2,5)、(2,3,4)、(3,3,3)。類似,總和等于10的情況也有6種:(1,3,6)、(1,4,5)、(2,2,6)、(2,3,5)、(2,4,4)、(3,3,4)。看起來(lái),點(diǎn)數(shù)之和等于9與等于10的可能性應(yīng)相同才對(duì)。

這種判斷被經(jīng)驗(yàn)主義為上的同道們嘲笑,所以為此困惑的貴族向伽利略請(qǐng)教。伽利略研究并解答了這個(gè)問(wèn)題,他采用的方法既簡(jiǎn)單又直觀,就是把三顆骰子分別標(biāo)上①、②、③,然后對(duì)照點(diǎn)數(shù)之和為9的前提,列出各骰子的對(duì)應(yīng)可能情況表(如下):

從表中不難看出,如果一組骰子點(diǎn)數(shù)各不相同,就有6種可能情形;如果一組骰子點(diǎn)數(shù)有兩個(gè)相同,就有3種可能情形;如果一組骰子點(diǎn)數(shù)都相同,則只有1種可能情形,所以點(diǎn)數(shù)之和為9的情形共有6+6+3+3+6+1=25種,而點(diǎn)數(shù)之和為10的情形就應(yīng)有6+6+3+6+3+3=27種,你不妨自己動(dòng)手列出類似的表格。

結(jié)論表明:拋擲3枚均勻的骰子,3枚骰子點(diǎn)數(shù)之和等于9的可能性與等于10的可能性并不相同,出現(xiàn)10的情況要比出現(xiàn)9的情況多兩種。意大利貴族恍然大悟,不明就理的同道們都豁然開(kāi)朗,你也應(yīng)該明白了吧!

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