為什麼世界杯要踢64場才能将決出前四名呢?
這是一個有趣的數學問題,包含了簡單的排列組合計算。
首先,從比賽的賽制和大家談起。
第一階段,小組賽。一共是32個球隊參賽,4個隊在一組,一共有8個小組。
A,B,C,D,E,F,G,H這8個組,每組進行6場比賽,為什麼是6場?不是4場,5場呢?因為小組賽要保證每個小組的任何兩個球隊都要比一場,大家可以數一數哈。
下面這個是本屆世界杯A組的比賽安排,大家可以看一下哈
A組的4支隊伍,俄羅斯,沙特,埃及,烏拉圭。要保證任意兩個隊都要比一場,那就需要6場。
怎麼計算能夠不重不漏呢?
方法一:列舉法,上面看到的是網上給出的官方發布結果,如果我們進行細緻的計算的話。其實也很簡單,“倒三角”列舉。
俄-沙特,俄-埃及,俄-烏拉圭
沙特-埃及,沙特-烏拉圭
埃及-烏拉圭
大家仔細數一數哈,從上到下,3 2 1,所以一共是6場。
假設一個小組現在是5個球隊,那一共有多少場呢?
方法一樣,為了列舉方便,假設5個球隊分别叫1,2,3,4,5.
那所有的比賽是這樣的:繼續使用倒三角列舉
1-2,1-3,1-4,1-5,
2-3,2-4,2-5,
3-4,3-5,
4-5
你看,是不是總共有4 3 2 1,一共10場比賽,對吧
那如果是5個球隊是多少場呢?相信你已經發現規律了
應該是5 4 3 2 1=15場
方法二:
直接使用排列組合公式,4個球隊,兩兩比一場,
所以一共有
場比賽,上面這個東西叫做組合數,表示的意思是從4個不同的元素中任意選出2個,可能産生的可能性。根據組合數的計算公式,直接得到結果就是
如果是5個球隊,結果就是
這個怎麼算呢,
給大家補充一下一般計算公式:
現在高一同學高二應該會學的,哈哈。
順便說兩個副産品:
第一個,楊輝三角
很多同學從小就知道,對吧。哈哈,以上數表中,每個數等于肩上兩數之和
例如:10=4 6,15=10 5,這個可以一直寫下去。
其實,你不知道的是,這個表本質就是組合數數表哦
看下面這個
上下兩個表是一樣的哦。他們都是a b的n次方的展開中各項的系數
第二個副産品,來自于上高二的時候我的一次發燒所得,純屬娛樂。
求證:
成立。
下面就采用以上的踢足球的方法。
用兩種方法計算同一個東西就可以啦。
假設世界杯小組賽,每組有n 1個球隊進行循環賽,任何兩個球隊隻需要進行一場比賽,問:一共需要進行多少場比賽?
方法一:用組合數的計算公式,答案應該是:
方法二:設這n 1個球隊為1,2,3,4,....,n 1号,
那麼需要進行的比賽為:
1-2,1-3,1-4,....,1-n,1-(n 1)
2-3,2-4,....,2-n,2-(n 1)
......
(n-1)-n,(n-1)-(n 1)
n-(n 1)
一共是:n (n-1) (n-2) ... 2 1場,
我用了兩種方法計算了同一個東西,所以他們應該是相等的,也就是說
是正确的。
等等,等等,老師你這在說啥呢?咱這不是說世界杯呢嘛,
對對對,今天沒吃藥,職業病犯了,一不留神就又開始講課了。
剛才我們說到:第一階段小組賽,分8個組,對吧,每組比賽6場,所以,小組賽階段一共要進行8×6=48場比賽,這48場比賽之後,每個小組頭2名進入下一階段的比賽,我們稱之為淘汰賽了。也就是說,小組賽過後,會有16支球隊,進入第二階段的淘汰賽。
第二階段第1輪:16個隊,分8組,每組踢一場,勝者留,敗者走。
8場比賽過後,淘汰8個隊,剩下8個隊
第二階段第2輪:8個隊,分4組,每組踢一場,勝者留,敗者走
4場比賽過後,淘汰4個隊,剩下4個隊
第二階段第3輪:4個隊,分2組,每組踢一場,勝者留,敗者走
2場比賽過後,淘汰2個隊,剩下2個隊
最後:剩下的兩個對進行冠軍和亞軍的決賽,然後,和前面不同的是,上一輪 中被淘汰的兩個球隊其實還要再留下來比一場,争奪第3名和第4名。
所以,淘汰賽階段一共進行8 4 2 1 1=16場比賽。
當然,還有更簡單的計算方法,在數學裡總有更簡單的算法
如果不考慮3,4名的比賽,隻考慮淘汰賽的進行場次,大家會發現,進行一場比賽總是淘汰一個隊,當決賽結束後,隻留下了一個冠軍,相當于淘汰了15支球隊,所以一定進行了15場比賽,然後在加上3,4名的争奪戰,就是16場了。
最終,一共進行了48 16=64場比賽。
這就是為什麼世界杯有64長比賽的真正原因,下面用一個公式概括所有
以上問題解決中需要的知識重要是高中數學中排列組合的知識,
現在高一的同學在高二的時候就能夠學到,現在高二的理科生已經學過來,文科就沒學滴,但是其中的倒三角形列舉,在高考的概率計算中有可能出現哦。
今天的文章就到這裡,祝大家看球愉快!!
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