少年班中王大法计算楼梯上法(续)

发布时间:2020-03-28 09:46:51

阶梯上法(续)

前言:

在《少年班》电影第658秒孙红雷向王大法提问:

20级阶梯,每次只能上1级或2级,总共有多少种上法?

正文:

在上一次我们用数学中的排列组合计算的方法验证了《少年班》电影王大法计算阶梯上法结果10946种,但是王大法是用排列组合的方法计算的吗?在《少年班》电影中王大法念念有词:“最高阶非零子式的阶数<=n-2,任何n-1阶子式均为零”仅用了8秒钟计算出结果10946种。

我们在上一次用排列组合计算时,计算分为三个大步骤,第一步、先把上阶梯的方法分为11类,第二步、又用排列组合分别计算11类上阶梯的上法数量,第三步、把第二步计算的阶梯数量相加求得总上法数量,显然这种计算方法原理上没错,符合逻辑关系,但是计算步骤多,排列组合分别计算11类的上法数量,计算量大,总的来说用这种方法在8秒钟算出结果的可能性不大,这个问题是不是有其它解法,王大法是不是有更快的计算方法哪?我的回答是王大法应该有更快的方法,王大法在8秒之内计算出结果很可能用了--斐波那契数列的推导法,用斐波那契数列的推导法计算速度大大提高,下面我来介绍一下斐波那契数列的推导法的计算方法:

根据斐波那契数列:

如果设an为该数列的第n项( ),那么这句话可以写成如下形式:

n3)

上阶梯总数与阶梯上法列表如下:

上阶梯总数

阶梯上法(数量)

n3)

1

1

2

2

3

3

2+1

4

5

3+2

5

8

5+3

6

13

8+5

7

21

13+8

8

34

21+13

9

55

34+21

10

89

55+34

11

144

89+55

12

233

144+89

13

377

233+144

14

610

377+233

15

987

610+377

16

1597

987+610

17

2584

1597+987

18

4181

2584+1597

19

6765

4181+2584

20

10946

6765+4181

根据上表发现阶梯总数对应10946

答:20级阶梯,每次只能上1级或2级,总共有10946种上法。

大家也都看到了,用斐波那契数列的推导法与用排列组合法计算速度快多了,但用斐波那契数列的推导法逻辑关系上比排列组合难理解,用斐波那契数列的推导法是得出的上表到总阶梯对应阶梯上法为10946,是巧合,还是每一个阶梯总数对应的阶梯上法都是对的?下面我们随机抽取一个对应数据用排列组合计算法进行验证:

例如阶梯总数为15时,阶梯上法用排列组合计算步骤如下:

第一步先把15个阶梯按每次上1阶或2阶分类如下:

第1类:每次上1阶 的有15次,上2阶的有0次;

第2类:每次上1阶 的有13次,上2阶的有1次;

第3类:每次上1阶 的有11次,上2阶的有2次;

第4类:每次上1阶 的有9次,上2阶的有3次;

第5类:每次上1阶 的有7次,上2阶的有4次;

第6类:每次上1阶 的有5次,上2阶的有5次;

第7类:每次上1阶 的有3次,上2阶的有6次;

第8类:每次上1阶 的有1次,上2阶的有7次;

第二步运用排列组合分别计算上述8类阶梯上法的种类

第1类阶梯上法的种类很明显是1种;

因每次上1阶有15次,即为15个相同元素在15个位置排列组合。

用排列组合公式即为:==1,第1类上法有1种;

第2类因每次上1阶有13次,上2阶有1次,即为两种不同元素在14个位数上排列组合,一种元素有13个,另一种元素有1个。

用排列组合公式即为:==14,第2类上法有14种;

第3类因每次上1阶有11次,上2阶有2次,即为两种不同元素在13个位数上排列组合,一种元素有11个,另一种元素有2个。

用排列组合公式即为:==78,第3类上法有78种;

同理求得其他类阶梯上法:

第4类:==220,第4类上法有220种;

第5类:==330,第5类上法有330种;

第6类:==252,第6类上法有252种;

第7类:==84,第7类上法有84种;

第8类:==8,第8类上法有8种;

第三步,把上面8 类阶梯的上法数量相加就得到阶梯总数为15时的阶梯上法数量:

1+14+78+220+330+252+84+8=987

得到的答案和斐波那契数列的推导法对应阶梯为15时的阶梯上法数量是一样的。

大家有兴趣可以动手算算。

大家有兴趣也可以算算:有20级阶梯,每次上1级或2级或3级,总共有多少种上法?有20级阶梯,每次上1级或2级或3级或4级,总共有多少种上法?

少年班中王大法计算楼梯上法(续)

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