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第111章 数学的乐趣

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七月的夜,热得连月光都像是被蒸煮过,黏稠地泼洒下来。李建国赤裸着上身,只穿了条单裤,坐在桌前。窗户大敞着,却没有一丝风进来。煤油灯的玻璃罩子被熏得微黄,灯火安静地燃烧,偶尔因灯芯的细微毕剥声而轻轻摇曳。

他面前的《代数精编》摊开到最后一章——排列组合与二项式定理。汗水顺着脊背的沟壑往下淌,在腰际汇成一道湿痕,但他浑然不觉。手指间捏着的铅笔,笔尖在草稿纸上快速移动,发出细密而规律的沙沙声。

一道题:“某食堂早餐供应馒头、花卷、包子、米粥、咸菜五种食物。规定每位工人至少选两种,最多选四种,且必须包含一种主食(馒头、花卷、包子)和一种稀食(米粥)。问共有多少种不同的选择方案?”

很典型的应用题。李建国目光扫过题目,嘴角微微勾起。这种题目,若在前世,他大概会直接套组合数公式c(n,m)快速解决。但此刻,他没有。

他先拆解条件:“必须包含一种主食” —— 从三种主食中选至少一种;“必须包含一种稀食” —— 米粥是唯一稀食,所以必选;“至少两种,最多四种” —— 总量限制。

然后,他开始分情况讨论,用最基础的方法——枚举思想的变体。

情况一:选两种食物。 必须包含米粥,且必须包含一种主食。则另一种食物只能从剩下两种主食或两种副食(咸菜)中选择?不,等等。若另一种选主食,则已满足“一种主食+米粥”的条件;若另一种选咸菜,则也满足“一种主食+米粥+咸菜”,但主食只有一种,这算几种食物?三种?不对,这里容易混淆。李建国停下笔,眉头微蹙。

他忽然想起了丰泽园后厨给宴席配菜的情景。一桌标准席面,必须有头盘、大菜、汤羹、主食、点心、水果。厨师长要根据客人人数、预算、季节时令,在每一类里选择具体的菜品,既要保证结构完整,又要控制总菜数和成本,还要考虑口味搭配、色泽摆盘……

眼前的数学题,和配菜的逻辑何其相似!都是在一个有限的“菜单”(食物集合)里,按照特定的“规则”(用餐规定\/宴席标准),选取一个符合要求的“组合”(工人的早餐\/一桌宴席)。

这个类比让他精神一振。解题的思路瞬间清晰起来。

他将问题重新建模:工人选择的早餐组合,必须是一个“集合”,这个集合要满足:1、包含集合A(主食)至少一个元素;2、包含集合b(稀食,即米粥)的全部元素(因为只有一种);3、整个集合的元素个数在2到4之间。

这样一来,情况就分明了。因为米粥必选,所以实际是从剩下的四种食物(馒头、花卷、包子、咸菜)里,再选取若干,与米粥组成符合要求的集合。

他开始有条不紊地计算:

选两种: 米粥固定,还需从四种里选一种。但这一种必须来自主食(否则不满足“至少一种主食”)。所以是从三种主食里选一种:c(3,1)=3种。

选三种: 米粥固定,还需从四种里选两种。这两种必须至少包含一种主食。那就用总选法减去不含主食的选法。总选法:c(4,2)=6种。不含主食的选法:只能从咸菜里选两种?咸菜只有一种!所以不含主食的选法为零。等等,这里又是个陷阱。四种食物是:馒头、花卷、包子、咸菜。要选两种,且不含主食,那只能选咸菜……但咸菜只有一种,无法选出两种!所以不含主食的选法为零。因此,选三种的情况就是c(4,2)=6种。

·

·

选四种: 米粥固定,还需从四种里选三种。同样,这三样必须至少包含一种主食。总选法:c(4,3)=4种。不含主食的选法:只能选咸菜,但咸菜只有一种,无法选出三种,所以为零。因此,选四种的情况就是4种。

·

最后,总方案数 = 3 + 6 + 4 = 13种。

得出答案,李建国没有立刻翻看参考答案。他靠在椅背上,闭上眼睛,让刚才的解题过程在脑海里回放。

那种感觉又来了——一种近乎愉悦的、智力上的清明感。将混沌的问题拆解成清晰的约束条件,像分解一只整鸡,找到关节,下刀精准;分情况讨论,如同处理食材时的“因材施教”,肉质老嫩不同,火候手法各异;最后的合并计算,则像是估算一桌宴席的总成本,需要统筹各项开支,得出精确数字。

这不是枯燥的运算,而是一场精密的思维编排。每一步都需要逻辑自洽,如同灶台上的每一次下料、每一次翻勺,都影响着最终的成色与味道。解一道数学题,和研发一道新菜、规划一次宴席,在“统筹优化”这个内核上,竟如此相通。

他睁开眼,翻开参考答案。13种。完全正确。

但他注意的不是结果,而是答案旁边提供的另一种更“高级”的解法——利用容斥原理,直接构造生成函数或使用更抽象的集合运算公式。那种解法更简洁,更富数学美感,像是用高汤吊出的清汤,看似平淡,实则蕴含了更复杂的工艺和更深的理解。

李建国没有因为自己用了相对“笨拙”的枚举分情况法而沮丧,反而感到兴奋。他就像个美食家,不仅满足于品尝成品,更乐于探究不同烹饪路径带来的风味差异。基础方法扎实,高级方法巧妙,各有各的乐趣。

他兴致勃勃地开始研究那种“高级”解法,试图理解其背后的原理,并将其与自己熟悉的“成本核算”、“资源分配”概念联系起来。灵泉水的滋养让他思维异常活跃,那些抽象的数学符号和定理,仿佛变成了有生命的、可以操纵的模块,在他脑海中搭建出各种精妙的逻辑结构。

渐渐地,他忘记了闷热,忘记了汗水,忘记了窗外的虫鸣和远处隐约的市声。他沉浸在一个由数字、逻辑、结构组成的纯粹世界里。这个世界没有四合院的算计,没有灶台的油烟,只有简洁的美和严密的秩序。

他发现,解一道复杂的几何证明题,就像完成一件精密的雕刻,需要找到那条隐藏的“辅助线”,那是破局的关键,如同某些菜肴中那画龙点睛的一味调料或一个关键的火候转折点。

他发现,研究函数的单调性、极值,就像分析一种食材在不同温度、时间下的口感变化曲线,寻找那个“最优解”——口感最嫩、味道最鲜的临界点。

统筹优化,成本最小化或收益最大化,这不仅是数学问题,更是他经营空间、规划未来、甚至思考如何在这个时代更好生存发展的核心思维方式。

笔尖在纸上畅快地游走,一个个抽象的难题被攻克。每一次“灵光一现”找到巧妙解法,都带来一种类似创作出美味佳肴般的成就感。这不是死记硬背的痛苦,而是主动探索、发现规律、构建联系的巨大乐趣。

夜渐深,灯油耗去大半。李建国终于合上书本,吹熄了灯。

黑暗中,他静静坐着,脸上没有疲惫,只有一种深邃的宁静和满足。数学,这门他曾经为了应试而学的工具学科,此刻向他展露了冰冷外表下炽热而优美的逻辑内核。这内核与他所热爱的厨艺、与他正在筹划的未来事业,产生了奇妙的共鸣。

它不仅是一门考试科目,更是一种强大的思维工具,一种理解世界、优化行动的元能力。

窗外,天色依旧闷热混沌。

但李建国的内心,却如同被一道清澈的数学逻辑之泉洗涤过,明澈,有序,充满了发现新大陆般的欣喜和力量。

原来,备考路上,不止有艰辛。

还有隐藏在符号与公式背后,等待被发现的、理性之美带来的纯粹乐趣。而这乐趣,正悄然塑造着他,让他以更锋利、也更从容的姿态,迎向即将到来的一切挑战。

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