這次談一道數字問題,做一點推廣,然後講一下解題表達的問題。

問 題:各數字都不是0的三位數之中,三個位加起來是23的數,有多少個?

答 案:先找三個數字的組合,然後才數一數各組合有多少個數。

由最大的數字數起,先由9字的開始,有{9,9,5},{9,8,6},{9,7,7}。

再看8字,有{8,8,7}。

當中,{9,9,5}排列起來有3個數,{9,8,6}有6個,{9,7,7}有3個,{8,8,7}有3個。

總共3 + 6 + 3 + 3 = 15個數。

解題過程中,先由組合開始,數最大的數字,然後再排列,當中每個組合能排出來的數都很少,所以只要次序分清了,就容易找到答案。這個問題也有些字眼可以說得再清楚一點,就是三位數表示出來時是用十進制,不然若是用九進制的,組合上就只有{8,8,7}一組,排列起來也只有3個。十進制這個字,沒說就好像假定了,說了又好像挺複雜,有些學生會難以理解,所以取捨之間,嚴格與否,是有點相對性。

要是改一改數字,變化可以很大,還可能有出乎意料的效果。比如問:「對於五位數來說,要是各個位都不是0,加起來是22,有多少個數?」這下子看來有夠複雜,列舉起來,即使是看組合,還是很多。

這個就要有辦法才去算。首先考慮五個正整數加起來是22的,共有多少個方法。各位可以想像成把22個球排成一列,用上4根棒,任意放在球與球之間的21個空隙,把球分成5堆,有多少個方法,也就是C21 = 5985。只是這樣有些數會大於9,不能作為五位數上其中一個位。

若要撇除這些大於9的數,也有方法。仔細留意,會發現五個數中只有一個可以大於9,因為若有兩個數大於9的話,那麼至少是10,即使其餘三個數都是1,由10 + 10 + 1 + 1 + 1 = 23 > 22,會得知有矛盾,因此只有一個數會大於9。把這個大於9的數a,減去9之後,換成一個新的數b。把這個數b和其他原本的四個數一起,看看有多少個選取的方法,就知道要撇除多少個情況。由22 - 9 = 13,再看看有多少個選取的方式是5個正整數加起來等於13,就得到C12 = 495。由於五個數都可以大於9,因此答案為5985 - 495 × 5 = 3510。

剛剛這兩段,在解題時用了很多文字說明,算式反而很少,這裏也想順道談談表達的問題。平常來說,數學解題用算式較多,語句盡量精簡,沒多餘的字眼,數理和邏輯連結嚴密,是一種好的標準,這個是要在學數學時練出來的。

事實上,多用文字而少用算式的寫法是很少有的。那為什麼上邊不用算式呢?因為這是一個奧數入門的專欄,讀者未必是很熟習算式和符號,因此為了方便閱讀,就會多用文字而少用算式。

數學的算式,由於一個符號之間,可能有上標下標,而大楷小楷意思都不同,所以符號的意義非常密集,要放慢來讀。這當中需要很大的耐性,讀者若是想早日多看些數學,就要早點開始鍛煉了。●張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。

●香港數學奧林匹克學校