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主題 達人專欄

聊聊作品中的小科學:換座位的機率

可歪 | 2024-11-25 08:00:03 | 巴幣 146 | 人氣 560


在第一個主題中我們討論了一些關於氣爆的內容,它在創作中有什麼意義呢?那就是「當我們在一個寫實系的作品中安排了室外氣爆的情節,要想到它其實是『沒那麼容易』發生的」,不過這個題目其實還好,因為就算作品中真的在室外發生了氣爆,大家應該也不會特別留意它合不合理。

其實有些情況下,「不符合真實情況的安排反而會更有真實的感覺」,最常見的就是在外太空流淚的時候,眼淚其實是不會往外飛的。後面我們還是有機會看到一些應該真的就是搞砸了的安排,但是在那之前我們先再來看一個無傷大雅的主題:機率。

機率是科學嗎?應該是吧,畢竟很多學科都牽涉機率的計算。




二、「座位是用抽籤決定的,看樣子也只能碰運氣。」── 我們這一家 (2009)


年份好像越來越久遠了,就跟十幾年前的大考題目一樣(不是這樣的吧)。生活中遇到機率的時候通常人們很主動就分成兩派了,一個就是「這個一看就覺得很好算」,一個就是「這個太難了,我不想知道」。在先前寫過的排列組合與機率(簡易版)就有提過,生活中的機率可以簡單理解成「符合條件的情況數除以所有可能的情況數」,一般情況下就算是窮舉也大多還蠻容易就能知道結果的。

機率的意義在於「讓你評估一件事要做還是不做」,或者說你能夠「抱多少期待」,比方說抽卡機率 5%,如果每抽的錢還可以接受那當然是X你X抽爆,0.05% 可能就要考慮一下;另外就是後果也會影響判斷,比方說抽中的機率是 70%,但是沒抽中要封帳號,那可能也得考慮一下。

在今天的例子裡面我們想要直接看看,換座位時能夠坐在心儀的對象旁邊時,到底需要多少運氣:




◎ 好了,現在開始抽籤!



我們這一家317話中柚子班上要換座位,川島無論如何都想要跟小柚坐在一起,那麼「單憑抽籤」他們最後能坐在一起的機率為何?

所有可能性:首先我們要先決定分母,也就是兩個人有多少種可能坐法,那就是 30 個位子中挑兩個給他們兩個坐,所以是 C(30,2),不過別忘了每挑出兩個位子其實還對應兩種情形,就是誰坐這裡誰坐那裡,所以一共有 2 x C(30,2) = 870 種可能。

坐在一起的可能性:我們可以先從上面的格子裡面挑出相鄰的兩格,然後把兩個人塞在這兩個位子上就好了。就拿第一排來說,挑法有 (1,2), (2,3), (3,4), (4,5)四種,六排的話就有 24 種,不過別忘了,每一種挑法還對應兩種情況,也就是誰坐左邊誰坐右邊,所以共有 48 種情況。

綜合以上機率就是 48/870 = 5.517%,還行,跟抽卡差不多。



這題還有一個比較簡單的算法,就是你可以先挑一個位子給小柚,之後再算川島剛好在旁邊的機率就好,不過一樣有兩種情況要討論,因為萬一小柚坐在邊邊,那就只有一個位子的機會了,如果在中間就是左右兩邊都可以,所以機率等於 P(小柚坐邊邊) x P(川島只剩一個位子) + P(小柚不坐邊邊) x P(川島有兩個可能位子) = 12/30 x 1/29 + 18/30 x 2/29 = 48/870,答案當然一樣。




◎ 誰與誰坐他又愛著她~~~



來看進階題,在劇中藤野也想坐在須藤旁邊,那麼「川島坐在小柚旁邊而且藤野也坐在須藤旁邊」的機率有多少?

我們一樣先決定分母,就是所有位子挑四個,而每挑四個中四個人的坐法都有排序 4! 種,所以是 4! x C(30,4) = 657720 種。

再來決定分子,有點麻煩,就是挑出四個座位裡剛好符合兩張兩張相鄰的情況,可以試著比劃看看,這裡就簡單分成四張在同一排和兩張兩張不同排的狀況來看,所以有 3x6 + (20x4 + 16x4 + 12x4 + 8x4 + 4x4) = 258 種,而每一種這次不是對應 4! 種可能了,而是 2 x 2! x 2! = 8種。

最後我們終於得到機率為 8 x 258 / 657720 = 0.314%,不到百分之一。



有沒有比較簡單的算法?呃...... 可以集思廣益一下,這裡我想到一個方法:首先你可以先挑兩個相鄰的座位給川島跟小柚,而每種挑法可能是「有人在邊邊」跟「兩人都不在邊邊」,「有人在邊邊」的挑法有 12 種,而每種對應兩種坐法;「兩人都不在邊邊」也有 12 種挑法,每種也都對應兩種坐法。

當有人在邊邊時,剩下的 28 個座位再挑兩個相鄰的位子就有 22 種挑法,每種挑法兩種坐法;而沒有人在邊邊時就只有 21 種,也是每種挑法兩種坐法,故全部共有 (2 x 12) x (2 x 22) + (2 x 12) x (2 x 21) = 2064 種,也就是上面分子的 8 x 258,答案當然也一樣。





◎ 所以寫這麼多要幹嘛?

生活中偶而會遇到一些機率問題,就好比「綜藝玩很大」裡有時候會玩十八啦,我就曾聽人家問過為什麼四顆骰子丟下去都會有兩顆點數一樣?其他就是有一些夜市小遊戲為什麼你都不會贏?其實機率的算法都不算太難,至少我覺得不會比今天的座位問題難算。

今天的主題實際算了兩個機率問題,一方面是介紹了一下生活中的機率算法,另一方面也是在說明作品裡面角色有這樣的期待到底實不實際,畢竟一個趨近於零的機率還能發生,大概就會讓人覺得有點扯了。

真的是這樣嗎?






◎ 乒乓球穿過牆壁了!!!


說到著名的「穿隧效應」,大意是說粒子可以越過比自身能量更高的能障。巨觀來說,一個人一直去撞牆,是有機率穿過牆壁的,不過機率極低,但畢竟不是零。至於動畫嘛就是要化那些(幾乎)不可能為可能,對吧?


重甲機神:神降臨 (2019)


還...可...以接受吧,畢竟這個機率也不知道是怎麼算出來的,(好啦,我知道這是一個致敬),也許就像說我一定要從全世界 80 億人挑一個人用閃電劈他,然後有人被劈到的時候再跟他說,哇你運氣真好,這機率只有 80 億分之一而已耶!然後用他當主角拍一部動畫這樣。再說純粹基於統計的機率有時候也不能完全反映所有可能發生的情況,那就要看用來分析的資料夠不夠全面、還有觀察的對象夠不夠隨機了。




勇者王 (1997)


然而終極融合終究還是成功了,因為不足的部分通通都可以用勇氣補足!真要說我們可以從這裡學到什麼呢?大概就是每個人都需要勇氣,或者至少是當我們在討論 lim x→0 時,x 終究不是 0 吧,一個比較常見的例子就是 sinc 函數在 x = 0 必須要另外定義,因為 sin(x) / x 在 x = 0 是未定義 (undefined) 的。



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