火車硬座和動車、高鐵的座位大多是安排3+2的座位數,中間是過道。為什麼這樣設計?
也許有人會說:當然是為了搭載更多乘客。其實,如此設計的理由除了乘坐舒适度、空間容納等因素外,還有數學上的考慮。
那麼,這樣安排到底有什麼好處呢?
想象一下,你和家人、朋友坐高鐵出行,大家都想彼此的座位挨着,不願與同伴分開。
此時,如果出行人數為2個人可以選2人座,3個人正好選3人座,人數更多如4個人,可以選2排2人座,5個人的話,可以2人座和3人座各選一排,這樣剛好能坐下且彼此不分開。
沒錯,3+2的座位設計正是考慮到了可以讓群體旅客相鄰而坐而不分開。
也許有人會問,人數更多的時候也能保證大家坐在一起嗎?
這個問題我們可以換個表述:“2以上的所有整數能不能通過将2和3這兩個數适當相加來得到?”
總人數為偶數的時候,除以2(2人座)正好夠配置設定,這點不難看出。如果是奇數,也可以選一排3人座,剩餘人數除以2(2人座)。
也就是說,隻要座位是2人和3人的,不管一個群體有多少個人(2個人以上),都能實作群成員彼此相鄰而坐,不會有人落單或與陌生人拼座。
高鐵座位問題是根據弗羅貝尼烏斯硬币問題(Frobenius Coin Problem)改編的。原問題是:“給定幾種面值的硬币,不能用這些硬币支付的最大金額是多少?”
這個問題以德國數學家弗羅貝尼烏斯(F. G. Frobenius,1849~1917)的名字命名。
弗羅貝尼烏斯,德國數學家
圖檔來源:Wikipedia
例如,如果隻有3元和5元面值的硬币,那麼,無法支付的最大金額是7元(下圖,此處為了舉例友善,假設有3元和5元的硬币币值)。
高鐵座位和弗羅貝尼烏斯硬币問題的關鍵點,都是看數字之間是否互為素數,如2和3、3和5等。如果兩個或多個整數的公因數隻有1,則這兩個或多個數是互素的。當兩個數互素時,它們可以組成任何大于某個值的數。
在弗羅貝尼烏斯硬币問題中,假設有A、B兩種面值的硬币,且A和B互素,此時,用這兩種硬币無法支付的最大金額是:
A×B-A-B=(A-1)(B-1)-1
代入具體數字(A=3, B=5)計算,答案是7。是以,用3元和5元硬币能支付8及以上的任何金額。
END
奇怪的知識是不是又增加了?
來源:科學世界
編輯:阿泊