卡在這題?用 AI 解開它
Statistics · real student question

某城市有 4 條東西向與 4 條南北向的道路,構成一個方格網。有人從西北角 A 走到東南角 B,在每個路口只能選擇往東或往南。共有幾條不同的路線?

Question

有四條道路東西向、四條道路南北向,交織成一個路口方格網。有人從西北角 AA 出發走到東南角 BB,在每個路口只能選擇往東或往南。從 AA 到 BB 共有幾條不同的路線?

Step-by-step solution

  1. 先數出每條路線必須走的步數。 兩個方向各有 44 條道路,就等於各有 33 個街廓,所以每條路線都恰好由

    3 次向東與3 次向南3\ \text{次向東}\quad\text{與}\quad 3\ \text{次向南}

    組成,總共 66 步 — 而且每一條路線都一樣,這正是讓計數變成純粹組合問題的原因。

  2. 把一條路線轉成一個字串。 一條路線完全由它各步的順序決定,也就是由一串 66 個字母、三個 E 與三個 S 所描述,例如 EESESSEESESS。不同字串對應不同路線,每條路線也都對應一個字串,所以「數路線」就等於「數字串」。

  3. 決定向東那幾步的位置。 一旦決定 66 個位置中哪 33 個放 E,剩下的就由 S 填滿。方法數為

    (63)\binom{6}{3}

  4. 算出這個二項式係數。

    (63)=6!3! 3!=6⋅5⋅43⋅2⋅1=20\binom{6}{3}=\frac{6!}{3!\,3!}=\frac{6\cdot 5\cdot 4}{3\cdot 2\cdot 1}=20

    20 條路線\boxed{20\ \text{條路線}}

  5. 用格子上的巴斯卡三角形交叉檢查。 在每個路口標上從 AA 走到該點的路線數:最上面那一列與最左邊那一行全都是 11,其餘每個節點都是它上方節點與左方節點之和。這樣會建出 1,1,1,11,1,1,1 / 1,2,3,41,2,3,4 / 1,3,6,101,3,6,10 / 1,4,10,201,4,10,20 這幾列 — 而角落 BB 上寫著 2020 ✓,與二項式係數的計數吻合。

Answer

(63)=20 條路線\binom{6}{3}=20\ \text{條路線}

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