數量錯覺魔術 - 放種子01

這是某天學校同仁傳給我看的影片，當中的魔術深深地吸引我，研究了一下覺得非常有趣，因此記錄下來！

從影片看到小女孩先數正方形邊長上的種子，每一邊都是8顆，在正方形中間空白處另外放6顆種子，接著她拿起6顆中的其中1顆，放到正方形邊長上某一格，然後移動另一格上的1顆種子，重新數四邊的種子數，神奇的是四邊竟然都還是8顆，彷彿加進去的種子沒有增加總數一樣。影片中間就是一一將剩下的5顆種子放到邊上，每放一次都會移動另一格的1顆種子，而且每次操作完再數各邊長總和都是維持在8顆。看到這裡就讓人好奇，放進去的那6顆去哪裡了？

事實上種子的總數是有增加的，但小女孩的操作會讓我們產生總數不變的錯覺。如果我們跟著影片中的操作去做，會發現看似沒有規則的移動其實遵守一個模式，下一段就會來解釋這個模式的樣子，有興趣的朋友可以先思考看看小女孩是怎麼操作的。

種子總數與每一邊總和
首先我們先記錄每一次操作時每一邊的數量變化，將正方形的四邊命名為「上、左、下、右」，以影片中操作第一顆種子的情況為例，先放1顆到下邊，然後將下邊的角落移動1顆到右邊，因此我們有以下的表格。

注意：一次操作就是放新的1顆進去 + 移動1顆到旁邊。同時觀察全部種子的個數，操作前種子共有22顆，操作完後變成23顆（有點廢話哈哈）。

從表格可以發現，下邊的種子在操作過程中有增加1顆，接著又少1顆而抵消，用一樣的方式去記錄影片後片的操作，會發現全部都是只有一邊先增加1顆，然後又少1顆而抵消，但全部種子的數量在最後就變成28顆，是有增加的沒錯。

那麼要怎麼移動才會遵守這樣的模式呢？第一步是希望放新的1顆只增加一邊的總和，那方法就會是放在中間的格子上，換句話說就是避開角落，也就是正方形的頂點。接著第二步又該如何移動才能把增加的1顆抵消呢？

如果在同一邊上移動，那它的總和就不會改變，但是若移動的格子是正方形頂點，那雖然不會改變這一邊的總和，卻會使該頂點的另一邊少1顆。因此第二步可以從原先放種子的那一邊的端點格子中取1顆移動到另一邊的格子。但是由於我們的目的只是抵銷增加的1顆，所以在移動時也需要避開正方形頂點，才不會又增加到別條邊的總和。

總結來說，只要遵守兩個動作就可以達成放新的種子進去但每一邊總和仍然不變的效果。

瞭解了這個魔術原理後，這裡提供一個使我感到好奇的問題給大家。

將在下一篇分享我對這題的想法，有興趣的人可以挑戰看看，歡迎任何想法交流。分享這個小小的研究同時想將有趣的數學帶給大家，雖然它可能跟生活沒太大的關聯，但卻也點綴了我們的生活。我是巴斯光綸，我們下一篇見！