用数学来理解:人数的优势究竟在战争中占据什么样的地位?


用数学来理解:人数的优势究竟在战争中占据什么样的地位?

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中国近代革命志士秋瑾曾经写下这样的诗句:“拼将十万头颅血,须把乾坤力挽回 。 ”近似的还有陈毅元帅昔时的“此去泉台招旧部,旗帜十万斩阎罗” 。 文科生会说这抒发了激情,理科生会问:拼将十万头颅,就必然能把乾坤挽回么?——这里的“十万”当然不是一个确数,但提出了一个有趣的问题——人数的优势事实在战争中占有什么样的地位?
我们丢弃一切汗青和时代的布景,来纯真地想象一场阵地战:假定红方与蓝方(这里的红方与蓝方没有特指,也无褒贬)都没有飞机大炮,只利用同样的步卒兵器,掩体坚忍水平等客不雅前提也差不多,且均在对方有用射程之内;红方不存在百步穿杨的神枪手,蓝方也没有没放过枪的新兵蛋子 。 总之一句话,就是两边半斤对八两 。 独一分歧的是兵员数目——红方有5,000人,蓝方4,000人,红方比蓝方整多出1,000人 。 两边开打了,枪林弹雨,如斯你来我往地掐将下去,谁也不降服佩服、不逃跑,最终成果会若何呢?因为红方有“微弱”的数目优势,蓝方终将以被全歼而惨败,这是比力合理的成果 。 我的问题是,此时“惨胜”的红方还能剩下几多人呢?对方既已全军覆没,损掉当然是4,000人,红方是不是也必然支出了不异的价格呢?
1914年,英国有个叫做兰切斯特(F. W. Lanchester)的,对近似的问题进行过研究 。 他本人其实是个汽车工程师,然而使他青史留名的当作就却和汽车没什么关系,而是兰切斯特战斗方程 。
兰切斯特的理论基于这样一个假设:两边在任一刹时的战斗损耗与对方此时的军力当作正比 。 如甲方军力为x,乙方军力为y,有如下微分方程①:
dx/dt=-ay,
dy/dt=-bx.
t暗示时候;a、b均为比例常数,它们与两边的兵器效能及掩体等身分有关 。 简练而美好的方程揭示了这样一个纪律:交战一方的有用战斗力,正比于其战斗单元数(战斗单元,一般可以理解为参战兵员数)的平方与每一战斗单元平均战斗力(可以理解为单元时候内覆灭对方兵员的能力)的乘积,即所谓兰切斯特平方律(还有一个类型就是兰切斯特线性律,它合用于远距离战斗,在此略过不提) 。
如甲乙两边初始军力为x0、y0,战斗持续过程中肆意刹时的军力由x(t)、y(t)暗示(为简化计,假定两边实力不异,即a = b,可将“每一战斗单元平均战斗力”略去),则很轻易推导出如劣等式②:
x02 – y02 = x(t)2 – y(t)2
也就是说,只要战前有x0 > y0,战局的必然成果就是乙方被全歼,即y最终变为0,甲方残剩人数当然就是x = sqrt(x02-y02)(sqrt为取平方根) 。
由此,兰切斯特方程第一次以定量的体例论证了“集中优势军力打歼灭战”的准确性 。 兰切斯特采用下述例子申明平方律合适集中优势军力的作战原则:“若是甲方1,000人与乙方1,000人交战,两边单个战斗单元的平均战斗力不异,但甲方被乙方朋分当作各500人的两半 。 假定乙方先以1,000人进犯甲方的500人,则乙方将以损掉134人的价格全歼甲方的一半;接着乙方以剩下的866人再全歼甲方的另一半,甲方在这两次战斗中将总共损掉293人 。 ”——我们的毛本家儿席就是运用这一战法的巨匠 。
【用数学来理解:人数的优势究竟在战争中占据什么样的地位?】再回到起头的假设:红蓝两边实力八两半斤,即a = b;由等式②可以计较出,红方在将蓝方赶尽杀绝之后,还能剩下sqrt(5,0002-4,0002) = 3,000人,而不是1,000人,红方的数目优势导致其损掉远低于蓝方 。 而蓝方要想把红方放倒,就必需采用某种方式朋分红方,以图在局部取得数目优势 。

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