什么是足球离散质?

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所谓“离散”,指的是某个变量是连续的量,而不是一个整数或者整数的集合(比如2、4这样);而所谓的“质”,则指的是这个变量的取值不是任意的,而是有一些特定的要求的。 如果对这个问题没有基本的认识,那么以下介绍可能会有些抽象。 首先举几个例子来解释一下这种思想: 比如说时间,时间是一种很常见的连续量。但是如果我们非要给它规定一些特殊的性质呢?例如把一天分成24份,每份1小时,然后给每个时刻都赋予0、±1、±2这样的数字,这样就可以得到另一种“时间”。当然,这看上去毫无意义,但是如果一定要这样做的话呢....

第一,我们可以用这些数表示位置——比如第8时35分就是[0+(-2)*7,1+(-2)*7]=[-26,-19]这个时间间隔内的一个点; 第二,我们还可以用它们来计算速度和时间的变化率——对于第8时35分的那个时间点而言,它的速率是-0.5 m/s 第三,如果我们在每一个时间点都记录一个值,那么这个数列就代表了某件事发生的时刻和频率,我们也可以用它来模拟事件的发生过程 第四,由于这个数值可以任意小也可以任意大,因此它也可以用来近似表示时间间隔。于是我们就可以用这个算法来实现一个近似的时间间隔计算器了! 这个例子就很形象地说明了“离散”“质”的含义以及它们的用处。

再举个更简单的例子,比如长度。我们都知道长度是很常用的连续量,但是如果我们不把它当作连续量来看待会怎么样?我们可以规定长度是用某种特定的单位来衡量的,而不必纠结于它是多少米几厘米。举个例子,如果我拿了个尺子在上面画了一条直线,然后把这条直线的起点标记为0,终点标记为1毫米,这时我就能算出这条直线的长度大约是1.02毫米。这就是一种离散化的长度计算方法,因为尽管这个1.02毫米比一厘米还要长,但是它仍然是长度单位。而且通过这种方法进行计算有一个好处:任何两个点的距离都是整数,只要我知道起点和终点的位置,那无论我把这条线画在哪里,我都可以知道这条线上的其他所有点的位置。

说了那么多,我们再回头看“足球运动中的离散化属性”这句话到底是什么意思。其实意思就是:在足球这项运动中,许多变量可以被看作具有上述那种性质的变量。具体有哪些呢?下面我们就一一道来。 第一,位置。前面说到过,位置是一个连续的参数。如果把足球场横着分为11个部分,纵着分为21个部分,这样一共可以得到221 = 4096个部分,分别称为X和Y坐标轴上的整数。这样一来,球员们所在的位置就可以被简单地用一个4096位的二进制数来表示。虽然这是一个连续的量,但是因为其范围有限,所以我们还是可以人为的规定某些位是固定值、哪些位是用来表示位置的、哪些位是用来表示方向的。经过这样的处理之后,球员们的位置就成了某种意义上的“整数”——或者说某种特殊结构下的整数。 第二,速度。这是另一个典型的连续变量,而且它在球场上的分布是非常均匀的(尤其是相对于场地的面积来说)。为了简化计算,我们通常只测量球员们到达下一个目标点需要花费多长时间,而不去在乎他们是如何到达那里的。这也是一种离散化的方式——因为对于绝大多数的球员们来说,下一目标点是上一个目标的百分之90还是百分之一百是没有差别的,因此我们只需要确定一下目标点之间的比例就可以了,而不必关注到具体的步幅大小。

第三,加速度。与速度类似,这也是一个比较均匀的连续变量。同样出于简化计算的考虑,我们通常也不会去仔细考察加速的过程如何如何,只会关心加速的终点在哪里。所以这一点上与第二点基本一致。 第四,进攻方向和控球情况。这两者都不属于场的空间维度内,所以不会占用很大的空间。同时,无论是进攻方向还是是否控球,都会随着比赛进程的变化而发生变化,因此它们都不是什么常量,但是在大多数情况下,一场比赛的进程总是有规律可循的,因此在通常情况下,攻守双方的方向、是否有球权都是有规律的,只不过有的时候规律不明显而已。所以在大多数情况下,这两种属性的数值也是可以事先预测出来的。 在足球比赛中,还有一些其他的属性可以作为离散的变量,但是这些属性大多都不是常量,只有当它们出现的时候才有实际的意义,平时并不能作为变量来进行使用,因而也就无法像上面说的那些属性一样来加以讨论了……

优质答主

这个问题问得很有意思,我最近正好在研究关于这个问题的论文(其实主要是在读). 这是一个相对新的概念吧,可能还没有很成熟的定义和理论体系. 我所知道的一些内容可以在这里引用一些资料贴出来,不过这些材料都是我手头的,而且很多是我自己翻译的. 如果题主感兴趣的话欢迎来我的专栏讨论.

我个人认为离散质的问题应该属于宏观统计问题中一类“不可测”的对象(比如微观粒子的速度分布问题也是这类问题). 在经典力学里这个问题叫作“不确定性原理”(indeterminacy principle),它指的是,如果一个物体运动的速度是随机的并且不可预测,那么根据测不准关系,它的质量一定是不确定的.

现在,我们考虑的问题是足球场上球员的位置。我认为对于每个踢球的人来说他的位置都是不确定的,因为每次跑位都有一定的主观性或者偶然性成分(这就像粒子轨迹一样),因此他所在的位置也是一个概率函数. 同时这也是一个离散问题——球员只能占据一个位置而不能占满整个球场.

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