問題一:有12個外形一致的金屬球,其中11個重量相同,另外有1個較輕。現在有一架天平,請用天平在3次以內找出那顆較輕的金屬球。
問題二:有12個外形一致的金屬球,其中11個重量相同,另外有1個重量與其他的球不同,也許是輕,也許是重。現在有一架天平,請用天平在3次以內找出那顆重量與眾不同的金屬球。
問題一比較簡單。說一下解法:
首先,將12個球分成5個、5個、2個。
我們拿天平稱5個、5個的(一次)。
如果平衡,則稱剩下的2個,較輕的就出來了(兩次)。
如果不平衡,則天平上有5個球是較輕的,我們把它們分成2個、2個、1個。
我們拿天平稱2個、2個(兩次)。
如果平衡,則剩下的1個有問題。
如果不平衡,則較輕的2個有問題。
我們拿天平稱較輕的這2個(三次),有問題的就出來了。
問題二復雜一些。問題一簡單想了幾秒就出來了,而問題二我們宿舍討論了一晚上。說一下解法。
首先,將12個編號,從1號、2號一直到12號。
我們將1、2、3、4放天平左邊,5、6、7、8放天平右邊(一次)。
如果平衡,則9、10、11、12有問題。我們把1、2換成9、10。此時天平左邊3、4、9、10,右邊5、6、7、8(兩次)。
如果平衡,則11、12有問題。我們把3換成11,則左邊4、9、10、11,右邊5、6、7、8(三次)。
如果平衡,則12有問題。
如果不平衡,則11有問題。
如果不平衡,則9、10有問題。而且此時我們能夠根據天平看出9、10中有問題的那個是輕還是重,假設是輕。則再稱9、10,就出來了(三次)。
如果不平衡,則9、10、11、12正常。假設左輕右重。我們把4號放到右邊,5號放到左邊,拿9、10、11替代6、7、8。此時天平左邊1、2、3、5,右邊4、9、10、11(兩次)。
如果平衡,則有問題的球在6、7、8中,而且6、7、8中有問題的球肯定重的。那么我們用天平稱6、7就能辨別出有問題的球(三次)。
如果不平衡,我們看天平,如果左輕右重,那肯定是1、2、3有問題,因為右邊的球中,4號是可能輕的,9、10、11是正常的。我們如同處理6、7、8一樣處理1、2、3,就能辨別(三次)。如果左重右輕,則4號或者5號有問題。我們取4號或者5號與正常的球一比較,就知道哪個有問題了(三次)。
草草寫完。感覺這種問題要講清楚,最好的辦法是畫圖。我寫在這里,是記錄一下自己思考的過程。如果您看得雲里霧里,那很抱歉,建議拿出筆和紙畫畫,思路應該會穩定一些。