「数理逻辑」| 德·梅齐利亚克砝码!

2020-12-07  本文已影响0人  彭旭锐

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1. 德·梅齐利亚克砝码

1.1 题目描述

给定一台天平,至少要几个砝码,可以称出 1g ~ 40g 这 40 个重量?

这个问题等同于 “德·梅齐利亚克砝码”问题:

一位商人有一个 40 磅的砝码,由于跌落在地而碎成4 块。后来,称得每块碎片的重量都是整磅数,而且可以用这 4 块来称从 1 ~ 40 磅之间的任意整数磅的重物。(引用自法国数学家 G.B.德·梅齐里亚克)

问这 4 块砝码碎片各重多少?

1.2 解题关键

假设有 m 和 n 两个砝码(m > n),除了可以称出 m+n 的重量外,还可以称出 m-n 的重量。

1.3 题解

现在,我们来具体阐述这道题的解题过程:

A_x表示第x块砝码的重量。

显然地,为了称取重量 1g ,必须拥有一枚重量为 1g 的砝码,即:A_1 = 1

令第 2 块砝码重量为A_2,此时我们有砝码 [1,A_2],可以称出重量 \{A_2-1,A_2,A_2+1\}

为了称取重量 2 g,显然有A_2-1 = 2,即:A_2 = 3,目前可以称出{1,2,3,4}

令第 3 块砝码重量为A_3,此时我们有砝码 [1,3,A_3],可以称出重量 \{A3-4,A3-3,A3-2,A3-1,A3,A3+1,A3+2 ,A3+3,A3+4\}

为了称取重量 5 g,显然有A_3-4 = 5,即:A_3 = 9,目前可以称出\{1,2,3,4,...,13\}

同理,可以得出第 4 块砝码 A_4 = 27,可以称出\{1,2,3,4,...,40\}

此时,1+3+9+27 = 40,总共需要 4 块砝码。

论毕。


参考资料


创作不易,你的「三连」是丑丑最大的动力,我们下次见!

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