12枚或者13枚雞蛋,有乙個壞的,用

2021-06-25 22:57:03 字數 2175 閱讀 8733

本文**:

有十二枚雞蛋,其中一枚壞掉了(重量與其餘不同),現要求用天平稱三次稱出哪個雞蛋是壞的。

解: 首先對於本題,有兩點知識:

知識1:在知道輕重的情況下,一次稱量可以在3個蛋中,確定哪個是壞的。

知識2:在不知道輕重的情況下,一次稱量也可以在2個蛋中,確定哪個是壞的。

對於知識1,隨便拿兩個蛋進行稱量,如果平衡,則第三個蛋是壞的。如果不平衡,那麼根據壞蛋的輕重,也可以判斷這兩個蛋中哪個是壞的。

對於知識2,從已確定是好的蛋中取乙個,和2個待選壞蛋中乙個,進行稱量,如果平衡,那麼這個蛋是好的,另乙個蛋是壞的。如果不平衡,那麼這個蛋是壞的。

(1) 將12個雞蛋編號,然後平均分成三組,記為a,b,c。

a組①②③④ b組

⑤⑥⑦⑧ c組

⑨⑩⑪⑫

第一次稱量:

將a組在左,b組在右進行稱量。可能出現3種情況:

平衡 左傾

右傾

平衡說明,壞蛋在c組。

左傾或右傾說明,壞蛋在a組或b組。

我先討論平衡的情況,左傾或右傾的情況留在後面討論。

(2)那麼如果第一次稱量平衡的話,進行第二次稱量:

a組的①②③在左,c組的⑨⑩⑪在右,進行稱量。也可能出現3種情況:

平衡 左傾

右傾

如果平衡,那麼可以直接確定,⑫是壞蛋。

如果左傾,那麼可以確定壞蛋是輕的,而且壞蛋就在⑨⑩⑪之中。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定⑨⑩⑪之中的壞蛋。

如果右傾,參考左傾的情況可知,再經過一次稱量,也可以確定⑨⑩⑪之中的壞蛋。

(3)如果第一次稱量左傾的話,將a組的④和b組的⑧交換,並且將b組的⑤⑥⑦換成⑨⑩⑪。這樣a組就變成了①②③⑧,b組就變成了④⑨⑩⑪。然後進行第二次稱量:

a組在左,b組在右,進行稱量。也可能出現3種情況:

平衡 左傾

右傾

如果平衡,可以確定壞蛋不再在①②③④⑧中,否則這次稱量不能平衡。那麼壞蛋只能在b組中被換掉的⑤⑥⑦中。再根據第一次稱量左傾,可以確定壞蛋是輕的。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定⑤⑥⑦之中的壞蛋。

如果左傾,首先,壞蛋不能在⑤⑥⑦之中,否則這次稱量就平衡了。再來,壞蛋不能在④⑧之中,否則這次稱量就應當和第一次稱量的傾向相反。所以可以確定壞蛋在①②③之中,而且壞蛋是重的。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定①②③之中的壞蛋。

如果右傾,由以上的分析,壞蛋只能在④⑧之中,但不知道壞蛋的輕重。沒關係,由知識2,再經過一次稱量,也可以判斷④⑧之中的壞蛋。

(4)如果第一次稱量右傾的話,實際上是和左傾是一組對稱情況,模擬上面左傾的方法,也可以由3次稱量確定①②③④⑤⑥⑦⑧中壞蛋。

經過以上4個步驟,即可以用天平稱三次稱出哪個雞蛋是壞的。

下面利用熵來討論一下為什麼至少需要3次才能稱出12或者13個球。

假設一共有12個球,那麼此時有24種可能性,我們把球從1編號到12,那麼這24種可能性為:1號球輕,1號球重,2號球輕,2號球重……以此類推,並且這24種可能性是相互排斥的,就是說只能有一種成立,別的不成立。假設不用天平稱,那麼我們隨便選乙個正確的概率為1/24。我們需要做得,就是使用天平把最後的那種可能性確定下來,就是出現一種百分之百成立的結果,把不可能的結果排除。

於是,為什麼要加上最後要知道輕重,就是因為希望到最後只剩下一種可能性,即某個球是輕的,要麼是重的。如果僅僅只是找出與眾不同的球,那麼可能出現你可以找出那個球,但是不知道它的輕重,這樣出現還剩2種可能性就結束的情況。如果加上必須判斷輕重,那麼無論如何我們都要讓最後只剩下一種可能性。

其次。天平是乙個模型,他有三種狀態,左邊高,右邊高,平衡——這對應了一種作用,就是能把可能性篩選,也就是說,當稱了一次時,會出現3種狀態,而每種狀態對應幾種可能性,也就是把24種可能性分開了,這樣每稱一次,分一次,到最後,只要保證每條分支都能到達1,也就是只剩下一種可能性。於是,這可以看成木桶效應,就是找出分支最長的一條,那麼這條分支所使用天平的次數就是最少需要的。

每次使用天平 可能出現等概率(1/3)的三種狀態 平 左偏 右偏  

根據公式 資訊量i=-log(pi) 其中pi為此事件出現的概率。

所以每次使用天平可以提供-log(1/3) = log3的資訊量。

而找到與眾不同的那個球  

同樣根據i=-log(pi)  

需要-log(1/2n)= log2n的資訊量

所以至少需要 log(2n)/log3 次

12枚或者13枚雞蛋,有乙個壞的,用天平3次稱出來

有十二枚雞蛋,其中一枚壞掉了 重量與其餘不同 現要求用天平稱三次稱出哪個雞蛋是壞的。解 首先對於本題,有兩點知識 知識1 在知道輕重的情況下,一次稱量可以在 個蛋中,確定哪個是壞的。知識2 在不知道輕重的情況下,一次稱量也可以在2個蛋中,確定哪個是壞的。對於知識1,隨便拿兩個蛋進行稱量,如果平衡,則...

有23枚硬幣在桌上,10枚正面朝上

邏輯推理 有23枚硬幣在桌上,10枚正面朝上,假設別人蒙住你的眼睛,而你的手又摸不出硬幣的正反面。讓你用最好的方法把這些硬幣分成兩堆,每堆正面朝上的硬幣個數相同。正確答案 將其分為一堆10個,另一堆13個,然後將10個一堆的所有硬幣翻轉就可以了,這時兩堆正面朝上的硬幣個數就一樣了。原理是這樣的,假設...

C 學習之旅(13) 列舉enum

所謂列舉,作用就是列出一堆數值的集合,然後規定某個變數只能從集合中取值。例如,拋乙個骰子,取值只能是1,2,3,4,5,6 交通燈的顏色,只能是red,blue和yellow。enum dice enum light 在賦值的時候,只要賦了第乙個值,後面的就會自動遞增。定義列舉型別的變數如下 inc...