程式設計師數學基礎 七 等比數列 棋盤麥粒

2021-10-20 18:34:37 字數 1561 閱讀 6826

根據歷史傳說記載,西洋棋起源於古印度,相傳國王要獎賞西洋棋的發明者,問他想要什麼,發明者說:請您在棋盤的第乙個格仔裡放1粒麥子,第二個格仔裡放2粒,第三個格仔裡放4粒,第四個格仔裡放8粒,以此類推,直到最後乙個格仔,第64格放滿為止。

賞給我這麼多數目的麥粒,我就十分滿足了.國王覺得這個要求不高,就欣然同意了. 然而等到麥子成熟時,國王才發現,全印度的麥子竟然連棋盤一半的格仔數目都填不滿. 

現在我們來幫助國王計算一下,想要填滿64格棋盤,到底需要多少麥粒。實際上這是乙個等比數列求和問題。棋盤的第一格只需要麥粒a1=1,第二個需要麥粒a2=2,第3格a3=4,等等,這些麥粒的數量構成乙個首項a1=1,公比q=2的等比數列。那麼要求64格棋盤的總麥粒數。

再觀察對比這兩個等式,發現它們有很多相同的指數冪,所以可以把兩個等式相減來化簡,我們用2式減1式,等號左邊相減,2s64-s64,等號右邊相減,這些相同的指數冪會消掉,最後留下來的,只有2^64,減去1.所以能得到棋盤上的總麥粒數s64,等於264-1,這是乙個天文數字,相當於全世界2023年的小麥產量。

【python暴力解法】

#定義乙個變數來儲存總的麥子數量,開始為0

c=0#定義乙個變數,迴圈1-64,來代表每乙個格仔

i=1#假設每個格仔中的麥子數量為x,初始也是1

x=1#迴圈

while i<=64:

c += x #總數累計上這乙個格仔的麥粒數

i += 1 #下乙個格仔

x = x*2 #下乙個格仔的麥粒數是這乙個格仔的2倍

#顯示結果

print("64個格仔,總的麥粒數量為:",c)

錯位相減法不僅適合於等比數列的求和,更多的時候,如果乙個數列的通項形式,可以表示成,乙個等差數列與乙個等比數列的乘積時,那麼都可以用錯位相減法來求前n項和。至於等比數列想要求和,只要直接套公式就可以。

每層塔所掛的燈的數量形成乙個等比數列,公比q=2,我們設塔的頂層有a1盞燈。7層塔一共掛了381盞燈,s7=381,按照等比求和公式,  那麼有a1乘以1-2的7次方,除以1-2,等於381.能解出a1等於3.  尖頭必有3盞燈。

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