一道比较经典的题目,起初低估了它。经高人指点才发现不是那么简单的。下面把题目,及高人的解答整理一下,供自己和大家借鉴,参考;
题目:
有12个外表一样的球其中有一个球的质量异常(不知是过重还是过轻)。现在要求用一个没有砝码的天平称三次,找出那个重量异常的球。
解答过程:
分别标记为1~12号
分A 1 2 3 4
B5 6 7 8
C9 10 11 12
分成3组
先对比 AB2组
如果一样重则 球在C组
从C组里找出 任意2个球去和A组的2个正常的球比较
可以确定球是不是在这2个球里 这是第2次了
第3次 再2个选一个简单的
关键在于第1次AB2组不平等
如AB 不等假设A重于B
B重于A的解法是一样的我就不说了
就说下如果A重于B 怎么解
取出 1 2 5去和 3 4 6号 做比较
这是第2次比较吧
如果 1 2 5 和3 4 6的对等的 则球是7或者8
第3步就可以找到球了
如果1 2 5 比3 4 6重
则 有3个可能 12 6可能是异常
原因我解释下
从A组重于B组 可以得出 要不有个比较重的球在A组
要不就是有个比较轻的球在B组
所以 1 2 34 要不就是正常球 要不就是比较重的球
5 6 78 要不是正常球 要不就是比较轻的球
不会出现5号球是异常球 且比较重这样的情况
因为这样的话 A组应该轻于B组
所以从 1 2 5 和34 6的比较中 如果 1 2 5比 3 4 6重
则要不就是 1 2中有个比较重 要不就是6比较轻
第3步 比较1 2
如果相等则 6异常比较轻
如果不相等 则重的那个是异常球 且比其他球重
12 5 比 3 46轻的话就 比较3 4 就可以得到 3 4 5这3个球哪个是异常的了
拓展:有无解的问题
12个球 有一个异常 且不知道是轻是重 所以会有24种不一样的可能
比如 可能是1号球重了也可能是1号球轻了
12个球就是24个可能的解
称的机会是3次
每次称可以得到3种结果 分别是重 轻 平衡
3次在不考虑重复的情况下可以得到27种不同的可能
27大于24 所以是有解的
只要保证每次出现的 3种结果都没使用到就可以得到答案
也就是 可以得到27个答案 而可能的答案是24个 所以一定有解
解题的具体过程是 假设 比较A个球和另外A个球
为了3种结果都有些 所以不可以用光所以的球
必须 有几个球是不用的 假设是B个
由于当天平两端等重时,次品球必在,b个球中,则有2b种判断。而剩下2次称量机会,即至多有9种情形,所以2b<=9,b至多
为4。
也就是说如果剩下不称的球是大于4的 那么余下的2次机会是不足以解开5个球里哪个是异常的
空闲的球不可以大于4
当天平2边不等重时,由于对称等价,不妨设左边重,则有左边a球重和右边a球轻共2a种判断。2a<=9,所以a至多为4
反过来也是一样 如果放上去比较的球的数量每边都是大于4的话那么余下的2次机会也不可能解的出这个问题了
所以题目设计刚刚好是12个球
刚刚好分成 3组 比较2组
然后再看第2次比较 如果平衡就太简单了不说了
考虑不平衡的时候
和第1次一样
因为一定放下去这个球和就只有最后一次机会了
最后一次机会只能出3个结果所以每组是不可以超过3个球的
比如到最后一次比较的时候你手上还有4个球 就不可能再得出结果了
所以每组不可能超过3个球
那唯一的可能就是 3 3 比较 另外2个球不比较
然后就是如何比较
取哪6个球进行比较
这应该是这道题最难的地方
做出来的人都给出了不一样的答案 我是按我的思路来的
只有2种可能 第1重
用2个A组球+1B组球 去和2个B组球和一个A组球比较
但是这样的话 倒向左边的话就无解了
还种可能是 2A+1B和2A+1B比较
余下的所有分配都只是这两种分配的变换而已
另一种解法:
先将12个乒乓球分为4A、4B、4C三组,每组四个:
第一步:先将4A和4B来称,会出现两种情况:
第一种情况:相等,那么可以判断所找的球在4C中,4A和4B为正常球;
第二步:将4C分为四个1C,将其中任两个1C来称,可得两个结果:
1、相等,那么这里的第三步是:取下任一边的1C,放上第三个1C,
会得到两个答案:
1、如果相等,则第四个1C为所要找的球;
2、如果不等,则第三个1C为所要找的球。
2、不等,那么这里的第三步是:取下任一边的1C,放上一个1A或
1B,会得到两个结果:
1、如果相等,则所取下的1C为所要找的球;
2、如果不等,则所余下在天平上的1C为所找的。
第二种情况:不相等,且假设为4A轻、4B重,并可知4C为正常之球。现将
4A分为两个2A;将4B分为3B和1B;
第二步:在天平左边放上4C+1B,右边放3B+2A,可得下列两种情况:
1、相等,则所找之球在余下的2A中且为轻球,这里的第三步就是只要
将2A分成两个1A,然后将其分放天平两边,轻者即为所找之球。
2、不等,则有两种情况:
1、左轻右重时,所找的球在3B中且为重球,这里接下来的第三步
是:将3B分为三个1B,拿其中任两个1B来称,可得:
1、如果相等,则余下的那个1B为所要找之球;
2、如果不等,则重的那个1B为所要找的球。
2、左重右轻时,所找的球在2A中且为轻球或是1B且为重球,这
接下来的第三步是:将2A分成两个1A,在天平左边放1A和
1B,右边放2C,则可得:
1、如果相等,则所余下的1A为所找的球;
2、如果不等,则分两种情况:
1、左轻右重时,1A为所找的球;
2、左重右轻时,1B为所找的球。