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最有魅力的数学难题:称球问题

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最有魅力的数学难题:称球问题

有N(>2)个外貌特征完全相同的球,其中有一个坏球,它的重量和其它N-1个重量相同的球不一样重。问只用一架无砝码天平,至少要称几次才能找出这个坏球?(找出直接函数表达式)

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好评回答
  • 2006-07-07 10:10:42
        这个问题的最经典形式是N=12(并要求知道坏球比标准球重还是轻),这可能是网上被做过次数最多的一道智力题了。
      对于一般情形的称球问题,在分析了多种正确解答基础上,我将称球次数的答案汇总如下(以前见到的解答中,情况分析都不全且没有给出称球次数的计算函数):
    设H为最少称球次数,INT(X)为取整函数(不大于X的最大整数),LN(X)为对数函数。
       若无另外标准球(N>2),则 H=-INT(-LN(2N+3)/LN(3))(要求知道坏球比标准球重还是轻) H=-INT(-LN(2N+1)/LN(3))(不要求知道坏球比标准球重还是轻) H=2(只要求知道坏球比标准球重还是轻,不要求找出坏球) 若有另一个标准球(N>0),则 H=-INT(-LN(2N+1)/LN(3))(要求知道坏球比标准球重还是轻) H=-INT(-LN(2N-1)/LN(3))(不要求知道坏球比标准球重还是轻) H=2(N≥2)(只要求知道坏球比标准球重还是轻,不要求找出坏球)   关于具体找出这个坏球的称球方法及推导,我以为异调的论述最为完美,对此感兴趣者可参阅他写的论文:《称球问题——经典智力题推而广之三》(《三思科学》电子杂志,2001年9月,网址: 。
      

    A***

    2006-07-07 10:10:42

其他答案

    2006-07-17 00:56:09
  • N有一取值应满足   3的a-1次方 <  N  <= 3的a次方
    其中a为一满足此条件的唯一的正实数则至少要称a次
    称法  先取两份3的a-1次的球放入天平左右称量比较
          如果两份中有一份有问题则将该量拿出用同样的方法称量比较
          如果两份都没有问题则表明剩余的一部份有问题也用同样的方
          法称量比较
          如以上一直到最后称出结果

    后***

    2006-07-17 00:56:09

  • 2006-07-12 08:39:50
  • 不知道N为何数,怎么算啊.

    瑶***

    2006-07-12 08:39:50

  • 2006-07-11 08:12:29
  • 天平称重是一类很有魅力的数学题,特别是无砝码称重,是培养数学思维的好题。
    这类题在不同的条件下的结果,有一些细微的差别,但思路是相似的。
    我这里仅就13个球的称重类型作讨论:
    我的讨论是先从N次能称W个球来分析的。
    结果是:
    Wmax=(3^N-1)/2
    所以,
    3^N-1=2W
    3^N=(2W+1)
    N=log(3)(2W+1)
    log(3)是表示以3为底的对数
    还想说一下,这类题的魅力所在,并不是他的答案,而是思路和分析的过程。只有自己分析,才是享受,这就是我在四十年前得到的快乐和感受!

    姑***

    2006-07-11 08:12:29

  • 2006-07-10 18:50:48
  • 如果你学过信息学,那么这个问题很简单,因为每次比较两个球只有三种结果:左边重、右边重、两边一样重。
    所以称N个球需要的次数为:lg3(N)
    这里的lg为对数,3表示底数,N表示球的个数
    比如我们熟知的12个球找出坏球的方法,答案是3次。按照这个公式就是: lg3(12) = 2.2618...,因为次数必须取整数,所以答案为3! 

    1***

    2006-07-10 18:50:48

  • 2006-07-10 18:22:21
  • 这个东西得去问学计算机的,具体什么原理我忘了

    行***

    2006-07-10 18:22:21

  • 2006-07-08 09:56:14
  • 晕~哪有那么复杂~
    运气好的话称一次就可以了~当N为奇数~取一个球出来~剩下的平分~放到天平两端~若平衡~则取出的是坏球~
    因为问题问的是至少多少次~所以这应该是最少的可能了吧~别的可能就不列举了~

    y***

    2006-07-08 09:56:14

  • 2006-07-07 09:36:10
  • 如果你学过信息学,那么这个问题很简单,因为每次比较两个球只有三种结果:左边重、右边重、两边一样重。
    所以称N个球需要的次数为:lg3(N)
    这里的lg为对数,3表示底数,N表示球的个数
    比如我们熟知的12个球找出坏球的方法,答案是3次。按照这个公式就是: lg3(12) = 2.2618...,因为次数必须取整数,所以答案为3!
    

    t***

    2006-07-07 09:36:10

  • 2006-07-07 08:24:23
  •   我们首先考虑这样一种布局的集合。假设m,n为两个非负实数,
    不同时为0。在编号从1到m+n的m+n个球中,我们知道1到m号球要么是
    标准球,要么比标准球重,而m+1到m+n号球要么是标准球,要么比标
    准球轻;我们还知道其中有一个是坏球(但不知轻重)。
      换句话说, 我们知道真实的情况是以下m+n种布局之一:   1。 1号是坏球,且较重;   2。 2号是坏球,且较重;   ……   m。 m号是坏球,且较重;   m+1。 m+1号是坏球,且较轻;   m+2。 m+2号是坏球,且较轻;   ……   m+n。
       m+n号是坏球,且较轻。 证明过程省略,需要的说一声。 结论1: 1)在以上条件成立的情况下,要保证在m+n个球中找出坏球并知道  其轻重,至少需要称{log3(m+n)}次。 2)如果m和n不同时为1,那么称{log3(m+n)}次就足够了。
      如果  m=n=1,并且另有一标准球,那么称{log3(m+n)}={log3(1+1)}=1  次也足够了。 结论2:现有N个小球,其中有一个坏球不知比标准球轻还是重。 我们令H={log3(2N)}。 1)要保证在N个球中找出坏球并知道其轻重,至少需要称H次。
         假设N≠2,我们有 2)如果N<(3H-1)/2,那么称H次就足够了; 3)如果N=(3H-1)/2,那么称H次足以保证找到坏球,但不足以保  证知道坏球比标准球轻还是重; 4)如果N=(3H-1)/2,而且还另有一个标准球,那么称H次足以保  证找到坏球和知道,知道坏球比标准球轻还是重。
         假设N=2,我们有 5)如果还另有一个标准球,称H={log3(2*2)}=2次足以保证找到  坏球和知道坏球比标准球轻还是重。 。

    k***

    2006-07-07 08:24:23

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