好吧,这是小学奥数题

论坛 期权论坛 脚本     
匿名技术用户   2020-12-27 08:26   968   0

今天面试一家网络公司,最后被问了一个问题,在1-39中找4个数值作砝码,其他的数能用这4个砝码称出来。我第一反应舍弃1和39(我先选了2,因为2最小,称完比2小的不就是1么......),后来又想用转成2进制来计算....然后又想到了矩阵...结果越算越乱...

回来上网一搜,发现真是丢人丢大了去了,这原来是小学奥数题,还是很经典的“梅氏砝码问题”,现在把网上找的一些资料附上:


1、用四个砝码称出1—40克所有重量,四个砝码分别为多少?
方法一:这个在数学上叫做梅氏砝码问题,其叙述如下:
若有n个砝码,重量分别为M1,M2,……,Mn,且能称出从1到(M1+M2+……+Mn)的所有重量,则再加一个砝码,重量为Mn+1=(M1+M2+……+Mn)*2+1,则这n+1个砝码能称出从1到
(M1+M2+……+Mn+Mn+1)的所有重量。

取n=1,M1=1,则可以依此类推出所有砝码的重量为:
1,3,9,27,81,243,……
方法二:砝码重量应为1、3、9、27。
2=3-1
4=3+1
5=9-1-3
7=9+1-3
11=9+3-1
14=27-1-3-9。即一边放27克的砝码,另一边放1、3、9克三个砝码和所称物品。
40=1+3+9+27。
懂了吗?
方法三:
用四个砝码称出1—40克所有重量,四个砝码分别为多少?
这实际上是找出4个自然数,将它们(全部,或一部分)进行加减运算后能够得出1~40的问题。
首先是第一个数。自然是1。1=1。
其次是第二个数。必须保证得到答案2。可以是2或3。
选2,则:2-1=1,2=2,2+1=3。
选3,则:3-1=2,3=3,3+1=4。
选3能够得出更多的答案。选3以上的数,不能得出2。
其次是第三个数。以上已得到1~4,下一个数,必须保证得到答案5。可以是5~9。
选5,则:5-1=1,5-3+1=3,……,5+3+1=9。
选9,则:9-3-1=5,9-3=6,……,9+3+1=13。
选9能够得出更多的答案。选9以上的数,不能得出5。
最后是第四个数。必须保证得到答案14。可以是14~27。
选14,则:14-1=13,14=14,……,14+9+3+1=27。
……
选27,则:27-9-3-1=14,……,27+9+3+1=40。
选27能够得出更多的答案。选27以上的数,不能得出14。
至此,已得出1~40,且所选的数为4个:1,3,9,27。
以上是小学生能够理解的。
严格的论证,参考:梅氏砝码问题。



证明:

本题来源于法国数学家G·B·德·梅齐里亚克(Gaspard Bachet de Méziriac,1581 – 1655
年),在1624 年出版的他的名著①中,解答了这个题目。
算术题
4
天平的两个秤盘可区别为砝码盘和称量盘,在砝码盘上只放砝码,而在称量盘上放重物
外还可附加砝码。若想设法用最少块数的砝码去称量,就要把砝码也放到称量盘上。
假如任意取出几块砝码放在盘上,例如,在一个盘上放5 磅砝码和10 磅砝码各一块,
另一个盘上放1 磅、3 磅、4 磅的各一块,那么这些砝码便使前一个秤盘偏重7 磅。
我们只考虑重物和砝码均为整数,也就是说,重物和砝码的重量均为整数磅。
假如有一系列砝码A,B,C,…,把它们适当地分放在两个盘上,就能称出从1 到n
的所有整数磅的重物。如果有一块新砝码P,它的重量p 超过原有砝码的重量总和n,超过
量为原有砝码重量的总和加1:
p – n = n + 1,
或者
p = 2n + 1,
那么,把砝码P 加入砝码组A、B、C、…之后就能称出从1 至p + n = 3n + 1 的所有整数磅
的重物。
事实上,原有砝码组足以称出所有从1 至n 磅的重物,为了称出1 个p + x 或p – x 磅的
重物,这里x 表示从1 到n 的任一个数,把砝码P 放在砝码盘上,再把砝码A,B,C,…
分别放在两个盘上,使砝码盘或称量盘上的重量偏重x 磅。
此法成立后,这个题目就容易解答了。
为了使两个砝码A 和B 能称出最多重量,A 必须是1 磅,B 必须是3 磅,这两个砝码能
称出1,2,3,4 磅的重物。

如果选第三块砝码C,使它的重量
c = 2 × 4 + 1 = 9(磅),
那么用A,B,C 三块砝码就能称出从1 至c + 4 = 9 + 4 = 13 磅的所有重物。
最后,如果选第四块砝码D,使它的重量
d = 2 × 13 + 1 = 27(磅),
那么,这四块砝码A,B,C,D 便能称出从1 至27 + 13 = 40 磅的所有重物。
结论:这个砝码的四块碎片的重量分别为1,3,9,27 磅。
注:英国数学家麦克马洪(MacMahon)概括了德·梅齐里亚克的砝码问题②。他确定
了可用来称出从1 到n 磅重量的所有可能的整磅数砝码。
① Problèmes plaisants et délectabled qui se font par les nombres
② Quarterly Journal of Mathematics, vol. XXI, 1886




2、


三只砝码称东西

现在有三种不同重量的标准砝码1克、3克、9克。请问可以称出多少不同物品的重量?在进行称量时,要称的东西与已知的标准砝码可以任意地放在天平的两盘之一。另外,每种砝码都只有一只,而且不准复制。
请简单说明过程

最佳答案

1到13克中任何一个都能称量
1克的物品,一边放1克砝码,一边放物品
2克的物品 一边放3克砝码,一边放物品+1克砝码
3克的物品,一边放3克砝码,一边放物品
4克的物品,一边放1克砝码和3克砝码,一边放物品
5克的物品,一边放9克砝码,一边放1克砝码和3克砝码+物品
6克的物品,一边放9克砝码,一边放物品+3克砝码
7克的物品,一边放9克砝码+1克砝码,一边放物品+3克砝码
8克的物品,一边放9克砝码,一边放物品+1克砝码
9克的物品,一边放9克砝码,一边放物品
10克的物品,一边放1克砝码+9克砝码,一边放物品
11克的物品,一边放9克砝码+3克砝码,一边放物品+1克砝码
12克的物品,一边放9克砝码+3克砝码,一边放物品
13克的物品,一边放1克砝码+9克砝码+3克砝码,一边放物品


3、 现有质量分别为9克和13克的砝码若干只,在天平上要称出质量为3克的物体,最少要用几只这样的砝码.
由于9克砝码的总质量和13克砝码的总质量的差必须等于3克,而9克砝码的总质量肯定是3的倍数,所以13克砝码的总质量也必须是3的倍数,那么13克砝码的个数至少有3个.那么9克砝码的总质量就至少是(1333)94个,一共是7个.
答案: 7.

4、 给你一架天平和两个砝码,这两个砝码分别重50克和100克,如果再添上3个砝码,则这5个砝码能称出的重量种类最多是多少种?(天平的左右两盘均可放砝码)

做法:

50 100可以构造出50 100 150 三个数,设其它三个数为a b c,由这三个数构造出来的任意一个数x与50结合可构造出50+x和50-x两个数,加上100+x 100-x 150+x 150-x共6个数,

现在的问题就是由a、b、c通过加减运算构造出尽可能多的数(每两个都不相等就行了)

不妨设a>b>c
相加,
a b c a+b b+c c+a a+b+c
一个减一个的有
a-b b-c a-c,
两个加起来减一个的有
a+b-c a+c-b b+c-a
这样最多13个
下来的问题就是构造一下,得出的这13个数不会一样就行了
用5 7 11
可构造出:5 7 11 12 16 18 23 2 4 6 1 9 13这13个数

13×6+13+3=94

5、
现有质量分别为5克和23克的砝码若干只,在天平上要称出质量为4克的物体,问至少要用多少只这样的砝码才能称出?并证明你的结论。

最佳答案
证明如下:
易知只用一种砝码是不行的,所以要两种都用,先考虑23克砝码的个数,设为x,设5克砝码是y个,{则23x=5y加减4
所以23x的尾数必然是1,4,6,9中的一个
所以x的尾数必然是2,3,7,8的一个
从小往大依次试验
x=2,y=10
x=3,y=13
x=7,....}
可知随着x的增大,y值也是增大的

注{}内的是一种思路,也许在这类题的别的题上会帮到你,但是这题好像是不用也可以
所以最少用10+2=12个砝码

6、
一架天平有1克,2克,4克,8克的砝码各一个,用这4个砝码在天平上能称出多少种不同重量的物体

最佳答案
最少1克,最多1+2+4+8=15克,所以只要考虑1到15之间有没有不能称出的重量即可。1;2,3=1=2;4;5=4+1;6=4+2;7=4+2+1,8;9=8+1,10=8+2;11=8+2+1;12=8+4;
13=8+4+1;14=8+4+2;15=8+4+2+1,共15种
7、
现在有质量分别为1g、2g、3g、4g、8g的砝码各一枚.用这些砝码在天平上共可称出多少种不同的质量?
方法一:

最佳答案
1g--18g都可以称出来,也就是18种
1=1
2=2
3=3
4=4
5=1+4
6=2+4
7=3+7
8=8
9=1+8
10=2+8
11=3+8
12=4+8
13=1+4+8
14=2+4+8
15=3+4+8
16=1+3+4+8
17=2+3+4+8
18+1+2+3+4+8
方法二:
18种,
第一次取1个砝码的组合,然后取2个砝码组合,以此类推,直到取到5个砝码的组合,去掉质量重复的,统计剩下的
1个:1、2、3、4、8
2个:5、6、7、9、10、11、12
3个:13、14、15
4个:16、17
5个:18
8、如何制造个数最少的一些单位砝码,如1克,2克,3克,4克,......,使用这些单位砝码能够称出从1克到1000克之间的任何整数克重量的物体?
分析:1,3,9,27,81,243,729.
至少7个。


分享到 :
0 人收藏
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

积分:7942463
帖子:1588486
精华:0
期权论坛 期权论坛
发布
内容

下载期权论坛手机APP