问题描述
假设你有十二个硬币,其中有一个是假币,重量和其他硬币不一样。如果你有三次使用测量天平的机会,你该怎么做?
解决方法
首先,先把十二个硬币编号,编号从1到12。然后将十二个硬币分成三组,从三组中拿出两组进行第一次称量。假设A组为:1,2,3,4 ;B组为5,6,7,8.那么称量结果有三种:
1.{1,2,3,4}={5,6,7,8} ;
2.{1,2,3,4}>{5,6,7,8} ;
3.{1,2,3,4}<{5,6,7,8} ;
可能性一({1,2,3,4}={5,6,7,8}):
如果{1,2,3,4}={5,6,7,8};那么假币出现在9,10,11,12这四个当中,并且可以保证1到8都是真币。所以我们从1到8中任意挑选三个硬币,从9到12中也任意挑选三个硬币。假设第二次测量的两组,其中A组为:1,4,8;B组为:9,10,11。那么同样也会出现三种情况,即:
1. {1,4,8}={9,10,11};
2. {1,4,8}>{9,10,11};
3. {1,4,8}<{9,10,11};
当{1,4,8}={9,10,11}时,说明12是假币,这时我们只需要从十一个真币当中挑选一个与假币12进行第三次测量即可;
当{1,4,8}>{9,10,11},说明假币出现在9,10,11当中,并且假币的重量的是轻于真币的。这时我们从9,10,11当中随机挑选两个进行第三次测量。我们假设第三次测量的硬币为9,10。如果9>10,说明10是假币(通过第二次测量的结果知道了假币是轻的);9<10,9是假币;9=10,那么11是假币。
同理可知:当{1,4,8}<{9,10,11},假币重于真币。同样的从9,10,11当中挑选两个进行比较。如果相同,则剩下的一个是假币。反之谁重谁是假币。
可能性二({1,2,3,4}>{5,6,7,8}):
如果{1,2,3,4}>{5,6,7,8},那么9,10,11,12为真币。这时我们从9,10,11,12当中任意挑选一个,与1,2,3,4,5,6,7,8八个硬币重新组合,并且在分成三组。假设我们挑选的是9号硬币,分成的三组为{1,2,9},{3,4,5},{6,7,8}。将第一组与第二组进行第二次测量。测量后的三种结果如下:
1.{1,2,9}={3,4,5};
2.{1,2,9}>{3,4,5};
3.{1,2,9}<{3,4,5};
当{1,2,9}={3,4,5},说明6,7,8中有假币,且假币的重量轻。从6,7,8中随机挑选两个进行第三次测量。若二者重量相同,则剩下的是假币;否则谁轻谁是假币。
当{1,2,9}>{3,4,5},说明1,2重,或者5就是假币并且重量轻。这时对1,2进行第三次测量。如果重量相等,则5是假币且重量轻。否则谁重谁是假币。
当{1,2,9}<{3,4,5},说明3,4当中必有假币。并且谁重谁是假币。
注:5必不可能是假币。我们可以用反证法证明:如果5是假币,根据可能性二可以推测出假币的重量应该轻于真币。所以第二次测量的结果中就不可能出现{1,2,9}<{3,4,5}的情况。所以5是假币不成立。
可能性三({1,2,3,4}<{5,6,7,8}):
可以根据可能性二推出结果。