有13顆外觀相同的球, 其中有一顆重量異於其它12顆(可能較輕,也可能較重)
如何用天平, 在最少的次數下將這顆球找出來 ?
以下是小弟的想到的解法,次數可能比其他大大解的多~~
重點:由於問題球外觀與其他球一致,重量可能較輕,也可能較重,所以比較過程小弟不傾向先假設問題球已經比較輕或比較重,而是透過過程篩出問題球。
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1. 13顆球令其為12x+y,y為問題球。
2. 隨機抽出1顆s,剩餘12顆分成甲乙丙三組,每組4顆。
2a. 假設s即是y,甲乙丙三組應該互相等重。
2b. 假設s不是y,則y存在於甲乙丙三組之一,y存在之該組總重量應異於其他二組。
3. (甲乙)組放置天平二側秤重(第1次),結果有二種:
3a. 甲=乙
3b. 甲<>乙
4. (乙丙)組放置天平二側秤重(第2次),結果有二種:
4a. 乙=丙
4b. 乙<>丙
5. 第一次分析:
5a. 若3a+4a,則甲=乙=丙,隨機抽出之s為問題球y,此時共秤重2次。--(結束)
5b. 若3a+4b,則甲=乙<>丙,問題球y應位於丙組,故去除相等的甲乙二組,留下丙組,此時剩下3x+y共4顆球,進行第6步驟。
5c. 若3b+4a,則甲<>乙=丙,問題球y應位於甲組,故去除相等的乙丙二組,留下甲組,此時剩下3x+y共4顆球,進行第6步驟。
5d. 若3b+4b,則甲<>乙<>丙,可以多比一次(甲丙)以確認問題球y所在之組別應為乙(也可以不比,比的話秤重將多1次。這個可以視假設的嚴謹程度來決定比或不比)。去除相等的甲丙二組,留下乙組,此時剩下3x+y共4顆球,進行第6步驟。
6. 3x+y共4顆球,隨機抽出1顆t,剩餘3顆分成天地人三組,每組1顆。
6a. 假設t即是y,天地人三組應該互相等重。
6b. 假設t不是y,則y存在於天地人三組之一,y存在之該組總重量應異於其他二組。
7. (天地)組放置天平二側秤重(第3次),結果有二種:
7a. 天=地
7b. 天<>地
8. (地人)組放置天平二側秤重(第4次),結果有二種:
8a. 地=人
8b. 地<>人
9. 第二次分析:
9a. 若7a+8a,則天=地=人,隨機抽出之t為問題球y,此時共秤重4次。--(結束)
9b. 若7a+8b,則天=地<>人,問題球y應該就是人組那一顆,此時共秤重4次。--(結束)
9c. 若7b+8a,則天<>地=人,問題球y應該就是天組那一顆,此時共秤重4次。--(結束)
9d. 若7b+8b,則天<>地<>人,可以多比一次(天人)以確認問題球y應該就是地組那一顆(也可以不比,比的話秤重將多1次。這個可以視假設的嚴謹程度來決定比或不比),此時共秤重4次。--(結束)
*結論:秤重最少2次,一般4次,最多6次(選項作為)即可從13顆球中找出問題球所在。
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