烏鴉嘗試下天秤問題:
第一次稱量:將硬幣分成三組,每組4枚(編號為1-4、5-8、9-12)。稱量第一組(1,2,3,4)與第二組(5,6,7,8)。
情況A:平衡(1,2,3,4 = 5,6,7,8)
假幣在第三組(9,10,11,12)中,且9-12號硬幣均未參與第一次稱量。進入第二次稱量。
情況B:不平衡(假設左邊重:1,2,3,4 > 5,6,7,8)
假幣在1-8中:可能假幣在1,2,3,4中且較重,或在5,6,7,8中且較輕。9-12號硬幣均為真幣(可作為參考)。進入第二次稱量(對稱情況如左邊輕,處理類似)。
情況C:不平衡(左邊輕:1,2,3,4 < 5,6,7,8)
處理與情況B對稱(假幣在1,2,3,4中且較輕,或在5,6,7,8中且較重)。
然后處理各情況,參考類似對稱處理:
第二次稱量(針對第一次左邊重:1,2,3,4 > 5,6,7,8):
稱量(1,2,5) vs (3,6,9),其中9號是真幣(因為第一次不平衡,假幣在1-8中)。
結果1:左邊重(1,2,5 > 3,6,9)
可能假幣:1重、2重或6輕。進入第三次稱量。
結果2:右邊重(1,2,5 < 3,6,9)
可能假幣:3重或5輕。進入第三次稱量。
結果3:平衡(1,2,5 = 3,6,9)
可能假幣:4重、7輕或8輕。進入第三次稱量。
第三次稱量(針對第二次稱量的結果):
若第二次結果1(左邊重:可能1重、2重或6輕):
稱量1 vs 2。
若1 > 2,則1是假幣(重)。
若1 < 2,則2是假幣(重)。
若1 = 2,則6是假幣(輕)。
若第二次結果2(右邊重:可能3重或5輕):
稱量3 vs 9(9真幣)。
3 > 9,則3是假幣(重)。
3 = 9,則5是假幣(輕)。
3 < 9(不可能,因3只可能重)。
若第二次結果3(平衡:可能4重、7輕或8輕):
稱量7 vs 8。
若7 < 8,則7是假幣(輕)。
若7 > 8,則8是假幣(輕)。
若7 = 8,則4是假幣(重)。
處理其他第一次稱量結果:
第一次平衡(情況A):假幣在9-12中。
第二次稱量:稱量9,10,11 vs 1,2,3(1,2,3真幣)。
若平衡,則12是假幣。第三次稱量12 vs 1:若12 < 1則12輕;若12 > 1則12重。
若9,10,11 < 1,2,3,則假幣在9,10,11中且輕。第三次稱量9 vs 10:若9 < 10則9輕;若9 > 10則10輕;平衡則11輕。
若9,10,11 > 1,2,3,則假幣在9,10,11中且重。第三次稱量9 vs 10:若9 > 10則9重;若9 < 10則10重;平衡則11重。
第一次左邊輕(情況C):處理對稱于情況B(例如,第二次稱量可調整為類似混合嫌疑幣和真幣)。
不談論運氣,最少需要3次:
總可能情況:12枚硬幣中任一可能是假幣,且假幣可能輕或重,共24種可能。
每次稱量有3種結果(左重、右重、平衡),最多能區分 3n 種情況。
3^2=9<24,兩次稱量不足以區分所有情況。
3^3=27>24,三次稱量足夠。
上述策略在最壞情況下(如假幣在9-12或某些嫌疑組中)需3次稱量,且能確定假幣并判斷輕重。
因此,最少需要3次稱量。 |