作者DreamYeh (天使)
看板puzzle
标题Re: [问题] 工具人悲歌-装填电池问题
时间Mon Dec 4 21:25:16 2023
※ 引述《DreamYeh (天使)》之铭言:
: 你要测试电池是否好的,只有一个办法,就是把电池装
: 入手电筒内(一次要装两颗),开启手电筒,只有两颗
: 电池都是好的才能使手电筒亮。
: 然而在黑暗之中,把电池装入手电筒、并打开是很耗时
: 的。你评估一下正妹的怒气值.....
: 你只能装七次,装电池(并打开手电筒)到第七次,都
: 没成功,女生就会失去耐心地赏你一巴掌离去。
: 请问你要采取什麽策略?(想到七次就想看有没有六次
: 解或证明无法更简单)
: 挑战题:2N个电池、N个是好的,则你需要最少几次?
给一下这一题的预设答案:
将八颗电池,以三个为一组分组,假设为 A B C,
其中AB有三颗电池,C有两颗。
挑A这一组,三颗电池,任选两颗轮流测试,如此共会
测试三次。共三次。
若都没有亮,挑B这一组,同样三颗电池,任选两颗轮
流测试,如此共会测试三次。共六次。
若仍然都没有亮,则挑C这一组,也就是第七次测试,
必亮。
解析:
当A这一组怎麽样都没亮时,则可能A这一组包含两个
、或三个坏电池。
如果A包含三个坏电池,B最多含一个坏电池,则B这
一组三颗彼此测试,必定能亮。
如果A、B都进行「三颗轮流测试」,都是不亮,必定
是能是A、B都含有两个坏电池。。
此时,C只能是两个好电池,测C组必亮。
挑战题:
若有2N个电池,内有N个好电池,则最佳策略为N+3次可测得。
方法是
四颗电池,则需测满四取二的所有组合
六颗电池或以上。则
1.三个为一组为A、三个为一组为B,其余两个两个为一组
2.A组内任选两个进行交互测试,若亮则结束测试。如此三次组内测完
3.B组内任选两个进行交互测试,若亮则结束测试。如此三次组内测完
4.第三组开始,两个为一组进行测试,若亮则结束测试,
不亮则继续下一组
5.如此测试到亮为止
6颗电池,最多测 3 + 3 = 6次
8颗电池,最多测 3+3+1 = 7次
10颗电池,最多测 3+3+2 = 8次 ......以此类推
证明:
由於听众是国中生,因此尽可能不用图论,虽然其实也是讲图论那一套....
case 1.六颗电池情况
无论用什麽策略,我们尝试将「彼此之间不互相测试的集合」进行分组。
例如策略为:
先测试其中两颗电池(标为AB)
再将剩下四颗电池彼此拿来测试一次(CDEF)
後面测试AB都不参与CDEF这组别测试,则将
AB列为第一组 CDEF列为第二组
那这样,是否允许有第三组呢?
答案是不允许的。因为假如有三组(至少含一个),彼此互相不进行测试。
则好的电池若刚好是三组内
各有一颗,根据定义,不可能测到,此策略失败。
那如果只有一组,组内所有电池都彼此参与测试呢?
则该组含有六颗电池,最少的测试策略为
A-B-C-D-E (即A、B相测试,B、C相测试....、F可跟BCDE接)
无论F跟谁接都一样,这样至少有五次测试。
但这种情况,若A、C、E刚好为好的电池,则此策略将不能测到
若需考虑,则必定需要增加测试状况,也就是六次以上
(虽然我们其实知道只有一组、六次测试也是不行,但不需用到此)
那如果有两组呢?考虑一组至少有两个电池,
那可能为 4 - 2 或 3-3
在4-2这一种分组状况,若四个电池那包,有两颗以上电池未彼此
测试(图形上画四颗为成长方形、另两颗彼此相连)
则挑选该两颗,与两颗一组的电池选一颗,假如这三颗都是好的电
池,此种策略无法挑出该状况
最後,如果是三个-三个 分两组测试。同样,若其中有一组,
有两颗以上电池未彼此测试(图形上画三颗排成一列)
则选该两颗、另外一组任选一颗,可发现此策略依旧会无法挑选出。
因此只有分两组、每组三颗电池
每一组都是「三颗之间彼此测试」,才能保证所有情况都能测出
case 2.6+2颗电池情况
证明六颗电池,必须测六次後,後面反而好证明了。
当我们加入「一好一坏的两颗电池」
则非常显然,无论什麽策略,该两颗电池都必须参与测试,
也就是少也要多测一次,因此
6颗电池,最多测 3 + 3 = 6次
8颗电池,最多测 3+3+1 = 7次
後面就用数学归纳法,就能完成证明了
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说明:打起来很复杂,实际上画图说明能使对方更好理解。
若有能帮助人理解的更好方式,欢迎打出
至於实际把妹........
机会只有一次,请不要把用过电池与一般电池混淆!
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1F:推 arthurduh1: > 无论什麽策略,该两颗电池都必须参与测试 12/04 22:17
2F:→ arthurduh1: 但是是存在策略让特定两颗(或更多)电池不参与测试的 12/04 22:18
3F:→ arthurduh1: 因为好电池有很多 12/04 22:18
4F:→ arthurduh1: 当然这不会是最佳解,但要说明并不是那麽直接的 12/04 22:19
5F:→ DreamYeh: 对 可不参与但该解一定不是最佳解 好难说明XD" 12/04 22:46
6F:→ DreamYeh: 但要讲解independent number就要讲整个体系 12/04 22:46