12个外观完全相同的小球,其中11个质量完全相同,怎样才能用天平称3次且每次只称2个球(即一个盘只称一个球)就能找出质量

问题描述:

12个外观完全相同的小球,其中11个质量完全相同,怎样才能用天平称3次且每次只称2个球(即一个盘只称一个球)就能找出质量有问题的球
1个回答 分类:数学 2014-11-26

问题解答:

我来补答
每次只能称2个球是无法找到的.这个问题有答案——
http://zhidao.baidu.com/question/55824494.html
球编号为a b c d, e f g h, i j k l,取出abcd, efgh
  第一种情形:
  如果重量相等,则说明所求在 ijkl 中,
  称量 i j ,
  如果相等,比较 a k ,如果a=k,则所求为 l ;如果ak不等,则所求为 k .
  如果不等,比较 a i ,如果a=i,则所求为 j ;如果不等,则所求为 i .
  第二种:
  如果 abcd 轻,
  在efgh中取出 fgh ,替掉abcd中 bcd,从ijkl中取出 ijk 个放入 e 中填补空位:
  如果afgh轻:则说明所求在a或e,拿 e 和除 a 以外的任意一球比较,如果重量相等,则所求的球是 a ;如果不等,则所求的球是 e .
  如果afgh重:说明所求在 fgh 中,且所求较重;比较 f g ,等重则所求为 h ;不等则重的为所求.
  如果一样重:说明所求在 bcd 中,且所求较轻;以下同afgh重的情形.
  第三种:
  如果 abcd 重,
  在efgh中取出 fgh ,替掉abcd中 bcd,从ijkl中取出 ijk 个放入 e 中填补空位:
  如果 afgh 重:则说明所求在a或e,拿 e 和除 a 以外的任意一球比较,如果重量相等,则所求的球是 a ;如果不等,则所求的球是 e .
  如果afgh轻:说明所求在 fgh 中,且所求较轻;比较 f g ,等重则所求为 h ;不等则重的为所求.
  如果一样重:说明所求在 bcd 中,且所求较重;以下同afgh轻的情形.
  此题答案就是这样.下面与大家进而探讨称任意球数的通用性.
  总结:
  天平称重,有两个托盘比较轻重,加上托盘外面,也就是每次称重有3个结果,就是ln3/ln2比特信息.n个球要知道其中一个不同的球,如果知道那个不同重量的球是轻还是重,找出来的话那就是n个结果中的一种,就是有ln(n)/ln2比特信息,如果不知道轻重,找出来就是2n(n个球中的一个,轻或者重,所以是2n)个结果中的一种,那就是ln(2n)/ln2比特信息.
  假设我们要称k次,根据信息理论,那显然两种情况就分别有:
  (1)k*ln3/ln2>=ln(n)/ln2 (k>=1) 解得k>=ln(n)/ln3
  (2)k*ln3/ln2>=ln(2n)/ln2 (k>1) 解得k>=ln(2n)/ln3
  这是得到下限,可以很轻易证明满足条件的最小正整数k就是所求.比如称3次知道轻重可以从3^3=27个球中找出不同的球出来,如果不知道轻重就只能从(3^3-1)/2=13个球中找出不同的球出来.
 
 
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