12枚或者13枚雞蛋,有一個壞的,用天平3次稱出來
有十二枚雞蛋,其中一枚壞掉了(重量與其餘不同),現要求用天平稱三次稱出哪個雞蛋是壞的。
解:
首先對於本題,有兩點知識:
知識1:在知道輕重的情況下,一次稱量可以在3個蛋中,確定哪個是壞的。
知識2:在不知道輕重的情況下,一次稱量也可以在2個蛋中,確定哪個是壞的。
對於知識1,隨便拿兩個蛋進行稱量,如果平衡,則第三個蛋是壞的。如果不平衡,那麼根據壞蛋的輕重,也可以判斷這兩個蛋中哪個是壞的。
對於知識2,從已確定是好的蛋中取一個,和2個待選壞蛋中一個,進行稱量,如果平衡,那麼這個蛋是好的,另一個蛋是壞的。如果不平衡,那麼這個蛋是壞的。
(1) 將12個雞蛋編號,然後平均分成三組,記為A,B,C。
A組 |
①②③④ |
B組 |
⑤⑥⑦⑧ |
C組 |
⑨⑩⑪⑫ |
第一次稱量:
將A組在左,B組在右進行稱量。可能出現3種情況:
平衡 |
左傾 |
右傾 |
平衡說明,壞蛋在C組。
左傾或右傾說明,壞蛋在A組或B組。
我先討論平衡的情況,左傾或右傾的情況留在後面討論。
(2)那麼如果第一次稱量平衡的話,進行第二次稱量:
A組的①②③在左,C組的⑨⑩⑪在右,進行稱量。也可能出現3種情況:
平衡 |
左傾 |
右傾 |
如果平衡,那麼可以直接確定,⑫是壞蛋。
如果左傾,那麼可以確定壞蛋是輕的,而且壞蛋就在⑨⑩⑪之中。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定⑨⑩⑪之中的壞蛋。
如果右傾,參考左傾的情況可知,再經過一次稱量,也可以確定⑨⑩⑪之中的壞蛋。
(3)如果第一次稱量左傾的話,將A組的④和B組的⑧交換,並且將B組的⑤⑥⑦換成⑨⑩⑪。這樣A組就變成了①②③⑧,B組就變成了④⑨⑩⑪。然後進行第二次稱量:
A組在左,B組在右,進行稱量。也可能出現3種情況:
平衡 |
左傾 |
右傾 |
如果平衡,可以確定壞蛋不再在①②③④⑧中,否則這次稱量不能平衡。那麼壞蛋只能在B組中被換掉的⑤⑥⑦中。再根據第一次稱量左傾,可以確定壞蛋是輕的。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定⑤⑥⑦之中的壞蛋。
如果左傾,首先,壞蛋不能在⑤⑥⑦之中,否則這次稱量就平衡了。再來,壞蛋不能在④⑧之中,否則這次稱量就應當和第一次稱量的傾向相反。所以可以確定壞蛋在①②③之中,而且壞蛋是重的。那麼由知識1可知,再經過一次稱量,就可以確定①②③之中的壞蛋。
如果右傾,由以上的分析,壞蛋只能在④⑧之中,但不知道壞蛋的輕重。沒關係,由知識2,再經過一次稱量,也可以判斷④⑧之中的壞蛋。
(4)如果第一次稱量右傾的話,實際上是和左傾是一組對稱情況,類比上面左傾的方法,也可以由3次稱量確定①②③④⑤⑥⑦⑧中壞蛋。
經過以上4個步驟,即可以用天平稱三次稱出哪個雞蛋是壞的。