无砝码天平3次称出12个小球中质量异常球问题
原题为:
有十二个小球特征相同,其中只有一个质量异常,要求用一部没有砝码的天平称三次,将那个质量异常的球找出来。
解:
设标准小球质量为w,将12个小球依次编号为a1,a2,...,a12,分组为:
a1,a2 ,a3 ,a4 为A1组
a5,a6 ,a7 ,a8 为A2组
a9,a10,a11,a12 为A3组
==(第一次)1选定任意2组--取A1,A2进行比较,如果
1 A1=A2
则A1/A2组8个小球a1,a2,...,a8均为正常小球,质量均为w
则A3组为异常球组
重新分组为:
B1:a9 a10
B2:a11 a1
B3:a12 a2
====(第二次)取B2 B3 任意1组--B2 与 B1 进行比较,如果
1.1 B1=B2 则 B1 B2 为正常组,B3(a11,a2)为异常组,因为a2为正常球,所以异常球为a12
1.2 B1<B2 或者 B1>B2,则 B3 为正常组,以B1<B2为例说明
表达式 EXP0:a9+a10 < a11 +a1
========(第三次)取a9 a10 进行比较,如果
1.2.1 a9 = a10 则 a11 为异常球
1.2.2 a9 != a10 则 a11 为正常球,根据 EXP0,异常球质量小于正常球,即
a9 与 a10 轻者为异常球
2 A1<A2 或者 A1>A2,则A3为正常组;以A1<A2说明:
得表达式1: EXP1: a1+a2+a3+a4<a5+a6+a7+a8
表达式2: EXP2: a9=a10=a11=a12=w
重新分组为:
B1:a1,a2,a3
B2:a4,a5,a9
B3:a6,a7,a8
====(第二次)取B1或B3与B2比较,以B1为例说明:
2.1 B1<B2 则B3为正常组
即:
EXP4: a1+a2+a3 < a4+a5+a9
EXP5: a6=a7=a8=w
其中 a9=w
关联 EXP1: a1+a2+a3+a4< a5+a6+a7+a8
相减a4 < -a4 + 2w
a4 < w
则异常球为 a4
2.2 B1>B2 则B3为正常组
即:
EXP6: a1+a2+a3 > a4+a5+a9
EXP7: a6=a7=a8=w
其中 a9=w
关联 EXP1: a1+a2+a3+a4< a5+a6+a7+a8
转换 EXP1: -a1-a2-a3-a4> -a5-a6-a7-a8
相加 -a4> a4-2w
a4> w
则异常球为 a4
2.3 B1=B2 则B3为异常组
得表达式3: EXP3: a1=a2=a3=a4=a5=w
关联 EXP1: a1+a2+a3+a4<a5+a6+a7+a8
得 3w<a6+a7+a8
即推出如下结论
1) 异常球质量大于正常球
2) 异常球在B3(a6,a7,a8)中
========(第三次)比较任意的两个--a6,a7,如果
a6=a7,则异常球为 a8
a6<a7, 则异常球为 a7
a6>a7, 则异常球为a6