智力题
6.1 有 20 瓶药丸,其中 19 瓶装有 1 克/粒的药丸,余下一瓶装有 1.1 克/粒的药丸。给你 一台称重精准的天平,怎么找出比较重的那瓶药丸?天平只能用一次。(第 59 页)
解法 有时候,严格的限制条件有可能反倒是解题的线索。在这个问题中,限制条件是天平只能用 一次。
称一堆药丸时,我们会有个“预期”重量。而借由预期重量和实测重量之间的差别,就能得 出哪一瓶药丸比较重,前提是从每个药瓶取出不同数量的药丸。
将之前两瓶药丸的解法加以推广,就能得到完整解法:从药瓶#1取出一粒药丸,从药瓶#2 取出两粒,从药瓶#3取出三粒,依此类推。如果每粒药丸均重1克,则称得总重量为210克(1 + 2 + … + 20 = 20 * 21 / 2 = 210),“多出来的”重量必定来自每粒多0.1克的药丸。
6.2 有个 8×8 棋盘,其中对角的角落上,两个方格被切掉了。给定 31 块多米诺骨牌, 一块骨牌恰好可以覆盖两个方格。用这 31 块骨牌能否盖住整个棋盘?请证明你的答案(提供范 例,或证明为什么不可能)。(第 59 页)
棋盘原本有32个黑格和32个白格。将对 角角落上的两个方格(相同颜色)切掉,棋盘只剩下30个同色的方格和32个另一种颜色的方格。 为方便论证起见,我们假定棋盘上剩下30个黑格和32个白格。
放在棋盘上的每块骨牌必定会盖住一个白格和一个黑格。因此,31块骨牌正好盖住31个白格 和31个黑格。然而,这个棋盘只有30个黑格和32个白格,所以,31块骨牌盖不住整个棋盘。
6.3 有两个水壶,容量分别为 5 夸脱(美制:1 夸脱=0.946 升,英制:1 夸脱=1.136 升) 和 3 夸脱,若水的供应不限量(但没有量杯),怎么用这两个水壶得到刚好 4 夸脱的水?注意, 这两个水壶呈不规则形状,无法精准地装满“半壶”水。(第 59 页)
注意,许多智力题其实都隐含数学或计算机科学的背景,这个问题也不例外。只要这两个水 壶的容量互质(即两个数没有共同的质因子),我们就能找出一种倒水的顺序组合,量出1到2个 水壶容量总和(含)之间的任意水量。
6.4 有个岛上住着一群人,有一天来了个游客,定了一条奇怪的规矩:所有蓝眼睛的人都 必须尽快离开这个岛。每晚 8 点会有一个航班离岛。每个人都看得见别人眼睛的颜色,但不知道 自己的(别人也不可以告知)。此外,他们不知道岛上到底有多少人是蓝眼睛的,只知道至少有 一个人的眼睛是蓝色的。所有蓝眼睛的人要花几天才能离开这个岛?(第 59 页)
不论c为什么值,都可以套用这个模式。所以,如果有c人是蓝眼睛的,则所有蓝眼睛的人要 用c晚才能离岛,且都在同一晚离开。
6.5 有栋建筑物高 100 层。若从第N层或更高的楼层扔下来,鸡蛋就会破掉。若从第N层 以下的楼层扔下来则不会破掉。给你 2 个鸡蛋,请找出N,并要求最差情况下扔鸡蛋的次数为最 少。(第 59 页)
这类问题的关键在于“平衡最差情况”。
6.6 走廊上有 100 个关上的储物柜。有个人先是将 100 个柜子全都打开。接着,每数两个 柜子关上一个。然后,在第三轮时,再每隔两个就切换第三个柜子的开关状态(也就是将关上的 柜子打开,将打开的关上)。照此规律反复操作 100 次,在第i轮,这个人会每数i个就切换第i个 柜子的状态。当第 100 轮经过走廊时,只切换第 100 个柜子的开关状态,此时有几个柜子是开 着的?(第 59 页)
解法
要解决这个问题,我们必须弄清楚所谓切换储物柜开关状态是什么意思。这有助于我们推断 最终哪些柜子是开着的。
问题:柜子会在哪几轮切换状态(开或关)?
柜子n会在n的每个因子(包括1和n本身)对应的那一轮切换状态。也就是说,柜子15会在第 1、3、5和15轮开或关一次。
问题:柜子什么时候还是开着的?
如果因子个数(记作x)为奇数,则这个柜子是开着的。你可以把一对因子比作开和关,若 还剩一个因子,则柜子就是开着的。
问题:x 什么时候为奇数?
若n为完全平方数,则x的值为奇数。理由如下:将n的两个互补因子配对。例如,如n为36, 则因子配对情况为:(1, 36)、(2, 18)、(3, 12)、(4, 9)、(6, 6)。注意,(6, 6)其实只有一个因子,因 此n的因子个数为奇数。
问题:有多少个完全平方数?
一共有10个完全平方数,你可以数一数(1、4、9、16、25、36、49、64、81、100),或者, 直接列出1到10的平方:
1*1, 2*2, 3*3, ..., 10*10
因此,最后共有10个柜子是开着的。