微博上娛樂用的買飲料問題無約束條件下的級數求解

2021-09-23 08:06:54 字數 1336 閱讀 7512

好多年前,微博上就有類似這樣的問題:

1瓶飲料5塊,但是2個空瓶能換1瓶新的,4個瓶蓋能換1瓶新的。假如你有20塊,理論上你最多能喝多少瓶?

類似問題的不同問法:

林會計出的題:一瓶飲料2元,兩個瓶蓋可再換一瓶;四個無瓶蓋空瓶又可換一瓶,請問20元可喝多少瓶? @林志炫terrylin

一瓶汽水一塊錢 兩個空瓶換一瓶汽水 3個瓶蓋換一瓶汽水 問:20塊錢共得到多少瓶汽水

對問題a,不考慮瓶子和瓶蓋的「整數」特徵、也不考慮置換的次數一直可達無窮次,直接使用簡單重複的加和,得到下面的公式:

4所以,原始的每瓶飲料,相當於不含瓶蓋和空瓶的4瓶飲料。

從可以任意置換和賒欠的角度,1瓶的價錢,可以喝到四瓶飲料,自己不保留任何瓶蓋和空瓶。以20塊為例,原始的飲料單價5塊,能買4瓶,對應於4×4

=164\times 4=16

4×4=16

瓶的純粹的、不含瓶蓋和空瓶的飲料。直接付4瓶的錢20元、再通過賒欠,共買到16瓶,其中12瓶是賒欠的;喝光之後,歸還16個空瓶(對應8瓶)、以及16個瓶蓋(對應4瓶),剛好歸還了12瓶賒欠的飲料,自己不再擁有空瓶或瓶蓋。

如此, 問題b只是不同的級數而已:

∑ k=

0∞(5

6)k=

11−5

6=6\sum\limits_^\infty \left(\dfrac6\right)^k=\dfrac6}=6

k=0∑∞​

(65​

)k=1

−65​

1​=6

相當於,包含包裝材料的每瓶飲料、對應於6瓶不含包裝材料的飲料液體。在沒有操作約束的條件下,完全可以直接按照價值來計算。把每瓶飲料的單價除以6,再用總的錢數去購買即可。

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