面試智力題 找出12個球中質量不同的小球

2021-10-09 08:47:41 字數 2215 閱讀 6785

面試被問到了這麼一道智力題。

現在有12個外觀完全相同的12個小球,已知其中乙個小球質量和其他的11個不同。用乙個天平稱3次,找出這個質量不同的小球,並說明它的質量是偏輕還是偏重。

解法

不失一般性,我們對這12個小球進行編號,分別從①號到⑫號。

一、第一步:左邊①②③④,右邊⑤⑥⑦⑧

其結果有三種,分別是左邊重、右邊重和一樣重。其中左邊重和右邊重根據對稱性是一樣的,因此下面只考慮左邊重和一樣重兩種情況。

1 第一次是左邊重

我們可以知道:第一,異常的球在①-⑧號中,且如果是①-④號球異常,那麼異常的球是偏重的,如果是⑤-⑧號球異常,那麼異常的球是偏輕的;第二,⑨-⑫號球的質量是正常的。

那麼,在這種情況下,我們下一步進行

二、第二步:左邊①⑨⑩⑪,右邊②③⑤⑥

為什麼要這麼稱呢?這個問題留到文末解答。大家可以先思考。

其結果同樣有三種,分別是左邊重、右邊重和一樣重。下面我們分開討論這三種情況。

1.1 第二次還是左邊重

對比第一步和第二步的結果,由於兩次都是左邊重,說明異常的球的位置沒有發生變化。即,要麼是①重了,要麼是⑤、⑥其中乙個輕了。那麼,我們只需要在第三次針對這三個球進行分析即可。

三、第三步:左邊⑤,右邊⑥

判斷到這裡,這種情況的結果已經水落石出。如果天平不平衡,說明輕的一側是異常球,因為我們已知⑤、⑥其中乙個偏輕;如果天平平衡,說明①是異常球,且異常球偏重。

1.2 第二次是右邊重

同樣,對比第一步和第二步的結果,由於兩次結果相反,說明異常的球出在位置發生變化,且仍然在天平上的球中。即,要麼我們把偏重的異常球從左邊拿到了右邊,要麼我們把偏輕的異常球從右邊拿到了左邊。但我們在這一步操作中,僅把②③兩個球從左邊拿到了右邊,而沒有把右邊的球拿到左邊。說明異常的球在②、③兩個球中,且異常球偏重。

三、第三步:左邊②,右邊③

重的一側是異常球。

1.3 第二次是一樣重

由於第二次一樣重,說明第二次稱的時候,左右兩側的球都是正常的,那麼異常的球出在第一次在天平上,但第二次不在天平上的球中,即④、⑦、⑧三個球中,且要麼是④號球偏重,要麼是⑦、⑧其中乙個偏輕。與1.1中的第三步同理,

三、第三步:左邊⑦,右邊⑧

若不平衡,輕的一側是異常球;否則④是異常球。

第一次不一樣重的情況,到這裡就分析完了,我們可以找到①-⑧中任意的異常球,且能夠判斷出偏重或偏輕。

2 第一次是一樣重

我們可以知道:第一,異常的球在⑨-⑫號中,但質量情況未知;第二,①-⑧號球的質量是正常的。

二、第二步:左邊①⑨⑩,右邊②③⑪

2.1 第二次是左邊重

說明異常的球在⑨⑩⑪中,並且要麼是⑨⑩的其中乙個偏重,要麼是⑪偏輕。與上面判斷最後一步的情況一樣,把⑨、⑩分別放在天平兩側,如果天平不平衡,偏重的一側是異常球;若平衡,⑪是偏輕的異常球。

2.2 第二次是右邊重

仍然說明異常的球在⑨⑩⑪中,並且要麼是⑨⑩的其中乙個偏輕,要麼是⑪偏重。同理把⑨、⑩分別放在天平兩側即可找到異常球。

2.3 第二次是一樣重

說明異常的球是⑫,但是不知道它是偏輕還是偏重。那麼最後把⑫和其他任何乙個球稱一下,即可判斷出它是偏輕還是偏重。

到這裡,我們已經可以查到異常的球,並且說明它是偏輕還是偏重。回到中間提到的問題,第二步這麼稱是關鍵(當然還有其他稱法,但是思路是一樣的)。首先明確,天平只能給出三種結果——左邊重、右邊重和一樣重。

我們從最後一步出發去考慮,發現上面很多種情況,最後一步都在做同樣的事——給出三個球,知道其異常的可能,那麼只需要把可能異常相同的兩個放在稱上比較,即可判斷出三個球中的異常。(例如,如果三個球都偏重,那麼隨便拿兩個稱一次,重的就是異常的,一樣重就說明沒稱的是異常的)所以,我們在第二步中,需要利用第一步稱的結果,把球重新打亂稱,目標是經過這一步稱,能把8個球進一步分為(3, 3, 2)三組,分別對應著天平能出現的三種結果。也就是說,我們的目標是第二步:對應天平每一種情況,能鎖定異常球在某3個或某2個中,並且這些球可能出現的異常已知。

所以,回到上述第二步的稱法,我們把兩個偏重的球②③從左邊拿到右邊,對應天平變為右邊重的情況(若第二步右邊重,就知道是②③異常);然後拿下來了④⑦⑧,對應天平變為一樣重的情況(若第二步一樣重,就知道是④⑦⑧異常);最後保留不動的是①⑤⑥,對應天平不變的情況(若第二步還是左邊重,那說明是①⑤⑥異常)。

以及。。面試智力題雖然燒腦子,但是確實非常有意思啊~

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