Math Problem Statement
You 如果有12枚小球,只有一个有质量问题,可能偏轻也可能偏重,其余11个都是质量标准,如果有一个没有砝码的天平,限称3次,怎么找出哪个小球有质量问题?
Solution
这是一个经典的称重问题,我们可以利用天平的对比来确定质量有问题的那个小球。给定只能称三次的限制,我们可以通过分组的策略来尽量减少每次称重后的不确定性,从而在三次称重内找出有问题的球。以下是解法的步骤:
解法步骤:
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第一次称重: 将12个小球分成3组,每组4个小球,记为 A 组、B 组和 C 组。将 A 组和 B 组放在天平两侧称重。
- 如果天平平衡, 那么问题小球一定在 C 组中(因为 A 组和 B 组都没有质量问题)。
- 如果天平不平衡, 说明问题小球在 A 组或 B 组中,且可以知道是哪一组偏重或偏轻。
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第二次称重: 根据第一次称重的结果,进行第二次称重:
- 如果第一次称重 A 组和 B 组平衡,取 C 组的 3 个小球,随便选 2 个进行称重。
- 如果天平平衡, 剩下的那个小球就是问题球,且能知道它是偏重还是偏轻。
- 如果天平不平衡, 说明问题小球就在这 2 个小球中,且可以知道是偏重还是偏轻。
- 如果第一次称重 A 组和 B 组不平衡,假设 A 组偏重(可以通过天平的偏向确定),取 A 组中的 3 个小球和 B 组中的 3 个小球进行称重。
- 如果天平平衡, 说明问题小球在未称重的那 1 个小球中,且根据第一次称重的结果可以判断是偏重还是偏轻。
- 如果天平不平衡, 说明问题小球就在这 6 个小球中,且可以知道是哪一组偏重或偏轻。
- 如果第一次称重 A 组和 B 组平衡,取 C 组的 3 个小球,随便选 2 个进行称重。
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第三次称重: 根据第二次称重的结果,你只剩下 1 到 2 个小球需要确定哪一个有问题。通过第三次称重,直接比较剩下的小球即可。
通过这三次称重,我们就能够确定出质量有问题的小球,并且知道它是偏重还是偏轻。
你有其他问题吗?或者需要详细的解释步骤?
拓展问题:
- 如果有12个小球,其中只有一个偏重,其他11个都一样重,如何确定偏重的小球?
- 以上的方法能否适用于更多的小球,例如24个小球?
- 如果天平每次只能比较一个球,如何找出有问题的小球?
- 在每次称重后,我们如何分析最有效的分组方式?
- 假如只有两次称重的机会,是否仍能找出有问题的小球?
小贴士:
对于这类问题,分组和排除法是非常重要的技巧,通过合理的分组,可以在最少的次数内得到有效的信息。
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