书城社会科学教师公文包-趣味数学
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第11章 迷题中茅塞顿开(3)

当R=0时,N=2,此时百位向千位无进位(因O<9),千位向万位的进位数只可能是1或2(因此处进位数<3是显然的,但进位不会是零,否则将要求H=0和F=1,不合理),所以,在R=0的前提下,又分两种情况讨论:

(1)若千位向万位的进位数为1,2H+F=11,已知H=\0,H=\1(因R=0,E=1),又知H=\2(因N=2),H=\5(否则将有F=1,不合理),还有R=\6,7,8,9,故H=3或4,并得H=3时F=5;H=4时F=3。

再由2T+1=10+L,即2T=9+L,L必为奇数,只能L=3,5,7,则得三组情况:

L=3T=6;L=5T=7;L=7T=8;下面就H、F组与L、T组的可能匹配进行分析。

(A)当H=3F=5时,只能匹配L=7T=8,此时有8301183011+)5O90171V12现在尚有两个字母(O、V)未知,尚有两个数字(4,6)未用,但又要求O+1=V,故本组无解。

(B)当H=4F=3时,可以匹配L=5T=7或L=7T=8,若H=4F=3匹配L=5T=77401174011+)3O90151V12未用数字为6,8,要求O+1=V,无解。

若H=4F=3匹配L=7T=88401184011+)3O90171V12未用数字为5,6,要求0+1=V,故O=5,V=6,于是原式为8401184011+)3590171612(2)若千位向万位的进位数为2,同理可得,T=7,L=6,H=8,F=5,O=3,V=4也是其解。

然后按照类似方法,再对R不同取值时进分析,最后本题能得到四解:

84011+84011+3590=171612;78011+78011+5390=161412;46511+46511+8295=101317;74611+74611+2096=151318。

红铅笔与黑铅笔

一天,周老师给同学们做一个数学游戏:

他先拿出三只铅笔盒子,在一只盒子里放进两支红铅笔,在另一只放进一支红铅笔和一支黑铅笔,在第三只放进两支黑铅笔,并且在每一只盒子的外面都贴上一张小纸片。装两支红的,就在纸片上写“红、红”,装一支红、一支黑的就写“红、黑”,装两支黑的,就写“黑、黑”。接着,周老师转过身去,不让同学们看见,把三只盒子里的铅笔相互作了调整。然后他又转回身来,把三只关上盖子的铅笔盒子放在大家面前,说道:“现在三只铅笔盒子里每只仍然装有两支铅笔,但是没有一只是与纸片上的说明相符合的。你们能不能选定其中的一只,蒙住眼睛从中摸出一支铅笔,看一下它的颜色,从而确定每一只铅笔盒子里装的两支铅笔分别是什么颜色?”根据周老师的要求,你能确定三只铅笔盒子里分别装的是哪两种铅笔吗?可以从贴有“红、黑”纸片的铅笔盒子里,任意摸出一支铅笔来看一下,再按照下述思路进行分析。

原来三只盒子里分别装有两支红,一红、一黑,两支黑共六支铅笔。将这六支铅笔(三红、三黑)分别装在三只盒子里,每只盒子装两支,那末,不论怎样装,只能要么每只盒子都是一红、一黑,要么就是三只盒子分别为两红,一红、一黑,两黑。既然周老师调整以后每只盒子仍然是各装两支铅笔,而且没有一只实际装的铅笔是与纸片的说明相符合的,那末就排斥了每只都是一红、一黑的可能性(因为原来有一只是一红、一黑的),只可能是三只盒子分别装有两红,一红、一黑,两黑这种情况。而且我们还可以断定,标有“红、黑”的铅笔盒子里,要么装的都是红铅笔,要么都是黑铅笔。因此,如果从标有“红、黑”的盒子里拿出来的是一支红铅笔,我们马上就可以断定里面装的另一支也一定是红铅笔。这样,由于标有“黑、黑”的盒子里不可能装的是两支黑铅笔,根据刚才的分析又知道也不会是两支红铅笔,那么装的必定是一支红铅笔和一支黑铅笔。最后剩下来的标有“红、红”的盒子,装的当然是两支黑铅笔。

如果一开始从标有“红、黑”的铅笔盒子里拿出来的是一支黑铅笔,根据上面同样的思考方法,也不难确定每只盒子里实际放的是哪两支铅笔。

煎饼的时间

用一只平底锅煎饼,每次只能放两只饼。煎熟一只饼需要2分钟(正反面各需要1分钟)。问:

煎三只饼至少需要几分钟?怎样煎?又,如果需要煎n只饼,至少需要几分钟?煎三只饼至少需要三分钟。因为,第一次煎两个饼,一分钟后两个饼都熟了一面。此时将第一只取出,第二只反个面,再放入第三只。又煎了一分钟,第二只煎好取出,第三只反个面,再将第一只放入。再煎一分钟,全部煎熟。

煎n个饼,需要n分钟。因为,当n是偶数时,每煎两个需要2分钟;当n是奇数时,只要在煎最后三个饼时采用上述方法就可以了。

取苹果

七只箱子中分别放有1只、2只、4只、8只、16只、32只和64只苹果,现在要从这七只箱子中取出87只苹果,但每只箱子中的苹果都不能只取出一部分。你能迅速地取出来吗?先将这七只箱子编好号码:

号码7654321只数6432168421因为87只超过64只,所以先取7号箱,尚少23只;由于23只少于6号箱,多于5号箱,所以要取5号箱,尚少7只;按同样的方法,继续取出3号箱、2号箱和1号箱里的苹果。这样,总共取1、2、3、5、7五个箱子,就得到所需的87只苹果。

这种取法实际上是二进数制的一种应用。如果我们将87除以2,再将所得的商连续地除以2,凡余数1就记作1,余数0就记作0,可得:依次把余数横列成1010111,这就是十进数87的二进数制表示(这个方法叫做除2取余法)。再将箱子的号码同它对应:

10101117654321比较可知,凡是记1所对的编号(1、2、3、5、7)就是应取的号码。这是因为64、32、16、8、4、2、1分别表示成二进制数就是1000000、100000、10000、1000、100、10、1,取(1、2、3、5、7)就相当于取1000000+10000+100+10+1=1010111,也即十进数制87。

你还可以用上述方法取47只,59只……苹果,这对于我们熟悉二进制数很有益处。

骑马比慢

传说从前有一个老翁,他要测验两个儿子的智力。有一天,他牵来两匹好马,对两个儿子说:你们每人骑一匹马出去,回来的时候,看谁的马后到家。兄弟俩便骑着马出去了,一直錿蹓到太阳落山,谁也不肯先回家。最后,两个人都停在离家不太远的地方,下了马等对方先走。一个牧童看他们站着不动,觉得很奇怪,问他们干吗不回家。兄弟俩便把老翁的吩咐告诉了牧童。牧童听了,跟兄弟俩说了一句。兄弟俩立刻跳上马,使劲鞭打马,飞快地往家里跑去。请你想一想,这个聪明的牧童给兄弟俩出的是什么主意?老翁要看谁的“马”后到家。聪明的牧童叫兄弟俩互相换了马,哥哥骑弟弟的马,弟弟骑哥哥的马。两个人使劲鞭打马,好使对方的马先跑到家,自己的马后跑到家。

欲穷千里目

“白日依山尽,黄河入海流。欲穷千里目,更上一层楼。”唐代诗人王之涣的这首《登鹳雀楼》,成了人们千古传诵的佳句。杜甫有一首登泰山的名诗《望岳》,最后一句是:“会当凌绝顶,一览众山小”,现在常用来说明站得高就可望得远的道理。

那么,“欲穷千里目”,究竟要站到多高呢?让我们来算一算。我们画一个圆来代表地球,设地球的半径为R,地心是0,人站在D点,高度为H,人眼从A点看出去,看得最远的地方是B点,也即是视线和地表面相切的地方。B点与人的距离就是圆弧BD。由于人的高度和地球半径相比,简直是微不足道,所以,我们可以把视线AB看作和圆弧BD一样长。由于AB是圆O的切线,所以三角形AOB是直角三角形。根据勾股定理:

AO2=BO2+AB2AB2=AO2-BO2AB2=(OD+AD)2-BO2设AB为S则S2=(R+H)2-R2=H2+2RHS=H2+2RH……①H=AO-DO=AB2+BO2-DO=S2+R2-R……②其中R=6371公里。

这样,S的变化,就取决于H了。

要看千里远,得登多高呢?代入公式(2)得:

H=63712+5002-6371=19.59公里)这表明,看一千里远,要登上大约19590米的“高楼”,这比我国的珠峰的两倍还高呢。可见,“欲穷千里目,更上一层楼”,只是诗人的夸张而已。

通常我们说的“站得高看得远”,即我们站在平地上,所能看到的水平距离。假设一般人的眼睛离地面的高度为16米,代入公式(1)得S=0.00162+2×6371×0.0016=4.515(公里)说明站在平地上可以看到9里多远。