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这是星星2002同学昨天提的一个问题,颇有难度,也很有意思,老师给出一个解答如下
,同学们可以参与讨论,或者思考一下还有没有其他解法:
问题:有六个外形一模一样的彩色球,红黄蓝各两个。每两个球都有一重一轻,三个重
球的质量是相同的,三个轻球的重量也相同。请用一架没有砝码的天平区分轻重,仅限
两次。
解答:
1、先把六个求编号成 红1,红2,黄1,黄2,蓝1,蓝2;
2、把六个求分成两堆,红1、黄1、蓝1为A堆,红2、黄2、蓝2为B堆;
3、第一次使用天平。
把A、B分别放在天平的两边,观察天平的倾斜情况。这时我们会发现天平将偏向一边,
而绝不会平等(为什么?),我们不妨假设重的一边放的是A,而轻的一边放的是B,就
是A重B轻。(反过来B重A轻推理过程也一样)。
4、第二次使用天平
把A中的红1、蓝1放在天平的一边,B中的黄2、蓝2放在另一边,观察天平的倾斜情况。
我们可以推理出此时天平的倾斜只有两种情况,一种是平衡,另外一种是放红1、蓝1的
一边下倾,放黄2、蓝2的一边上倾。 红1、蓝1上倾的情况不会出现(为啥?)。
讨论:
1)如果天平平衡。
根据A重B轻,可以得到没有参加第二次称量的黄1和红2的轻重情况:黄1重,红2轻!
! 那么自然就有黄2轻,红1重, 又因为天平要平衡,所有必有蓝1轻、蓝2重。
至此,得出全部轻重情况:
红1重,黄1重,蓝1轻,红2轻,黄2轻,蓝2重!
2)红1、蓝1的一边下倾,放黄2、蓝2的一边上倾。
这种情况当然说明了红1、蓝1的重量和要比黄2、蓝2重量和重。那么很容易判断出:
蓝1重,蓝2轻。
下面固然可以通过倾斜程度来继续判断,但仍然得不出最后结果。
下面的方法可行:
解答:
1、先把六个求编号成 红1,黄1,蓝1,红2,黄2,蓝2。
2、第一次称量
分别把红1、红2放到天平的两边,得出他们的轻重关系,假设重球是红1。(假设红2
是重球推理过程也一样)。 本次称量要记下天平的倾斜程度(这个很关键)!!
3、第二此称量
把 红1(这个是重球)、黄1放到天平的一边,黄2、蓝2放到天平的另一边,观察天平
的倾斜情况和倾斜程度。可以通过天平倾斜情况判断出天平两边的轻重关系,同时比较
一下此次天平的倾斜程度与上一次的倾斜程度谁更厉害。
本次称量可能有多种情况,下面分别讨论。
讨论:
1)天平平衡,就是说红1、黄1和黄2、蓝2一样重。
G(红1) + G(黄1) = G(黄2) +G(蓝2)
那么,因为红1是重球,所以,黄1和黄2中,黄1必须是轻球,黄2是重球,否则天平就
不会平衡了。黄2是重球,黄1是轻球,要天平平衡,那么蓝2必须是轻球。
至此可以得出各球的轻重情况。
红1重,红2轻,黄1轻,黄2重,蓝1重,蓝2轻。
2)天平向红1、黄1端倾斜,就是说红1、黄1的重量和要比黄2、蓝2重。
G(红1) + G(黄1) > G(黄2) +G(蓝2)
此时还要分情况。
a、第二次称量倾斜程度跟第一次一样。
此时我们可以得出黄1是轻的。可以用反证法证明这一点。假设黄1是重的,那么黄2是
轻的。蓝2呢,如果蓝2重,那么天平的两边都是一重一轻,那么天平应该平衡才对,这
与大前提红1、黄1端重矛盾;如果蓝2轻,那么,蓝1重,那么此时天平的一边是两重,
另一边是两轻,就是说要比第一次称量倾斜得更厉害,这与倾斜程度不变矛盾。
所以黄1是轻的,那么黄2重。考虑到倾斜程度不变,蓝2必轻。所以可以得出全部的轻
重情况。
红1重,黄1轻,蓝1重,红2轻,黄2重,蓝2轻。
b、如果天平必第一次倾斜得更厉害。
这就比较简单了,因为倾斜得厉害,说明重的一段必原来更重了。所以红1重,黄1重
,黄2轻,蓝2轻。可以得出全部情况:
红1重,黄1重,蓝2重,红2轻,黄2轻,蓝2轻。
c、如果天平倾斜得没有第一次厉害。
这是不可能的。 大家可以试着证明一下。
3)天平向黄2、蓝2端倾斜,就是说黄2、蓝2的重量之和要比红1、黄1重。
那么显然,黄1轻,黄2重,蓝2重。同样可以得出全部轻重情况:
红1重,黄1轻,蓝1轻,红2轻,黄2重,蓝2重。
至此,所有情况均已经考虑,本题已经解决完毕。
曾经有一个12球的问题,可以称三次。 本题虽然与之类似,但有一个很大不同之处就是
要通过判断天平的倾斜程度来得出结果,这也是本题难度所在。
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