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问题146192

提问者:光源

 状态:老师专题讲解 提问时间:2003-7-16 14:25:00 价值50
标题:星星2002同学请进,也欢迎其他同学进来参与讨论。

正文

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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