法国数学家梅齐里亚克(Claude Gasdard Bachet de Meziriac(1581-1638),在他1624年出版的名著中,提出了下面这个问题:
某商人有一个重量40磅的砝码,某日因不小心掉落地下而碎成四块,事后,商人将这四块碎片秤量后,发现它们的重量所含的磅数都是整数,而且以这四块做为砝码,可以秤出1至40磅等所有整数磅的物品,试问这四块的重量分别是多少?
梅齐里亚克所提出的砝码问题,后来由英国数学家麦克.马洪(Percy Mac Mahon;1854-1929)在1886年加以推广到任意重的情形,不再限制在40磅,而考虑任意正整数W。
在说明这个问题之前,我们须先了解一件事,如果我们想用数量较少的砝码而能秤出更多不同的重量,那么,我们应该在天平的两端都可以放置砝码;例如,假定我们只有两个砝码,一个是1磅,一个是3磅,如果砝码限定只能放在天平的一端,那么,利用这两个砝码只能秤出三种重量,即:1磅、3磅、及4磅。但是,如果砝码可以放在天平的两端,那么,这两个砝码能秤出的重量,除了上面三种之外,还可以秤出2磅,因为我们把2磅的物品及1磅的砝码放在天平的一端,而将3磅的砝码放在天平的另一端,这么一来,天平的两端能够平衡,就能秤2磅的物品。
我们已经知道,利用一个1磅及一个3磅的砝码可以秤出1磅、2磅、3磅、4磅等四种重量,如果我们现在想秤出5磅的重量,那么,最好是增加一个多少磅的砝码呢?
这里找出一个法则,即:
若有a1、a2、a3……,总重量w,即a1+a2+a3+……=Wn
如果适当把a1、a2、a3……分放在天平两盘,它可任意的称出从1到Wn的物重,如a1=1;a2=3二个砝码,可称W2=4以下的重量。
如总重量超过W2,则须增加一个砝码,如果增加的砝码an+1=2 Wn+1,则a1、a2、a3……、an+1可称从1到an+1+Wn的任一物体,即若an+1=2 Wn+1,则可秤从1到2 Wn+1+Wn任一物体,也就是说可称从1到3Wn+1的任一物体。
知道这法则以后,现在我们很容易知道,可以秤出1至40磅等所有整数磅的物品的四个砝码。
1.如前面所述,二个法码(a1=1,a2=3),可以秤1到4的重量。
2.如超过4的重量,按照须增加 砝码a3=2 W2+1,可测1到3 W2+1的任一物体。也就是a3=2×4+1=9,可测1到13的任一物体。
3.如超过13的重量,按照法则a4=a1+a+a3+1,可测1到3 W3+1的任一物体。也就是a4=2×13+1=27,可测1到40的任一物体。
我们的答案是1、3、9、27个砝码,可以秤出1至40磅等所有整数磅的物品