»  數學  2013-11-02 法码问题(1)

法码问题(1)   江铭辉    五梦网

  
图:梅齐里亚克()及麦克.马洪
 

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140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)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a1a2a3……,总重量w,即a1a2a3……Wn

如果适当把a1a2a3……分放在天平两盘,它可任意的称出从1Wn的物重,如a11a23二个砝码,可称W24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an12 Wn1,则a1a2a3……an1可称从1an1Wn的任一物体,即若an1=2 Wn1,则可秤从12 Wn1Wn任一物体,也就是说可称从13Wn1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140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(a11a23),可以秤14的重量。

2.如超过4的重量,按照须增加 砝码a32 W21,可测13 W21的任一物体。也就是a32×419,可测113的任一物体。

3.如超过13的重量,按照法则a4a1+a+a3+1,可测13 W31的任一物体。也就是a42×13127,可测140的任一物体。

我们的答案是13927个砝码,可以秤出140磅等所有整数磅的物品

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