- 第四题如果是“至少”有两个人及格的话,还要好好考虑一下18个人到底能不能构造出来。但如果是“恰好”有两个人及格,那就没有疑问了,即使还没构造出来,也该知道,超过18个人是不可能“恰好”的、、、我来试图终结第一题。
第一题和之前“10人住旅馆”问题非常相似,本质上都是求具有某种性质的最大子集族。
先说结论,n次测试能够从若干灯泡中检测出异常(即“该亮的不亮”或“不该亮的亮了”),等价于如下结论:
对n个元素组成的集合M,求最大的子集族P,使对于P中任何一个元素Pi,P中存在的Pi的全部真子集的并集不等于Pi。这里的n就是测试次数,Pi为灯泡,P的容量就是能保证测出的最大灯泡数。这个条件比“10人住旅馆”宽松一些,旅馆问题要求P中不存在Pi的真子集。因此P的最大容量也要大一些。
解释一下。
我们用ABC...表示不同的测试,把每一个灯泡参与的测试(即:在通电时打开开关)记录下来,例如“AB”表示这一开关参与了测试A和B。显然,若要保证检测出故障灯泡,不可能存在两个灯泡参与了完全一样的测试。即,这种表示方式必须是唯一的。于是P中的元素可以表示为{A,ABC,BCD...}
对一组测试P,如果任何一个元素Pi在P中的真子集{Pk,Pl....}的并集等于Pi,则只要Pi为坏灯1且Pk,Pl...均控制Pi,就可以保证P无法检测出异常。这是必要性。
如果Pi为坏灯,且Pi在P中的真子集的并集Pm小于Pi,设A为一个属于Pi而不属于Pm的元素。如P中包含A的元素只有Pi,显然可以检测出异常(某次测试只测了一个灯泡)。否则,设其他包含A的元素为{Pk,Pl...}。若在A测试中Pi表现正常,则它链接的开关必然存在于{Pk,Pl....}之中。不妨设其中一个为Pk。由于Pk不是Pi的真子集,Pk中必然存在某项测试不属于Pi。这项测试必将导致Pi出现异常(不该亮的亮了)。这是充分性。
需要注意的是,检测出故障灯泡不需要检测出异常。一定存在一个故障灯泡,因此测试时留有一个余地。在无法检测出异常时,可以留下唯一的可能性。
因此简单编排15个灯泡如下:
{空,AB,AC,BC,DE,ABC,ABD,ABE,ACD,ACE,ADE,BCD,BCE,BDE,CDE}
空表示不参与测试。如果未检出异常,则灯泡ABC为故障灯泡。第六题:假设六人由前到后分别是ABCDEF (A=菊花、F=无名),六人的名次值依次分别是abcdef。
F小声告诉E:「我随机选了一个整数n (非7倍数),然后把自己的名次值f加上去变成n+f,称这个数为【总和值s】。另外我把n*f除以7的余数算出来,称这个数为【余数值r】。待会我会把s和r值告诉你,请你把自己的名次值e加进去s,再把r值和新的s值连同这段话小声告诉你前面的人,让他们也把自己的名次值加进去s然后一直小声向前传话。最后,当传到A时,请他把n算出来,然后将n*a除以7的余数大声告诉所有人!好了,目前的s值和r值分别是【__】和【__】。」16个人随机排序有16!种形式,对于16类固定对照排序1,2,...,16;2,3,..,16,1;........;16,1,2,..,15。这16!种随机排序形式中的任何一个必然至少会与16类固定对照排序中的某一个至少有两个数值相同,所以gf10025已经得到了解答的充分条件,但我不确定这是不是必要条件
没时间去深入分析,只是简单的算了一下,对于任何一类固定对照排序,比如1,2,...,16,它可以罩住的随机排序形式有y=16!-x(16)-16*x(15)=5528661384511,其中x(n)为n个数都不在自己位置上的种类数,16!/y=3.7844。所以是否可以用4类或8类固定对照排序就可以罩住16!种随机排序形式呢,暂时不能肯定也不能否定这个问题,一般都默认所有人智力水平相同,在此默认条件下,不可能出现1。思路就是1号不可能写1,导致2号也不可能写1,递推。
但是如果所有人智力水平不同,那么答案就是可能出现1,至于谁最可能写1,无解。
例如,3号看见有1时,可能是1号写的(此时1号和3号智力水平不同),也可能是2号写的(此时2号和3号智力水平不同),而3号无法判断,就不会猜谁写的1。
而此例子中,如果1和2和3号智力水平相同,且出现1,那么3号和2号的逻辑思路就进入一个无限死循环。2号不会写1,转折(3号)无法判断,转折(2号)知道3号无法判断就会写1,转折(3号)知道2号会写1。
这个逻辑循环,在同等条件,且三者智力水平相同时,有限次循环,那么3号就能判断出2号是否写了1,无限次时,无法判断2号是否写1。第四题答案:
答案总共有3^4=81种, 答对3题或以上可以及格,那么及格的答案种类有1+C(4,3)*2=9种,也就是说至少需要81/9=9人才能保证无论答案怎么变化,都至少有1人可以及格. 那么题目要求的至少需要2人及格, 只需要把这9人的答案复制一份就行了,也就是18人可以搞定. 问题就在于9人真的可以实现这个情况吗,存在这样的答案吗?
暂时想不到答案, 所以用程序进行穷举计算, 问题的关键在于构造出一份9人的答案策略, 这9人的答案满足无论正确答案如何均有1人及格
因为答案总共81种, 所以穷举数量为C(81,9)=260887834350
数量非常庞大, 编写好测试程序后,经过1小时多的漫长计算, 终于计算出答案:
0,1,2分别代表A,B,C
因此答案为AAAA,ABBB,ACCC,BABC,BBCA,BCAB,CACB,CBAC,CCBA
这9人的答案可以保证任何答案都有1人及格.
所以18人就是答案第四题补充:
经过程序的枚举, 有得到了许多组可行的答案, 经过对答案的分析,发现了一点思路.
假设存在这样的9人答案组合, 可以满足任意答案恰好1人及格.
证明1: 任意两人的答案至多有1题的选择是相同的
反证法,
假设有2题选择相同, 不妨设甲的选择是0,1,x,y, 乙的选择是0,1,m,n
那么只要构造答案0,1,x,n就会有2人及格, 不满足假设.
证明2. 同一题相同的答案的人数至多为3人
反证法,
假设有4人第一题选择0, 那么必然会导致不满足证明①
证明3: 同一题相同的答案的人数有且只有3人
9人答案, 每一题的选择只有3个, 再结合证明2, 得同一题的相同的答案有且只有3个
根据证明1和证明3, 可以把题目变成类似数独填空的方案, 很容易就能构造出答案.
答案有很多.
以下为程序计算出的部分答案