將6枚硬幣放在正方形的格子中(如圖所示),上面一行的硬幣都是正面(H)朝上,下面一行都是背面(T)朝上。請(qǐng)以最少的次數(shù),將兩行硬幣的位置對(duì)調(diào)。
輪流移動(dòng)正面朝上或背面朝上的硬幣至相鄰的空位。移動(dòng)方向可以往上、往下、橫向或是對(duì)角線方向。
這些硬幣最少可以在7次移動(dòng)之后完成位置對(duì)調(diào),試說(shuō)明如何做到。
找到答案之后,試著分析上下各有4枚硬幣的問(wèn)題。然后找出一個(gè)策略,可以用來(lái)解答任何數(shù)目硬幣的類(lèi)似問(wèn)題。
如果有n個(gè)正面朝上及n個(gè)背面朝上的硬幣,調(diào)換硬幣位置所需的最少移動(dòng)次數(shù)為N,那么N和n之間有何關(guān)系?
解答與分析
分析空格位置的移動(dòng)途徑,是說(shuō)明答案最簡(jiǎn)單的方式。按照?qǐng)D1各個(gè)方格的編號(hào),這6枚硬幣的交換次序如下:
3 b 1 a 2 c d
而8枚硬幣調(diào)換位置的解答如圖2,為
4 c 2 a 1 b 3 d e
從這兩個(gè)沿著兩排方格作鋸齒狀移動(dòng)的方法可以看出,我們可以將答案一般化,也就是完成位置交換的移動(dòng)次數(shù)比硬幣數(shù)多1。比這個(gè)數(shù)目更少是不可能的,因?yàn)榈谝淮我苿?dòng)必須用到最右上方的空格,但這是多出的方格,而其他的移動(dòng)都能使硬幣定位。即:
N=2n+1
這個(gè)以及下一個(gè)游戲都可以利用圖釘在釘板上進(jìn)行,或是利用棋子和棋盤(pán),用籌碼和方格紙也可以。這類(lèi)活動(dòng)可以幫助孩子培養(yǎng)建立模型、提出假說(shuō)再加以檢驗(yàn)的能力。