有位公主被囚禁在一座城堡里,這座城堡四面的廂房圍繞著長方形的中庭,每個角落都有一座高塔。公主就是被關(guān)在某座高塔上最頂層的房間里,白天公主可以在最上面兩層的長廊上散步。四面的廂房每一層都有一條長廊貫穿其間,每一座高塔中則有樓梯連接上下層樓。為了消磨時間,這位公主想看看到底有多少條不同的路線,可以讓她在城堡中走動。
有幾種不同的路線,可以讓她從位于塔頂?shù)姆块g,走到對角的塔中下面一層的房間?在行走的路線中,不可以重復(fù)經(jīng)過任何一點,也不可以上樓。
如果可以上樓,又有幾種不同的路線?
解答與分析
這個題目有助于增進對三維空間的思考能力。
首先畫出簡圖,或是用吸管分別代表長廊與樓梯做出模型(圖1),這樣可以幫助思考。設(shè)計一套記錄行走路線的符號也很重要。
在不上樓的情況下,有12種可能的路線(圖2)。其中所標(biāo)示的數(shù)字請參考圖1。
如果可以上樓,那么還會有另外6條路線:
1-4-5-6-7-2-3-8
1-2-7-6-5-4-3-8
1-6-7-2-3-8
1-6-5-4-3-8
1-6-7-2-3-4-5-8
1-6-5-4-3-2-7-8
這些答案都是以1386所形成的平面為界,成對出現(xiàn)。
從這個題目還可以引申出許多不同的問題。例如,如果公主可以重復(fù)經(jīng)過高塔里的房間,但不可以重復(fù)經(jīng)過長廊或樓梯,那么有幾條可能的路線?有幾條路線可以讓公主走到她房間樓下的房間?
如果公主可以在三層樓之間走動,那么在兩個定點之間,會有幾條可能的路線?
試著研究有不同數(shù)目高塔的城堡的類似問題,看看你是否能發(fā)現(xiàn)任何公式。