數(shù)學故事:一種新花樣躲2倍
來源:奧數(shù)網(wǎng) 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2010-07-22 15:57:39
小明和小亮兩個人玩撲克牌,又發(fā)明一種新花樣,叫做“二倍二倍快躲開”。
從一副撲克牌里,每人各拿出12張:A、2、3、4、5、6、7、8、9、10、J、Q各一張,小明全拿黑桃,小亮全拿紅桃。A算1點,J算 11點,Q算12點。這樣,每人就都擁有一套從1點到12點的牌,拿紅牌的是紅方,拿黑牌的是黑方。
玩的時候,每人把自己的12張牌打亂順序,背朝上,排在自己面前。兩個人輪流翻牌。如果自己翻出的牌里,任何兩張的點數(shù)都沒有二倍關系,就是成功的,可以繼續(xù)翻牌,也可以停止翻牌,做成一組成功的牌。誰翻的牌里最先出現(xiàn)二倍關系,誰就輸?shù)袅诉@一盤。
例如,在兩人都翻開4張后,戰(zhàn)局如圖1。
這時小亮的牌里,10是5的二倍,小亮輸了。
如果兩個人各自做成一組成功的牌,就比誰的點數(shù)大,點數(shù)大的人勝利。如果點數(shù)相等,就成為平局。
又如,有一次,兩人都翻開3張以后,得到圖2所示的戰(zhàn)局。
這時小明停止翻牌,做成了一組,點數(shù)是
9+8+10=27。
小亮趕緊也算一算自己的點數(shù):
8+10+7=25。
如果小亮也停止翻牌,就比小明少2點,輸定了。若是再翻一張牌呢,如果翻到4,那么在翻出的牌里,8是4的二倍,就輸了;如果翻到5,那么10 是5的二倍,也輸了。但是翻到其他牌都會增加分數(shù),可能超過對手。
有成功的機會,就該試一試。于是小亮再翻一張牌,結果翻到的是3,成功!點數(shù)增加為
25+3=28,超過小明的27,贏了這一盤。
有一次兩個人越翻越起勁,都翻出了8張。局面是這樣的。
小明:2,3,5,7,8,9,11,12;
小亮:1,3,4,7,9,10,11,12。
這時兩個人的牌里都沒有二倍關系,都是成功的。算一算點數(shù),得到
小明:2+3+5+7+8+9+11+12=57;
小亮:1+3+4+7+9+10+11+12=57。
兩人的分數(shù)相等。小明停止翻牌,小亮也停止翻牌,握手言和。
為什么兩個人都小心翼翼,不再翻牌呢?難道不想取勝嗎?
原來,玩這種“二倍二倍快躲開”的游戲,有一個規(guī)律:最多只可能翻出8張成功的牌。如果冒險翻第9張牌,就怎么也躲不開二倍關系,必輸無疑。這是在數(shù)學里已經(jīng)證明了的,因為這種撲克游戲來源于一道數(shù)學競賽題。這是小學數(shù)學奧林匹克邀請賽的一道初賽試題,是填空題,原題如下:
從1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12中至多能選出____個數(shù),使得在選出的數(shù)中,每一個數(shù)都不是另一個數(shù)的2倍。
答案是8個數(shù)。
從上面小明和小亮的牌局里,已經(jīng)看到能選出8個數(shù)的兩組實例。為什么選9個就一定出現(xiàn)二倍關系呢?
首先考慮那些肯定不會有二倍關系的數(shù)。它們是:7,9,11。
這3個數(shù)可以全部選出來。
其次,有兩個數(shù)組成一對二倍關系的小圈子,它們是:(5,10)。
所以,在5和10這兩個數(shù)里,可以選出1個,也只能選出1個。
再其次,有3個數(shù)組成兩對二倍關系,它們是:
。3,6),(6,12)。
所以,在3個數(shù)3、6、12中,至多可以選出兩個數(shù)3和12。
最后,還剩下4個數(shù),它們組成二倍關系的連環(huán)套:
。1,2),(2,4),(4,8)。
所以,在4個數(shù)1、2、4、8中,至多可以選出兩個數(shù),或者是1和4,或者是2和8,或者是1和8。
總而言之,不含二倍關系,至多可選出的個數(shù)是
3+1+2+2=8(個)。
這正是問題所需要的答案。同時也確定了全部不含二倍關系的8數(shù)組,它們是:
、7,9,11;3,12;5;1,4。
、7,9,11;3,12;5;2,8。
③7,9,11;3,12;5;1,8。
、7,9,11;3,12;10;1,4。
⑤7,9,11;3,12;10;2,8。
、7,9,11;3,12;10;1,8。
其中第⑤組各數(shù)的和最大,和是62。可見在撲克游戲“二倍二倍快躲開”里,勝利者能取得的最高點數(shù)是62。
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