設(shè)A為筷子,B為杯子,C為勺子。
用窮舉法, 初始狀態(tài)僅有6種:
1 ABC
2 ACB
3 BCA
4 CBA
5 BAC
6 CAB
三個(gè)操作:A與左邊互換位置;若在最左,不動(dòng)。
B與右邊互換位置;若在最右,不動(dòng)。
C與左邊互換位置;若在最左,不動(dòng)。
解答問題:經(jīng)過三個(gè)操作,在“左中右”三個(gè)位置上,最終B一定在右。
過程:
1、2兩種初始狀態(tài),A不動(dòng)。1把BC互換,B在右。2的B已經(jīng)在右,不動(dòng)。移動(dòng)C不影響B(tài)的位置。
1的過程:ABC ACB CAB。
2的過程:ACB CAB。
綜上1、2最終狀態(tài)都是B在右。實(shí)際上,結(jié)果都是CAB。
3、4都把A移到中間。
3的過程是 BCA BAC ABC ACB(B右)
4的過程是CBA CAB ACB(B右)
3、4結(jié)果都是CAB。
5、6都把A移到左邊。
5的過程:BAC ABC ACB CAB
6的過程:CAB ACB CAB
因此,最終結(jié)果不光是B必然在右邊,甚至排序一定是CAB!(勺子 筷子 杯子)
(這會(huì)兒明白為什么劉謙右邊兩位小姐姐左手都是勺子了吧?)
附上去年魔術(shù)的解析:
操作:
撕開前,各張牌背朝上的順序:abcd,撕開后:a1 b1 c1 d1 a2 b2 c2 d2。可知每張牌配對(duì)的是排序加4那張,例如第K張,則第K 4張為所求。
一次操作:按名字字?jǐn)?shù)n,將上面的牌放下面n次(后稱輪轉(zhuǎn)),再將上面三張插入中間任一處。此時(shí)取最上面的一張X。
二次:拿1或2或3張,插到中間。拿起前1或2張,去掉。
三次:將剩余的6或5張牌,輪轉(zhuǎn)七次。
四次:最上面的放到最下面,僅次的牌去掉。
解釋:
把排序當(dāng)成一圈,像輪盤一樣排列:則輪轉(zhuǎn)不影響輪盤,只是將它轉(zhuǎn)了一下,換了個(gè)開頭。設(shè)按名字字?jǐn)?shù)輪轉(zhuǎn)后,第一張為代號(hào)K的牌,K 1即此時(shí)的第二張牌,K 7即最后一張牌。
拿起第k,k 1,k 2三張牌,但是X即k 3,配對(duì)的是K 7,即最后一張牌。他們的距離變了,但位置沒變。只要留下k 7(所求)即成功。
現(xiàn)在,剩下的沒有k 3.有7張牌。
將前幾張牌插到中間,不影響K 3對(duì)應(yīng)牌k 7的位置:7(在最后)。
去掉前一或二張,所求的還在(簡(jiǎn)稱所求在)。
(1)剩下6張:由于輪轉(zhuǎn)7次不影響轉(zhuǎn)盤,且所求是第五張,故所求在。位置是倒數(shù)第二,即第五。一次操作即位置減二,總數(shù)減一。表示為(所求的位置,總數(shù))。操作即:(5,6)(3,5)(1,4)(3,3)(1,2)(1,1)即所求!
(2)剩下5張:同理,所求在。位置是倒數(shù)第三,即第三張。如上符號(hào)(3,5)(1,4)…(1,1)即所求!
因此,魔術(shù)中把幾張牌插到中間只是障眼法,實(shí)際上不會(huì)影響留下K 7。
在這個(gè)例子中,好的記號(hào)是破解問題的重要方法。
這些魔術(shù)背后的數(shù)學(xué)你掌握了嗎?2024年魔術(shù)的背景是同余式,就像今天是周三,則14天后還是周三,15天后是周四一樣:可以用轉(zhuǎn)盤來理解。2025年魔術(shù)的背景則簡(jiǎn)單得多,只要窮舉各種情況就能理解!
但如果深究,會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)魔術(shù)都與“變換群”密切相關(guān)!想知道的,請(qǐng)期待下期!
來源: 陳林孝