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數(shù)學(xué)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

智能內(nèi)容

  小明和小亮兩個(gè)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(diǎn),J算 11點(diǎn),Q算12點(diǎn)。這樣,每人就都擁有一套從1點(diǎn)到12點(diǎn)的牌,拿紅牌的是紅方,拿黑牌的是黑方。

  玩的時(shí)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(gè)人輪流翻牌。如果自己翻出的牌里,任何兩張的點(diǎn)數(shù)都沒有二倍關(guān)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(guān)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(shí)小亮的牌里,10是5的二倍,小亮輸了。

  如果兩個(gè)人各自做成一組成功的牌,就比誰的點(diǎn)數(shù)大,點(diǎn)數(shù)大的人勝利。如果點(diǎn)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(shí)小明停止翻牌,做成了一組,點(diǎn)數(shù)是

  9+8+10=27。

  小亮趕緊也算一算自己的點(diǎn)數(shù):

  8+10+7=25。

  如果小亮也停止翻牌,就比小明少2點(diǎn),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(huì)增加分?jǐn)?shù),可能超過對(duì)手。

  有成功的機(jī)會(huì),就該試一試。于是小亮再翻一張牌,結(jié)果翻到的是3,成功!點(diǎn)數(shù)增加為

  25+3=28,超過小明的27,贏了這一盤。

  有一次兩個(gè)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(shí)兩個(gè)人的牌里都沒有二倍關(guān)系,都是成功的。算一算點(diǎn)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?jǐn)?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(gè)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(gè)規(guī)律:最多只可能翻出8張成功的牌。如果冒險(xiǎn)翻第9張牌,就怎么也躲不開二倍關(guān)系,必輸無疑。這是在數(shù)學(xué)里已經(jīng)證明了的,因?yàn)檫@種撲克游戲來源于一道數(shù)學(xué)競賽題。這是小學(xué)數(shù)學(xué)奧林匹克邀請(qǐng)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(gè)數(shù),使得在選出的數(shù)中,每一個(gè)數(shù)都不是另一個(gè)數(shù)的2倍。

  答案是8個(gè)數(shù)。

  從上面小明和小亮的牌局里,已經(jīng)看到能選出8個(gè)數(shù)的兩組實(shí)例。為什么選9個(gè)就一定出現(xiàn)二倍關(guān)系呢?

  首先考慮那些肯定不會(huì)有二倍關(guān)系的數(shù)。它們是:7,9,11。

  這3個(gè)數(shù)可以全部選出來。

  其次,有兩個(gè)數(shù)組成一對(duì)二倍關(guān)系的小圈子,它們是:(5,10)。

  所以,在5和10這兩個(gè)數(shù)里,可以選出1個(gè),也只能選出1個(gè)。

  再其次,有3個(gè)數(shù)組成兩對(duì)二倍關(guān)系,它們是:

  (3,6),(6,12)。

  所以,在3個(gè)數(shù)3、6、12中,至多可以選出兩個(gè)數(shù)3和12。

  最后,還剩下4個(gè)數(shù),它們組成二倍關(guān)系的連環(huán)套:

  (1,2),(2,4),(4,8)。

  所以,在4個(gè)數(shù)1、2、4、8中,至多可以選出兩個(gè)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(guān)系,至多可選出的個(gè)數(shù)是

  3+1+2+2=8(個(gè))。

  這正是問題所需要的答案。同時(shí)也確定了全部不含二倍關(guān)系的8數(shù)組,它們是:

  ①7,9,11;3,12;5;1,4。

  ②7,9,11;3,12;5;2,8。

  ③7,9,11;3,12;5;1,8。

  ④7,9,11;3,12;10;1,4。

  ⑤7,9,11;3,12;10;2,8。

  ⑥7,9,11;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(diǎn)數(shù)是62。
 

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