生物学家将n条鱼分别养在两只鱼缸里。他用1至n这n个连续自然数为它们编号,结果发现,在这些鱼中,所有编号之和为完全平方数的两条鱼恰好都是死对头(例如1号鱼和3号鱼,4号鱼和5号鱼)。如果结怨的两条鱼在同一只缸里狭路相逢,那么,它们之间将不可避免地爆发一场战争,以至于整个鱼缸都会被搅得天翻地覆。生物学家试图改变这一局面,但令他困惑的是,无论他如何调整这些鱼,总不能将有矛盾的鱼完全隔开。出于无奈,他只得跑到数学家那里去讨救兵。
数学家在听完生物学家的陈述后不禁哈哈大笑起来。“老朋友,”他说,“你的这个问题,从理论上讲是不可能解决的。但如果你舍得割爱,你只须将编号为n的那条鱼送给我,这样一来,你的问题马上就可以迎刃而解了。”数学家如此这般一番指点,直说得生物学家频频点头、连连称是。
我们不禁要问:生物学家共养了多少条鱼?数学家又是如何解决生物学家的难题的?
一个邪恶的国王有1000瓶葡萄酒。一个邻近皇后想阴谋杀死该国王,于是发出了一个仆人准备给酒下毒。可是,国他的仆人只有给一瓶酒下毒后就被国王的卫兵抓住了。卫兵们不知道哪个瓶子是被毒死的,但他们知道,毒药是如此强大,以至于即使稀释10000000000万次,仍然是致命的。
此外,毒性需要一个月才发作。国王决定,他将让他的一些囚犯试酒。 国王很机智,他知道他不需要动用1000个囚犯,而是10个囚犯,就可以试出哪瓶酒有毒,所以,他只要等5周时间就可以喝剩下的999瓶葡萄酒。他是怎么做到的呢?
(1)有100 个囚犯分别关在 100 间牢房里。牢房外有一个空荡荡的房间,房间里有一个由开关控制的灯泡。初始时,灯是关着的。看守每次随便选择一名囚犯进入房间,但保证每个囚犯都会被选中无穷多次。如果在某一时刻,有囚犯成功断定出所有人都进过这个房间了,所有囚犯都能释放。游戏开始前,所有囚犯可以聚在一起商量对策,但在此之后它们唯一可用来交流的工具就只有那个灯泡。他们应该设计一个怎样的协议呢?
(2) 大家都知道房间里的灯泡一开始是不亮的。如果灯泡的初始状态并不确定,问题有解吗?
假设你有 n 枚外观完全相同的硬币,它们的重量分别为 1g, 2g, 3g, …, ng 。有意思的是,这一次,你已经知道了各枚硬币的重量,而且你也已经把重量值标在了这些硬币上。但是,由于我不知道各枚硬币的重量,因此我希望你能向我证明,你所标的重量值是正确的(我知道这些硬币的重量是从 1 克到 n 克,我只是不知道哪个硬币对应哪个重量)。
你唯一能用的工具就是一架天平。每一次,你可以任意选择一枚或多枚硬币,放在天平的左侧,再从剩下的硬币中任意选择一枚或多枚硬币,放在天平的右侧(注意,你只能在天平上放硬币,不能放别的东西)。一个有意思的问题是,为了向我证明你所标的重量值都是对的,你最少需要使用多少次天平?
在一所监狱的死囚牢房里,一个死囚犯正在设法越狱。这座监狱戒备森严,为了防止越狱,死囚的牢房几乎是完全封闭的,只有一扇门。门外是一条笔直的长廊。整条长廊上总共有五道自动开启的铁门,最后一道门,即第五道门把长廊和外界隔开。
囚徒通过观察发现,这五道铁门是以不同的频率自动重复开启和关闭的:第一道门每隔1分45秒自动开启和关闭一次;第二道门每隔1分10秒;第三道门每隔2分55秒;第四道门每隔2分20秒;第五道门每隔35秒。一旦在某个时刻五道铁门同时打开时,铁门外就会出现一个警卫,他能把长廊一览无余,以确定死囚是否在牢房里。死囚只要离开牢房一步,就会被立即处死。而在其他时候,警卫是不会出现的。
由于每道门每次开启的时间间隔很短,使得囚犯一次至多只能越过一道门,而且长廊上还安有警报器,只要囚犯离开牢房在长廊里的时间超过2分30秒,警报器就会报警。这样的设置被认为是万无一失的。
可是,这个死囚最终还是逃脱了。
他是如何逃脱的?
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