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數學故事:一種新花樣躲2倍

來源:奧數網 文章作者:奧數網整理 2010-07-22 15:57:39

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  小明和小亮兩個人玩撲克牌,又發明一種新花樣,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,任何兩張的點數都沒有二倍關系,就是成功的,可以繼續翻牌,也可以停止翻牌,做成一組成功的牌。誰翻的牌里最先出現二倍關系,誰就輸掉了這一盤。

  例如,在兩人都翻開4張后,戰局如圖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,就比誰的點數大,點數大的人勝利。如果點數相等,就成為平局。

  又如,有一次,兩人都翻開3張以后,得到圖2所示的戰局。



  這時小明停止翻牌,做成了一組,點數是

  9+8+10=27。

  小亮趕緊也算一算自己的點數:

  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,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,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。這是在數學里已經證明了的,因為這種撲克游戲來源于一道數學競賽題。這是小學數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,使得在選出的數中,每一個數都不是另一個數的2倍。

  答案是8個數。

  從上面小明和小亮的牌局里,已經看到能選出8個數的兩組實例。為什么選9個就一定出現二倍關系呢?

  首先考慮那些肯定不會有二倍關系的數。它們是:7,9,11。

  這3個數可以全部選出來。

  其次,有兩個數組成一對二倍關系的小圈子,它們是:(5,10)。

  所以,在5和10這兩個數里,可以選出1個,也只能選出1個。

  再其次,有3個數組成兩對二倍關系,它們是:

  (3,6),(6,12)。

  所以,在3個數3、6、12中,至多可以選出兩個數3和12。

  最后,還剩下4個數,它們組成二倍關系的連環套:

  (1,2),(2,4),(4,8)。

  所以,在4個數1、2、4、8中,至多可以選出兩個數,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是62。
 

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