不銹鋼砝碼稱重問題曾經有人出過這樣道題:怎樣用四顆砝碼,用天平把直到40磅為止的各個整數磅數的物體稱出來? 法數學家巴舍·德·梅齊里亞克(Bachet de Meiziriac)在他的《數學趣題》(1624年)中,提到了這個問題。 這個問題用二制砝碼是解決不了的,盡管如今的計算機都要使用二制。因為用1磅、2磅、4磅、8磅四塊砝碼zui多只能稱出1+2+4+8=15磅的物體。很自然我們會想到二制不行,那么試試三制看看行不行,1+3+9+27=40磅正好符合我們的要求。雖然zui我們能夠稱出40磅的物體來,但是 1、3、9、27的各種組合只有1、3、4、9、10、12、13、27、28、30、31、36、37、39、40磅,其中缺少許多整數磅。不過我們有種巧妙的方法,可以解決這個難題,我們可以把砝碼加在天平上那個稱東西的盤子上,因此,這塊砝碼不是要加在稱出的重量上面,而是要從中減去的數。比如5=9-3-1、6=9-3、7=9+1-3等等。為了達到這個目的,這里所用的三制數碼不是通常的0、1、2,而是-1、0、1。不錯,在用3作為底數時,所用數碼是0、1、2,但是2可以寫成3-1,因此可以化成-1這個數字。下面可以看到這么處理的方便之處。為了簡便,我們把-1寫成i,以后只要在三制中碰到2這個數字,我們就把它改寫成1i(即3-1=2)例如,三制中的22102這個數,可以用下面的加法表改寫成10i11i。 22102= | 1i | | | 1i | | | 1 | | | 0 | | | 1i | (+ | | ——————— | | 10i11i | | 為了稱出14磅,先將14化成普通三制112,再改寫成1iii,方法如下: 112= | 110 | | | 1i | (+ | | ——————— | | 1iii | | 這就是說,我們應該把27這塊砝碼放砝碼盤,而把9、3、1三塊砝碼放稱物盤中:27-9-3-1=14 再看怎樣稱出35磅來,35=27+6+2=(1022)3=110i,所以應該把27、9這兩塊砝碼放砝碼盤,而把1磅這塊砝碼放稱物盤中。這樣我們完*了用四塊砝碼稱出40磅以下所有整數磅物體的問題。 該結論可以推廣到稱量過40磅的物體上去,這時,我們要再加塊81磅的砝碼,zui可稱量:1+3+9+27+81=121磅 顯然,如果有n塊三制砝碼,則zui可稱量的物品重量為: 1+3+3^2+3^3+...+3^(n-1)=(3^n-1)/2磅 不過用這種三制的方法還是過于繁瑣,我還是用老套——遞推方法。先必須有1磅,不然就無法稱量1磅的物品,所以我們得到了*塊砝碼:1磅。現在1磅的物品可以稱量了,再增加磅,2磅怎樣稱量呢?2=1+1,顯然還需要塊1磅的砝碼,但是如果我們要求每塊砝碼都盡量,那么增加塊1磅的砝碼就不符合要求了。因為我們也可以增加塊2磅的砝碼,而能夠直接稱量2磅的物品;還可以嗎?增加塊3磅的,正好滿足要求:1=1,2=3-1,3=3,4=1+3。我們看到:(1,1);(1,2);(1,3);都可以滿足稱量連續整數磅的物品,而其中(1,3)滿足砝碼盡量的要求。但是也不能任意,因為(1,4)不能稱量2磅的物品,所以3磅是可選的二塊砝碼中zui的個,如果不要求盡量,那么1,2,3都是可選的二塊砝碼。現在能稱量的zui重量是1+3=4磅,于這個數就必須再增加砝碼了,假設增加塊x磅的砝碼,則稱量 5磅=x-(1+3),求出三塊砝碼 x=5+4=9磅,現在能稱量從1到(1+3+9)=13磅的所有連續磅數的物品了,稱量 14磅=x-(1+3+9),x=14+13=27磅。這樣我們得到了4塊砝碼組(1,3,9,27)。 那么般情況是怎樣的呢?我們看到,若已經知道前幾塊砝碼重量各是a0,a1,...ak-1磅,則下塊砝碼的重量 ak 滿足公式:ak = 1+2(a0+a1+...+ak-1),但是也可以 ak < 1+2(a0+a1+...+ak-1),可是不能于,因為如果有ak > 1+2(a0+a1+...+ak-1),那么zui小不可稱量數1+(a0+a1+...+ak-1)就無法稱量了。那么如何確定a0,a1,...ak 呢?現要求尋找能夠稱量從1到 N磅的砝碼, 如果a是尋找到的zui塊砝碼,而 N = a + b,而 b是已經確定好的能夠稱量從1到 b磅的砝碼重量之和,那么應該滿足:a ≤1+2b =1+2(N-a)=2N+1-2a,所以有:a ≤(2N+1)/3 。如果用取整符號則有:a = [(2N+1)/3] 。這樣確定了a之后,對 b 繼續應用如上規則,即可確定全部砝碼。 我們來看幾個例子,N=75,[(2*75+1)/3]=50,75-50=25,[(2*25+1)/3]=17,25-17=8,[(2*8+1)/3]=5,8-5=3,[(2*3+1)/3]=2,3-2=1,所以確定出砝碼組是(1,2,5,17,50)。 再看,N=67,[(2*67+1)/3]=45,67-45=22,[(2*22+1)/3]=15,22-15=7,[(2*7+1)/3]=5,7-5=2,[(2*2+1)/3]=1,2-1=1,所以砝碼組為(45,15,5,1,1)。 N=83,[(2*83+1)/3]=55,83-55=28,[(2*28+1)/3]=19,28-19=9,[(2*9+1)/3]=6,9-6=3,[(2*3+1)/3]=2,3-2=1,所以砝碼組為:(55,19,6,2,1)。 我們再看看N=41怎樣確定砝碼組,[(2*41+1)/3]=27,41-27=14,[2*14+1]/3]=9,14-9=5,[(2*5+1)/3]=3,5-3=2,2=1+1,所以砝碼組為:(27,9,3,1,1)。恰好是在40磅的稱量法中再增加塊1磅的砝碼。
顯然若 3n-1 < 2N+1 ≤ 3n 則需要n塊砝碼. 不銹鋼砝碼稱重問題 *: 江曉 全統*:http://www.13srd.cn/ 鑄鐵砝碼 標定精度高; 鏈碼封閉儲藏,防塵、防腐、防潮效果好; 比實物校驗結構簡單、造低,比掛碼裝置更接近實際; 結構合理,操作方便; 占地面積小,系統安全可靠; 節省人力物力,工作效率高; 自動化程度高,更加方便、快捷、省力。 提升管理效率 降低能源消耗 不銹鋼砝碼 帶磁性:用馬氏體、鐵素體不銹鋼制作而成;不帶磁性:使用奧氏體不銹鋼所制作的。砝碼:主要生產E2級、F1級JF-1型無磁不銹鋼砝碼;1C18Ni9Ti奧氏體不銹鋼F1級、F2級 、M1級砝碼;M1級不銹鋼標準增砣、吊環式砝碼及張力夾砝碼等。其綜合技術指標均達到水平,獲家發明。2000年又與本系統合作生產了M1級鑄鐵砝碼。并為各傳感器廠.衡器廠.電子稱生產廠提供配重砝碼和砝碼。 標準砝碼等級 E2 等級砝碼:用于檢定傳遞F1 等級及其以下的砝碼。F1 等級砝碼:用于檢定傳遞F2 等級及其以下砝碼,F2 等級砝碼:用于檢定傳遞M1 等級.M12 等級及其以下的砝碼。M1 等級砝碼:用于檢定傳遞M2 等級.M23 等級及其以下的砝碼。M2 等級砝碼:用于檢定傳遞M3 等級砝碼.用于檢定相應的衡量儀器。M3 等級砝碼,用于檢定相應的衡量儀器,和與相應的衡量儀器配套使用。M12 等級和M23 等級砝碼:用于檢定相應的衡量儀器,和與相應的衡量儀器配套使用。
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