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一个著名的毒酒问题

时间:2023-03-26 17:30:53 Python

有1000桶酒,其中一桶中毒了。一旦食用,1周后会发生中毒。现在我们用小老鼠做实验,需要1周后找出那桶毒酒,问至少需要多少只老鼠。(老鼠越少越好,时间越快越好)方法一:类比一只老鼠(①):喝一留一,最多测试2桶酒①+O=2两只老鼠(①)和②):两只老鼠每只喝一桶,然后一起喝同一桶,最后不喝剩下的那桶,最多可以测试4桶酒①+②+①②+〇=4三只老鼠(①、②、③):三只每只老鼠喝一桶,两对喝三桶,三只一起喝一桶,最后剩下的一桶不喝。最多要测试8桶酒①+②+③+①②+①③+②③+①②③+Ο=8以此类推,求规律——每n只老鼠,可测试的酒桶数满足:$$∑=1+n+C{_n^2}+C{_n^3}+...+C{_n^n}$$根据二项式展开定理:$$(a+b)^n=C(n,0)a^n+C(n,1)a^{n-1}b+...+C(n,i)a^{n-i}b^i+...+C(n,n)b^n$$上面的结果等价于:2^n,所以可以知道,当小白鼠的数量n满足:2^n>=1000时,就可以满足条件。可以得出n>=10,即最小为10。方法二:二元表示小鼠在饮酒后有两种状态:死(0)和活(1)。所以10只老鼠可以代表2到10次方的状态(即1024)。2^0表示2的零次方。2^8表示2的8次方。有10只老鼠,编号为2^0、2^1、2^2、2^3、2^4、2^5、2^6、2^7、2^8、2^9。有1000桶编号为1、2、3的酒。直到1000。任意一桶酒的编号都可以分解成2的幂和的形式,且唯一。例如:第九桶酒9=2^0+2^3(那么我们让编号为2^0和2^3的两只老鼠喝下这桶酒)最后我们只需要看哪只老鼠死了你就会知道是哪一桶酒出了问题。(把死老鼠的个数加起来就是桶的个数)比如:如果最后第三、七、八只老鼠死了,那么就是0011000100,换算成十进制为196,即,196桶酒中毒。如果第3、10只老鼠死了,即:1000000100,换算成2^2+2^9=4+512=516桶酒有毒