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1、第37講 對策問題
一、知識要點
同學們都熟悉“田忌與齊王賽馬”的故事,這個故事給我們的啟示是:田忌采用了“揚長避短”的策略,取得了勝利。
生活中的許多事物都蘊含著數(shù)學道理,人們在競賽和爭斗中總是玩游戲,大至體育比賽、軍事較量等,人們在競賽和爭斗中總是希望自己或自己的一方獲取勝利,這就要求參與競爭的雙方都要制定出自己的策略,這就是所謂“知己知彼,百戰(zhàn)不殆”。哪一方的策略更勝一籌,哪一方就會取得最終的勝利。
解決這類問題一般采用逆推法和歸納法。
二、精講精練
【例題1】兩個人做一個移火柴的游戲,比賽的規(guī)則是:兩人從一堆火柴中可輪流移走1至7根火柴,直到移盡為止。挨到誰移走最后一根
2、火柴就算誰輸。如果開始時有1000根火柴,首先移火柴的人在第一次移走多少根時才能在游戲中保證獲勝。
先移火柴的人要取勝,只要取走第999根火柴,即利用逆推法就可得到答案。
設(shè)先移的人為甲,后移的人為乙。甲要取勝只要取走第999根火柴。因此,只要取到第991根就可以了(如乙取1根甲就取7根;如乙取2根甲就取6根。依次類推,甲取的與乙取的之和為8根火柴)。由此繼續(xù)推下去,甲只要取第983根,第975根,……第7根就能保證獲勝。
所以,先移火柴的人要保證獲勝,第一次應移走7根火柴。
練習1:
1、一堆火柴40根,甲、乙兩人輪流去拿,誰拿到最后一根誰勝。每人每次可以拿1至3根,不許不拿,
3、乙讓甲先拿。問:誰能一定取勝?他要取勝應采取什么策略?
2、兩人輪流報數(shù),規(guī)定每次報的數(shù)都是不超過8的自然數(shù),把兩人報的數(shù)累加起來,誰先報到88,誰就獲勝。問:先報數(shù)者有必勝的策略嗎?
3、把1994個空格排成一排,第一格中放一枚棋子,甲、乙兩人輪流移動棋子,每人每次可后移1格、2格、3格,誰先移到最后一格誰勝。先移者確保獲勝的方法是什么?
【例題2】有1987粒棋子。甲、乙兩人分別輪流取棋子,每次最少取1粒,最多取4粒,不能不取,取到最后一粒的為勝者?,F(xiàn)在兩人通過抽簽決定誰先取。你認為先取的能勝,還是后取的能勝?怎樣取法才能取勝?
從結(jié)局開始,倒推上去
4、。不妨設(shè)甲先取,乙后取,剩下1至4粒,甲可以一次拿完。如果剩下5粒棋子,則甲不能一次拿完,乙勝。因此甲想取勝,只要在某一時刻留下5粒棋子就行了。不妨設(shè)甲先取,則甲能取勝。甲第一次取2粒,以后無論乙拿幾粒,甲只要使自己的粒數(shù)與乙拿的粒數(shù)之和正好等于5,這樣,每一輪后,剩下的棋子粒數(shù)總是5的倍數(shù),最后總能留下5粒棋子,因此,甲先取必勝。
練習2:
1、甲、乙兩人輪流從1993粒棋子中取走1粒或2?;?粒,誰取到最后一粒的是勝利者,你認為先取的能獲勝,還是后取的能獲勝,應采取什么策略?
2、有1997根火柴,甲、乙兩人輪流取火柴,每人每次可取1至10根,誰能取到最后一根誰為勝利者,甲先取,乙后
5、取。甲有獲勝的可能嗎?取勝的策略是什么?
3、盒子里有47粒珠子,兩人輪流取,每次最多取5粒,最少取1粒,誰最先把盒子的珠子取完,誰就勝利,小明和小紅來玩這個取珠子的游戲,先名先、小紅后,誰勝?取勝的策略是什么?
【例題3】在黑板上寫有999個數(shù):2,3,4,……,1000。甲、乙兩人輪流擦去黑板上的一個數(shù)(甲先擦,乙后擦),如果最后剩下的兩個數(shù)互質(zhì),則甲勝,否則乙勝。誰必勝?必勝的策略是什么?
甲先擦去1000,剩下的998個數(shù),分為499個數(shù)對:(2,3),(4,5),(6,7),……(998,999)??梢娒恳粚?shù)中的兩個數(shù)互質(zhì)。如果乙擦去某一對中的
6、一個,甲則接著擦去這對中的另一個,這樣乙、甲輪流去擦,總是一對數(shù)、一對數(shù)地擦,最后剩下的一對數(shù)必互質(zhì)。所以,甲必勝。
練習3:
1、甲、乙兩人輪流從分別寫有1,2,3,……,99的99張卡片中任意取走一張,先取卡的人能否保證在他取走的第97張卡片時,使剩下的兩張卡片上的數(shù)一個是奇數(shù),一個是偶數(shù)?
2、兩個人進行如下游戲,即兩個人輪流從數(shù)列1,2,3,……,100,101勾去九個數(shù)。經(jīng)過這樣的11次刪除后,還剩下兩個數(shù)。如果這兩個數(shù)的差是55,這時判第一個勾數(shù)的人獲勝。問第一個勾數(shù)的人能否獲勝?獲勝的策略是什么?
3、在黑板上寫n—1(n>3)個數(shù):2,3,4,…
7、…,n。甲、乙兩人輪流在黑板上擦去一個數(shù)。如果最后剩下的兩個數(shù)互質(zhì),則乙勝,否則甲勝。N分別取什么值時:(1)甲必勝?(2)乙必勝?必勝的策略是什么?
【例題4】甲、乙兩人輪流在黑板上寫下不超過10的自然數(shù),規(guī)定禁止在黑板上寫已寫過的數(shù)的約數(shù),最后不能寫的人為失敗者。如果甲第一個寫,誰一定獲勝?寫出一種獲勝的方法。
這里關(guān)鍵是第一次寫什么數(shù),總共只有10個數(shù),可通過歸納試驗。
甲不能寫1,否則乙寫6,乙可獲勝;甲不能寫3,5,7,否則乙寫8,乙可獲勝;甲不能寫4,9,10,否則乙寫6,乙可獲勝。因此,甲先寫6或8,才有可能獲勝。
甲可以獲勝。如甲寫6,去掉6的約數(shù)1,2,3
8、,6,乙只能寫4,5,7,8,9,10這六個數(shù)中的一個,將這六個數(shù)分成(4,5),(7,9),(8,10)三組,當乙寫某組中的一個數(shù),甲就寫另一個數(shù),甲就能獲勝。
練習4:
1、甲、乙兩人輪流在黑板上寫上不超過14的自然數(shù)。書寫規(guī)則是:不允許寫黑板上已寫過的數(shù)的約數(shù),輪到書寫人無法再寫時就是輸者?,F(xiàn)甲先寫,乙后寫,誰能獲勝?應采取什么對策?
2、甲、乙兩人輪流從分別寫有3,4,5,……,11的9張卡片中任意取走一張,規(guī)定取卡人不能取已取過的數(shù)的倍數(shù),輪到誰無法再取時,誰就輸。現(xiàn)甲先取,乙后取,甲能否必然獲繩?應采取的對策是什么?
3、甲、乙兩人輪流在2004粒棋子中取走
9、1粒,3粒,5粒或7粒棋子。甲先取,乙后取,取到最后一粒棋子者為勝者。甲、乙兩人誰能獲勝?
【例題5】有一個3×3的棋盤以及9張大小為一個方格的卡片如圖37-1所示,9張卡片分別寫有:1,3,4,5,6,7,8,9,10這幾個數(shù)。小兵和小強兩人做游戲,輪流取一張卡片放在9格中的一格,小兵計算上、下兩行6個數(shù)的和;小強計算左、右兩列6個數(shù)的和,和數(shù)大的一方取勝。小兵一定能取勝嗎?
如圖37-1所示,由于4個角的數(shù)是兩人共有的,因而和數(shù)的大小只與放在
A,B,C,D這4個格中的數(shù)有關(guān)。
小兵要獲勝,必須采取如下策略,盡可能把大數(shù)填入A或C格,盡可能將
小數(shù)填入B格或D格。
10、
由于1+10<3+9,即B+D<A+C,小兵應先將1放在B格,如小強把10放進D格,
小兵再把9放進A格,這時不論小強怎么做,C格中一定是大于或等于3的數(shù),因而小兵獲勝。如小強把3放進A格,小兵只需將9放到C格,小兵也一定獲勝。
練習5:
1、在5×5的棋盤的右上角放一枚棋子,每一步只能向左、想下或向左下對角線走一格。兩人交替走,誰為勝者。必勝的策略是什么?
2、甲、乙兩人輪流往一個圓桌面上放同樣大小的硬幣,規(guī)則是每人每次只能放一枚,硬幣不能重疊,誰放完最后一枚硬幣而使對方再無處可放,誰就獲勝。如果甲先放,那么他怎樣才能取勝?
3、兩人輪流在3×3的方格中畫“√”和“×”,規(guī)定每人每次至少畫一格,至多畫三格,所有的格畫滿后,誰畫的符號總數(shù)為偶數(shù),誰就獲勝。誰有獲勝的策略?