1.当多个相同外观的小球中掺入了一个较轻的小球时,如何用一个没有刻度的简易天平迅速找出较轻的小球?
分析:如上图所示,球可以放在三个位置:天平两端(A和B)以及C处。(为了利用天平的特性,需满足A球数=B球数)
(1)当有3个球时,我们在三个位置上各放1个球,
若A高B低,则A处的球是目标球;
若B高A低,则B处的球是目标球;
若A与B保持水平,则C处是目标球。
因此3个球只需称1次。
(2)由第一步可知,只要把所有球分为三个等分,每称一次就可以排除掉2/3的球。剩下的1/3的球继续分成3等分,继续排除……
也就是说每次把球分为3部分,可以分几次就称几次。
例1:9个球分为3个3,称第1次,排除6个,还剩下3个;3分为3个1,称第2次,再排除2个,就可以确定较轻的小球了。
例2:27个球分为3个9,称一次可排除18个,剩下9个由例1知9个要分两次,即称两次,所以27个球一共称3次就可以找出较轻的小球。
(3)如果球不是3的倍数,不能分成3等分怎么办?
找比球数大的最近的3的倍数,按照这个数3等分,A和B照数放,其余的放C处。A、B、C三个位置的球,每称一次都是排除掉两个位置的球;剩下的球仍然按照以上方法来找就可以了。
例1:16个球,先找比16大的3的倍数为18。3等分的话每处放6个,即A、B各6个,其余的4个放C处。
称第1次:
若A和B倾钭,则将较高处的6个,分为3个2,称第2次,还剩下2个再称1次就找到较轻的小球了,共3次;
若A和B水平,则较轻的小球在C处,天平两端各放2个,称第二次排除2个,剩下2个再称一次就找到较轻小球了,也是共称3次。