谜题一:标签全错
桌上有三个封闭盒子,分别装苹果、橙子,或苹果与橙子混合。盒外标签写着“苹果”“橙子”“混合”,但已知三个标签全部贴错。允许从一个盒子抽出一件水果查看,不看盒内其他东西,问如何确定三盒内容。题目假设每盒标签对应的内容恰好是三种配置各一种,且抽出的水果确实来自该盒。
关键不是随便挑一盒,而是从标为“混合”的盒子抽取。因为标签全错,这盒不可能真是混合,只可能全苹果或全橙子。抽出苹果,就知道它是苹果盒;抽出橙子,就知道它是橙子盒。一个观察结果立刻确定第一盒,剩下两盒再用“标签全错”和内容不重复推出来。
按分支推完三盒
若“混合”标签盒抽出苹果,那么这盒只能是苹果专盒。标着“苹果”的盒子不能是苹果专盒,也不能沿用自己错标签,因此它只能是混合盒;最后标着“橙子”的盒子就是橙子专盒。每一步都利用了标签错误和三种配置各一份这两个条件。
若从“混合”标签盒抽出橙子,推理对称:该盒是橙子专盒;标着“橙子”的盒不能真装橙子,又不能是已确定的橙子盒,所以它必须装混合;标着“苹果”的盒便是苹果专盒。两种分支都只需抽一次,标签全错保证了抽样盒不会是混合,避免一次抽样遇到哪种水果都无法判断。
谜题二:九球中一球较轻
现在有九个外观相同的球,其中恰有一个较轻,其余八个等重。使用无砝码的双盘天平,要求找出较轻球,且天平每次只给出左轻、右轻或平衡三种结果。把球分成三组,每组3个,先把第一组和第二组放上天平。
若两边平衡,较轻球在未称的第三组;若不平衡,较轻球在天平较轻的一侧那组三球。第一称结束后,无论结果如何,可疑范围都从九球缩小到三球。这个结论依赖“恰有一个球较轻”这一已知条件;若可能有球更重或有多个异常球,判断过程必须另行设计。
第二称完成定位
从三枚可疑球中任取两枚,分别放在天平两边。若平衡,剩下未称的一枚较轻;若不平衡,较轻的一边球就是答案。于是最坏情况只需两次称量。第一次把范围缩到三枚,第二次在三枚中找出目标,分组设计利用了天平的三种结果,而非逐个比较。
也可以把过程画成决策树:第一称的平衡分支通向第三组,不平衡分支通向较轻盘一侧;每条分支再执行相同的二对一称量。这样能检查所有可能情况都覆盖到,也能看清为什么两次足够。九个候选对象经两次三结果称量可区分的结果数最多为3²=9,与目标数量相同。
答案依赖哪些假设
两题都不是性格测验,也不提供智商分数。水果题默认标签全部错误、三种盒型一一对应,并且抽到的水果可辨认;如果标签只部分错误,策略不一定成立。球题默认天平可靠、球之间除重量外不可区分,而且恰有一个球更轻。把假设写清楚,才知道推理在哪种情况下成立。
练习时可先隐藏答案,只读条件并记录每一步排除的可能性。若得出结果,可以反向代回所有条件验证:盒子内容与标签均不冲突;轻球称量路径在平衡和不平衡分支都唯一。逻辑谜题的乐趣来自可复查的推理链,不需要把答题速度或一次答错解释为个人能力标签。