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在数学广角中,找次品问题通常涉及通过天平称重找出重量异常的物品(如次品)。以下是核心方法和步骤的总结:
一、基本方法:三分法
将待测物品尽量平均分成3份。若不能整除,使多的一份与少的一份相差1(如7个物品分为2、2、3)。
首次称重
- 将天平左右两边各放1份,若平衡,则次品在未称的那一份中;
- 若不平衡,次品在翘起的那一份中。
递归称量
- 对含有次品的那一份重复上述步骤,直至找到次品。
二、示例分析
3个物品
- 称重1次即可确定次品(轻/重)。
5个物品
- 分为2、2、1三组:
- 称重2组(2个对2个),若平衡,次品为未称的1个;
- 若不平衡,次品在轻的2个中,再称1次即可确定。
9个物品
- 分为3、3、3三组:
- 称重2组(3个对3个),若平衡,次品在未称的3个中;
- 若不平衡,次品在轻的3个中,再称1次即可确定。
三、规律总结
物品数与称量次数: $3^n leq$ 物品数 $< 3^{n+1}$ 时,至少需称量 $n$ 次; 例如: - 27个物品需称3次($3^3 = 27$); - 10个物品需称3次($3^2 = 9< 10 < 27$)。 四、注意事项 优化策略
若物品数接近3的幂次方,效率更高;
实际操作中,可通过排除法减少称量次数。
特殊情况:
若次品是唯一一个未称的物品(如9个物品中剩余1个),可直接确定。
通过上述方法,可系统化地利用天平平衡原理,以最少的称量次数找出次品。