现有天平及重量为1、2、4、10的砝码各一个。每一步,我们选取任意一个砝码,将其放在天平的左边或者右边,直至所有砝码放到天平的两边,但在放的过程中发现天平的指针不会偏向分度盘的右边。求这样的放法数。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先比较每个较大砝码与全部较小砝码的总重,判断前缀平衡究竟由谁决定。
再从放置顺序中删去最小砝码,考虑它插回不同位置时左右各有几种合法选择;这种双射比直接枚举全部顺序与方向更短。
按题意固定不允许右侧较重。四个重量具有“每个较大重量大于全部更小重量之和”的性质,故放置过程中左右差的符号总由已放的最大砝码所在侧决定。设有个满足此性质的砝码时合法过程数为。从任一去掉最小砝码后的合法过程恢复:若最小砝码放在最前,只能置左;若插在其他个时刻之一,左右任取,都不会改变已有较大砝码决定的符号。反之删除最小砝码不会改变任何已有较大砝码时的合法性。因此,。所求。
只有两个较轻砝码时,若先放最小者只能置于允许的一边,随后较大者也只能置同边;若先放较大者,后放最小者左右均可,共3种。这与递推的第一步相合。无论最小砝码插在哪个非首位置,已有最大重量仍严格压过其他已放小重量之和,合法性不会因插入而改变。
超递增重量使前缀符号由当前最大项决定,复杂的称量限制便化成顺序中的结构条件。删去最小者后要证明过程仍合法,插回时也要逐类说明合法且唯一恢复,才能把递推当作计数双射。
需发现左右差由当前最大砝码决定并证明可逆插入
已记下,谢谢!