數學手抄報內容:巧斷金鍊

8=1+1+2+4

9=1+1+2+5

10=1+1+3+5

11=1+1+3+6

12=1+2+3+6

13=1+2+3+7

14=1+2+4+7

15=1+2+4+8

對於上面的格羅麗亞太太的79節金項鍊,79+1=80,80/2=40,所以最大的一節就是40節,79-40=39,39+1=40,40/2=20,所以第二大的一節就是20節,39-20=19,19+1=20,20/2=10,第三大的一節是10節,19-10=9,9+1=10,10/2=5,又找到了一節是5,9-5=4,4的表示法如上已經列出來了:4=1+1+2.最後得到79節的金項鍊的分割法:1,1,2,5,10,20,40.過去我也碰到過一道類似的題,是23節金項鍊,也能夠很容易地解決:23+1=24,24/2=12;23-12=11,11=1+1+3+6;所以23的分割法為:1,1,3,6,12.顯然,對於2k-1類型的數,用這裡的辦法與用二進制記數法得出的結果是一致的.

從上面所列出的拆分法可以看出,如果2k=

可以用數學歸納法很容易地證明這是正確的.那么還有沒有比這更少的分割法呢?可以證明沒有了.從我們的分析方法中可以看出,這是一個構造性的推理過程,假如還有比這更少的分割法,那么相當於在表達式n=a0+a1+a2+...+ak.中進行了某些組合,比如將a1+a2合併成新的a1,那么原來的有些組合就表示不出來了,例如a0+a2,就沒有辦法組合了.當然,一個數的拆分不是唯一的,前面的23節金鍊還可以分成1,2,3,6,11.你可以試試,這種分割法照樣能滿足要求.前面的分析中也可以把(n-1)/2留下來作為最大的節數,但是這樣分出來的節數就不一定都是最少的了,例如把15這樣分割,會得到:1,1,2,4,7.雖然能夠滿足付房費的要求,但是就不是最優解了.最後總結一下,把前面的算法過程公式化可以得到:

k-1r-1k-1

n=(n+c0)/2+∑{[n-∑cs2s+cr2r]/2r+1}+[n-∑cr2r]/2k

r=1s=0r=0

其中c0,c1,...ck-1等等是1或是0取決於每一步得出的數的奇偶性.其實最後一項等於1,這樣可以得出:

k-1

n-2k=∑cr2r

r=0

a0=(n+c0)/2

i-1

ai=[n-∑cs2s+ci2i]/2i+11(i=1,2,3,...k-1)

s=0

ak=1

當然,編成電腦程式還是用遞歸程式比較簡單.這裡列出這些公式是為了保留存照。