森棚教官數學題-撿礦石

文/游森棚

阿冠在地球科學野外採集課程中,帶著三個袋子到野外撿礦石;他自己認定 「一套」 是指分成 1,2,4個的七個礦石。

每湊齊一套, 他就把這七個礦石往袋子裡放。
但是 1,2,4 分別要放到不同的袋子中,這樣叫做「放一套」,而他發現放三套,就可以讓三個袋子的礦石數目一樣:
(1,2,4) + (4,1,2) + (2,4,1) = (7,7,7)

而且如果只放一套或兩套,則不可能讓三個袋子的礦石數一樣。

換言之,阿冠有三個袋子,若要求放三套才能讓各袋礦石數相同,那把1,2,4 稱為一套就可以辦到。
(注意:若阿冠把 1,2,3 稱為一套是不對的,雖然有 (1,2,3) + (2,3,1) + (3,1,2) = (6,6,6),但是其實放兩套就可以讓礦石數相同了: (1,2,3) + (3,2,1) = (4,4,4)。)

另外,小誼則有四個袋子,但她希望放兩套就能讓礦石數相同,那她可以把10個礦石按1,2,3,4 分稱為一套,因為這樣有 (1,2,3,4) + (4,3,2,1) = (5,5,5,5),而且只放一套顯然不能成功。

1.如果阿冠有四個袋子,而且希望放三套才能讓礦石數相同,請說明將 1,3,4,4稱為一套是可行的。

2.上題的 1,3,4,4 中一套有 1 + 3 + 4 + 4 = 12 個。你能不能設計出個數更少的一套?

3.承上,1,3,4,4中有相同的數字。你能不能設計出四個數字都不一樣的一套?

4.如果小誼有七個袋子,而且希望一直要到放進第五套,才能讓各袋礦石數相同,有沒有可能?如果不可能,為什麼?如果可能,一套礦石最少有幾個?要怎麼分?







游森棚
國立臺灣師範大學數學系教授