假錢幣快出來
這是一個強調「做中學」、「做數學」及「察覺規律」的研究課題。本研究首先是由生活中獲得研究動機,然後藉以設計出的兩個操作實驗,希望知道在不同條件下,從硬幣堆中最快找出劣幣的方法與公式。
我們用最笨的方法:兩個實驗都要從硬幣個數 n=1開始進行,再逐次加1,並操作各種可能的狀況。過程中,我們透過討論,逐漸修改操作的技巧,知道如何分堆較省時;如何記錄較便捷。在累積一定的經驗後,我們獲得了一些關鍵的數據與規律,如:等比數列、臨界點、「最少次數」以及「快速獲得臨界點的方法」...等等。最後藉由這些關鍵的數據與規律,歸納出公式,再透過「數學歸納法」加以證明成功。
獲得及證明的公式如下:
1. n枚硬幣中有一枚劣幣,已知劣幣較輕。當 n= 3k 時,利用天平,最少須量測k次,才可以找出劣品。
2. n枚硬幣中有一枚劣幣,另提供足夠數量的完好備品。利用天平量測,當 n= (3k - 1)/2 時,最少須量測k次可找出劣幣,並知其輕重。