litaoye 发表于 2010-7-15 18:54:45

同事想出了一个3,3,2的分法,状态也是划分为10,9,9,也是可行的方法

hujunhua 发表于 2010-7-15 19:02:15

实际的天平,对称5进制可充分利用吗?

3次是不可能达到的。因为$C_8^2>3^3$. 但是估计如果题目改成13个球中两个轻球,4次应该是达不大的mathe 发表于 2010-7-7 08:45

把问题改变一下:

实际的天平,横臂并非只是一根扁担,而是一个十字架,下垂还比较长,起平衡补偿作用(如图)。不平衡没这种机构补偿的话,天平就一倾到底了,既影响称量操作,又容易损坏刀刃。

为了天平的灵敏度,这个补偿矩是不能太大的。假定咱们天平的补偿矩专门设计的,1个轻球的亏欠刚好可以使平倾斜10度,2个倾斜20度,这个角差从补偿杆的摆幅是足以识别的。 那么,8球和13球各需要多少次呢?

hujunhua 发表于 2010-7-15 19:26:21

机械式分析天平一般是阻尼电光天平,既要补偿差重,又要提高灵敏度,微小的倾斜通过光路放大了很多倍,比楼说的更易识读。

qianyb 发表于 2010-7-16 07:31:56

22# hujunhua
根据信息论C_8^2=28<3^4,C_13^2=78<3^4
8和13只要三次吧

hujunhua 发表于 2010-7-16 09:57:41

RE: 8球中有2个轻球,编码法

用对称编码,8个球标为-4,-3,-2,-1,1,2,3,4号,并将编号转译为对称三进制的两位数(-1用i代替):
1=01,-1=0i
2=1i,-2=i1
3=10,-3=i0
4=11, -4=ii
对于28种组合,直接取其两个球的编码按对称9进制编码,如ID(1,2)=12或者21,再译成对称三进制的4位数,也就是将两个号码的对称三进数拼接。例如ID(1,2)=12或者21=011i或者1i01.组合编码的位从左到右记为b_1,b_2,b_3,b_4
由于组合需要4位编码,所以我们按4次来称,为了使每次称量容纳最多的组合,从而使4次称量能包含全部组合,每次都称全部球,左右各4个球。球的分组记为(L_1,R_1), (L_2,R_2), (L_3,R_3), (L_4,R_4),L--左边,R--右边。分组规则如下:对于组合A,

当b_n=1,则A∈L_n
当b_n=i,则A∈R_n
当b_n=0,则A分属L_n和R_n

称量的结果,左边轻记为1,右边轻记为i,平衡则记为0。四次称完得到记录b_1b_2b_3b_4,当作4位的对称三进数转译成2位的对称9进数,按位就是两个轻球的编号。

问题是:这样的分组办得到吗,会不会有冲突?如果每种组合都是唯一编码,那是要冲突的。好在每种组合有两种排列,对应两种编码可供选择,使得分组的存在成为可能。但在4次称量分组中应该一致地按一种编码作安排。谁来试安排一下?共是2^28种选择,有点多,需要电脑编程吧

hujunhua 发表于 2010-7-16 17:21:17

试了一下,不用电脑排,手工就可了。结果发现排不出来,冲突。

每个组合恰好两个4位三进数编码,变换关系是b1--b3互换,b2--b4互换。如果一个组合的b1=b3=1(or i),那么不论按哪个编码,它都必须出现L1和L3(or R1和R3)。同样,若b2=b4=1(or i), 那么它都必须出现L2和L4(or R2和R4)。这就可以在选择编码之前确定很多球的部分组位。结果就发现与余下的编码有冲突。

litaoye 发表于 2010-7-19 11:34:17

恩,这类信息论相关的问题,确实都可以转化为编码问题。
多想了一下大概10个球,2个轻的也可以4次搞定。一直希望能够用程序来解决这类天平称球的问题,不过试过2次都没有成功,需要手工介入,设定不少条件才能求解,适用范围很小,不知有谁对这方面研究的比较深,讲解一下。

wayne 发表于 2010-7-19 11:41:45

22# hujunhua


这个补偿杆跟 平杆秤的秤砣的作用是一致的,也就是说这个跟精确测量没什么差别。
===================
最多能用到三进制

hujunhua 发表于 2010-7-19 20:07:49

我试过k次可以区分n个球(2轻),n的范围:
1次:3球
2次:4球
3次:5~7球
4次:8~11球(也就是说,主题帖给的8球是下界,所以显得比较宽松,不成问题)
5次:12球~?

关于这个问题,需要解决一个过渡问题:两筐球,每筐n个各有一轻球,此外一旁还有很多标准球(实际情况往往如此),问需要称几次可以找出两个轻球。

hujunhua 发表于 2010-7-19 20:18:29

这个问题,且称为“n球2轻”问题,既不是单纯的三进制,也不是单纯的二进制,究竟如何编码还没摸清楚。
设第k次可以将未知球缩减为n_k个(并记n_0=n),三进制是基于n_{k+1}=ceiling(n_k/3),二进制是基于n_{k+1}=ceiling(n_k/2)。但在“n球2轻”问题中,这两式都不能一贯地成立。
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