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这非常难的数学问题可以拯救你的生命

2016年11月6日16:23 未解之谜网

最有价值的数学问题刚开始看起来非常简单,当你试过并理解它们,然后用熟练的方法解答它们时会变得非常棘手,但是最著名的约瑟夫问题(Josephus problem)点出了这三种情形,就像在Numberphile下面的影片所示。

这个问题的名字来自第一世纪犹太人学者Titus Flavius Josephus。

故事说,他和其他40名犹太军人一起被入侵的罗马军人包围,想像在权力游戏中的场景,当拉姆斯波顿用围成一个圆圈设下陷阱,将琼恩雪诺的军队包围,并开始进攻。

比起放弃投降,这些军人宁愿集体自杀,但是是透过互杀而不是自杀,以避免有人在最后一刻改变心意,他们围成一圈坐着,第一个军人会杀死他左边的人,下一个活着的军人也可以杀他左边的人,依此类推。

当屠杀的循环再次回到原点,下个过程中只剩下少数的人重复循环,最终,活下来的军人将被自己的剑刺穿。

约瑟夫的问题是,他渴望生甚于死,但他不想让其他的军人知道这个秘密,所以他要把他自己放在圆圈的哪里才能是最后存活的人呢?

答案是:第19个位置,但是你要如何得到这个数字,而且你要如何计算出不同数量的军人,这确实是相当有趣的问题,就像威斯康辛大学麦迪逊分校的Daniel Eramn所拍摄的影片中说明的。

第一次轮的循环时,很明显地,每个人站在偶数号码位置的人都会得到可怕的结局,所以假如你想要生存下来,第一件事就是得到奇数号码的位置。

但是当圆圈回归原点时,会有新的一组人又获得了致命的双数号码。

下一个要注意的是假如军人选的数字是2的倍数(如1,2,4,8,16,32,64等等)。然后坐的位置是第一个位置,开始杀戮的起点1。

想想看,如果是两个人,1杀2,如果是4个人,1杀2,3杀4,然后1杀3,不管是2的多少倍,因为1号永远重覆这个循环。

当每执行完一轮之后,你又重新回到另一个2的倍数,而1号军人又再一次安全,直到他是唯一存活的人,这个循环每次执行都会将人数减半。

计算2的倍数是整个问题的关键,如你在影片中所看到的,计算出多少额外的人需要和最接近2的倍数的数字相比较,然后算出可以救命的方法。

在最后的公式中,这个额外的数字被标记为“I”,而且所在的位置是(2xI)+1。

换句话说,无论开始的时候有多少人,你都要确保你在第1个位置,当圆圈缩小到2的倍数时,像16或32,你要将I重复,因为其他的军人都被杀了。

所以约瑟夫需要坐在第19个位置,32是我们最接近最低的2的倍数,这里有9个额外的人,而(2×9)+1是19,约瑟夫是这个关键的数字1,当圆圈开始转换为2的倍数时,在这里是32,所以说他会一直是1号,直到其他人都被杀了,这是依据我们所知的情况所计算出来的。

下面的影片比我们解释得更清楚,而且增加了一个聪明的2进位的花招去计算,试着去记住这些规则,当下次你面临一个集体自杀的情形,也许可以救你一命。

(必须)

(必须,保密)

阿狸1 阿狸2 阿狸3 阿狸4 阿狸5 阿狸6 阿狸7 阿狸8 阿狸9 阿狸10 阿狸11 阿狸12 阿狸13 阿狸14 阿狸15 阿狸16 阿狸17 阿狸18

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