补7 天平称重(找次品)
补7.1 考情与识别信号
考情:策略与逻辑交叉考点,行测偶考,通常 1 题。核心是三分法与 3^k 上界。
识别信号:天平称、次品、轻了/重了、至少称几次才能保证找出。
补7.2 核心公式与结论
情形一:已知次品偏轻(或偏重)
- 每次把物品尽量 均分三组,称两组:
- 平衡 → 次品在第三组
- 不平衡 → 次品在较轻(或较重)那组
- 一次称量可把范围缩到 1/3
- 最少次数
即找到最小 k 使 3^k ≥ N。
| N 范围 | 最少次数 k |
|---|---|
| 1~3 | 1 |
| 4~9 | 2 |
| 10~27 | 3 |
| 28~81 | 4 |
情形二:不知次品偏轻还是偏重(仅知有 1 个异常)
- 经典结论:12 个零件,3 次可保证找出并判定轻重
- 一般上界更紧,公考若出现默认考「12 个、3 次」或「已知偏轻」两类
补7.3 解题步骤
- 定情形:已知轻/重,还是未知。
- 看 N 与 3 的幂:
3、9、27…边界要敏感。 - 三分构造:均分三组,称两组。
- 答「保证」次数:取
⌈log₃ N⌉,不是「运气好一次」。
补7.4 例题精讲
例7 天平称重
有 9 瓶胶囊,其中 1 瓶被污染略轻,其余 8 瓶同样重。用天平(无法码)至少要称几次,才能保证找出那瓶较轻的?
【解析】
- 已知偏轻 → 三分法。
N = 9,3² = 9 ≥ 9,k = 2。- 具体方案:
- 第 1 次:分三组各 3 瓶,任称两组。
- 平衡 → 轻的在未称的 3 瓶
- 不平衡 → 轻的在翘起(较轻)的 3 瓶
- 第 2 次:从可疑的 3 瓶中任取 2 瓶对称。
- 平衡 → 第 3 瓶是轻的
- 不平衡 → 翘起的那瓶是轻的
- 第 1 次:分三组各 3 瓶,任称两组。
2 次即可保证。
【点睛】
- 口诀:「均分三份,称二定一;次数 log 以三。」
- N = 3^k 时,恰好 k 次且每步必须均分。
- 「至少…保证」问的是 最坏情况,不是平均或最好情况。
补7.5 易错警示
- 「至少 2 次」与「保证 2 次」:保证是上界策略,运气好可能 1 次就出,但不能算。
- N=9 称 3 次:多余;9 = 3²,2 次够。
- 对称比较的是「组」不是「个」:一次天平两盘可放多个。
- 未知轻重:不能简单套
⌈log₃ N⌉,12 个的「3 次保证」是特例结论。
补7.6 自测练习
自测 1 27 枚金币中有 1 枚略轻,至少称几次保证找出?
自测 2 10 个零件中 1 个偏重,至少称几次保证找出?
自测 1:3³ = 27,k = 3 次。
自测 2:3² = 9 < 10 ≤ 27 = 3³,k = 3 次。