上次我们做了这样一道题:
一位商人有一个40磅的砝码,由于跌落在地而碎成4块。后来,称得每块碎片的重量都是整磅数,而且可以用这4块来称从1至40磅之间的任意整数磅的重物。
问:这4块砝码碎片各重多少?
最后,我们求出来是1、3、9、27。
并且用编程做了验证,看似这道题已经完美解决了,但其实不然。
大家有没有发现:1=3º,3=3¹,9=3²,27=3³
都是3的次方,这一切都是巧合吗?肯定不是!
现在想一下,4个正数a、b、c、d,互相之间可以+可以-,一共可以表示多少个正数?
这个题我们用2种方法解决。
方法一:
①4个正数中任取1个,有 种,1个数字有0个空格,只能+不能-,×1
②4个正数中任取2个,有 种,2个数字有1个空格,可以+可以-,×2
③4个正数中任取3个,有 种,3个数字有2个空格,可以+可以-,×2×2
④4个正数中任取4个,有 种,4个数字有3个空格,可以+可以-,×2×2×2
⑤那么,4个正数一共可以表示:
º¹²³ =40个正数(不管重复情况)
方法二:
①a、b、c、d任一数字都对应三种情况:要么+,要么-,要么无。
②0×a+0×b+0×c+0×d=0,这种情况不需要,去掉。
③结果有正、有负,呈现对称性,因此÷2,只取正。
= = =40
OK,根据方法一和方法二可以得到公式:
根据这个公式我们还可以推出更多的公式:
这里就不继续了,现在回归正题,发现了吗?
①这正好是等比数列求和公式:
②以下的2对应了+和-两种运算,说明了这道题为什么和3有关。
③推理一下,2的n次方之和可以写成下面这种形式,以下的1对应了+
因此,只用+,用1、2、4、8四个数字可以表示15以内的任何数字。
大家可以用二进制试一下。
0001 1
0010 2
0011 3
0100 4
0101 5
0110 6
0111 7
1000 8
1001 9
1010 10
1011 11
1100 12
1101 13
1110 14
1111 15
其中:
1→1
10→2
100→4
1000→8
1111→1+2+4+8=15
④在三进制中:
1→1
10→3
100→9
1000→27
1+3+9+27=40,而1+10+100+1000=1111
1111(三进制)=1×3³+1×3²+1×3+1=40(十进制)
因此,如果只用+和-,那么三进制对应的数字:
111以内可以用1、10、100的组合表示。
1111以内可以用1、10、100、1000的组合表示。
11111以内可以用1、10、100、1000、10000……
111111……
1111111……