Для решения задачи о проверке правильности маркировки гирь с помощью двух взвешиваний на чашечных весах, рассмотрим следующий план:
- Обозначим гири как ( G_1, G_2, G_3, G_4, G_5, G_6 ), где ( G_i ) — это гиря с массой ( i ) граммов.
- Поскольку одна маркировка ошибочна, мы знаем, что одна из гирь не соответствует своей маркировке, а остальные гири могут быть правильными.
Шаг 1: Первое взвешивание
Разделим гири на две группы по три гири:
- Группа A: ( G_1, G_2, G_3 )
- Группа B: ( G_4, G_5, G_6 )
Сравним массы этих двух групп на весах.
Возможные результаты взвешивания:
Группа A равна группе B:
В этом случае, если сумма масс в каждой группе одинакова, то сумма масс гирь в каждой группе будет равна ( 1+2+3 = 4+5+6 = 6 ). Это возможно только в случае, если в обеих группах гири верно промаркированы, либо если ошибки в маркировке нивелируют друг друга, что маловероятно. Но для полной уверенности нужно второе взвешивание.
Группа A легче группы B:
В этом случае, ошибка может быть в том, что в группе A одна гиря легче, чем её маркировка, либо в группе B одна гиря тяжелее.
Группа A тяжелее группы B:
В этом случае, ошибка может быть в том, что в группе A одна гиря тяжелее, чем её маркировка, либо в группе B одна гиря легче.
Шаг 2: Второе взвешивание
Теперь рассмотрим два случая отдельно:
Случай 1: Группа A равна группе B
Перемешаем гири и снова разделим на две группы:
- Группа C: ( G_1, G_4, G_6 )
- Группа D: ( G_2, G_3, G_5 )
Сравним массы групп C и D.
Группа C равна группе D:
Если баланс сохраняется, это означает, что все гири действительно верно маркированы.
Группа C легче/тяжелее группы D:
Значит, ошибка в маркировке присутствует. Тогда, зная, что изначально баланс был, мы определяем, что ошибка произошла в одной из гирь, и можем более точно определить, какая гиря неверно маркирована.
Случай 2: Группа A легче или тяжелее группы B
Допустим, что Группа A легче. Тогда:
- Проведем взвешивание, взяв по одной гире из каждой группы:
- Гиря 1 из группы A и гиря 4 из группы B.
- Гиря 2 из группы A и гиря 5 из группы B.
- Гиря 3 из группы A и гиря 6 из группы B.
Если вес одной из пар окажется неравным, то это подскажет, какая именно гиря неправильно маркирована.
Пример:
Если сравнить ( G_1 ) и ( G_4 ) и весы покажут неравенство, значит одна из этих гирь ошибочно маркирована. Если нет, проверяем следующую пару и так далее.
Вывод:
С помощью двух взвешиваний мы определяем:
- Если первая группа равна второй, и затем третья группа равна четвертой, то все гири верно маркированы.
- Если первая группа не равна второй, то проводим взвешивание пар гирь из разных групп для точного выявления ошибки.
Так, мы с высокой вероятностью точно определяем, верна ли имеющаяся на гирях маркировка или нет.