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中級(jí)會(huì)員 | 第14年

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不銹鋼砝碼
標(biāo)準(zhǔn)砝碼
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電子天平該如何選擇合適的砝碼

時(shí)間:2013/5/30閱讀:2061
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電子天平該如何選擇合適的砝碼

 [砝碼稱重問題]給定架天平,要求用m個(gè)砝碼稱出1~n克范圍內(nèi)的所有物品的重量,問應(yīng)該如何選擇砝碼

 
定理: 由m個(gè)數(shù)構(gòu)成的由小到排列的數(shù)列{a(1),a(2),...a(m)},設(shè)A(k)=∑
a(i), 其中i從1到k, 則
a(1) = 1且a(j+1) <= 2A(j) +1, j取1,2,..,m-1     (1式)
是該數(shù)列作為砝碼序列可稱量{0,1,..,Am}范圍內(nèi)的任意整數(shù)重量的充要條件。特
別的,上式取等號(hào)時(shí),
 
該序列是*可能的砝碼序列,并且有a(j) = 3^(j-1), 對(duì)于j=1,2,..,m
 
推論: 重量為n的物體要分成m份重量為整數(shù)的物體的序列{a(1),a(2),..a(m)},
設(shè)M=∑3^(i-1),其中i
 
從1到m,則有三種情況:
1) M<n, 無解;
2) M=n,有*的解 a(j)=3^(j-1), j=1,2,..m;
3) M>n,可能有多組解,解為滿足(1式)并且∑a(i)=n,其中i從1到m,的所有整
數(shù)序列。
 
砝碼定理的證明:
(充分性)
用數(shù)歸法:
當(dāng)i=1的時(shí)候,a(i)=1顯然成立;
假設(shè)i=k的時(shí)候定理充分性成立,即用滿足(1)式的前k個(gè)砝碼可以稱量的重量
W(k)為滿足0<=W(k)<=A(k)
 
的所有整數(shù),則i=k+1時(shí),應(yīng)可以稱量W(k+1),應(yīng)為0<=W(k+1)<=A(k+1)范圍內(nèi)的所
有整數(shù)。分段討論如下:
(a)對(duì)于0<=W(k+1)<=A(k),顯然可以由前k個(gè)砝碼稱量;
(b)對(duì)于A(k)<W(k+1)<=a(k+1), 由假設(shè)0<=W(k)<=A(k), 交換左右盤的砝碼,可
以產(chǎn)生配合砝碼a(k+1)
 
使用的負(fù)砝碼為W(k)' 可以是滿足-A(k)<=W(k)'<=0的所有整數(shù)。與砝碼a(k+1)
起使用可以得到a
 
(k+1)+W(k)' ,定可以稱量某段連續(xù)范圍的所有整數(shù),因?yàn)閍(k+1) <=2A(k)+1,
 所以a(k+1)-A(k) <=
 
A(k)+1, 因此a(k+1)+W(k)'產(chǎn)生的下限為a(k+1)-A(k),上限為a(k+1),所以可以
稱量A(k)<W(k+1)<=a
 
(k+1)內(nèi)的所有W(k+1);
(c)對(duì)于a(k+1)<=W(k+1)<=A(k+1),與(b)同理可以得到稱量的上下限分別為:
a(k+1)+A(k) = A(k+1)和a
 
(k+1);
因此當(dāng)i=k+1的時(shí)候定理充分性也成立,由數(shù)歸法知定理充分性成立。
 
(必要性)
i=1時(shí),顯然必須有總量為1的砝碼;
i>1時(shí),反證之,如果存在某個(gè)K,使得(1)不成立,即2A(k)+1<a(k+1),則重量
A(k)+1既不能用前面的
 
k-1個(gè)砝碼稱重,又因?yàn)閍(k+1)-A(k)>A(k)+1而不能用a(k+1)配合著稱重。所以矛
盾,因此必要性成立。
 
推論也可以用數(shù)歸法簡單的證明,這里我就不證了,打字太累了:)
 
根據(jù)以上的定理和推論,可以很容易的求出對(duì)于重量為任意的n的物體,用m個(gè)砝碼
可以稱出來的砝碼的方
 
案。當(dāng)n=∑3^(i-1), i從1到m的時(shí)候,有*解a(i)=3^(i-1),可以改寫成
a(i)=2(∑aj)+1,其中j從1
 
到i-1,個(gè)循環(huán)就直接輸出了;當(dāng)n>∑3^(i-1)的時(shí)候無解;當(dāng)n<∑3^(i-1)的時(shí)
候只要根據(jù)式(1)并保
 
證∑a(i)=n搜索就可以了。可以遞歸的搜索求解。具體我就不寫程序了。
 
終于寫完了,好累呀~~
 
天平
 
———————————————砝碼
———砝碼質(zhì)量等級(jí)表
 

標(biāo)稱值

 E2

 F1

 F2

 M1

 20kg

 30

 100

 300

 1000

 10kg

 16

 50

 160

 500

 5kg

 8.0

 25

 80

 250

 2kg

 3.0

 10

 30

 100

 1kg

 1.6

 5

 16

 50

 500g

 0.8

 2.5

 8

 25

 200g

 0.3

 1

 3.0

 10

 100g

 0.16

 0.5

 1.6

 5

 50g

 0.10

 0.30

 1.0

 3.0

 20g

 0.08

 0.25

 0.8

 2.5

 10g

 0.06

 0.20

 0.6

 2

 5g

 0.05

 0.16

 0.5

 1.6

 2g

 0.04

 0.12

 0.4

 1.2

 1g

 0.03

 0.10

 0.3

 1.0

 500mg

 0.025

 0.08

 0.25

 0.8

 200mg

 0.020

 0.06

 0.20

 0.6

 100mg

 0.016

 0.05

 0.16

 0.5

 50mg

 0.012

 0.04

 0.12

 0.4

 20mg

 0.010

 0.03

 0.10

 0.3

 10mg

 0.008

 0.025

 0.08

 0.25

5mg

 0.006

 0.020

 0.06

 0.20

 1mg 2mg

 0.006

 0.020

 0.06

 0.20

 
————————————————詳細(xì)參數(shù)請(qǐng)查看:http://www.21fama.com/

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