和与积的问题

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:07:39 #智力游戏

不可能的谜题(英语:The Impossible Puzzle)也称为和与积的问题(英语:Sum and Product Puzzle)是一个数学问题,乍看之下没什么有关答案的线索,无法作答,因此而称为“不可能的谜题”。此谜题最早是由汉斯·弗赖登塔尔得(英语:Hans Freudenthal)在1969年发表,而“不可能的谜题”这个名字是由马丁·加德纳所提出的。此谜题可解,但不易求解,也存在一些规模比这个小的谜题。

注:这谜题有很多个版本。这里用最原始的版本。
X {\displaystyle X} 和。但S和P都可以根据对方的说明删除一些不符合说明的解,因此得到答案。

P知道p=52,P猜测(2,26)和(4,13)可能是答案,因此P知道s=28或s=17。

若s=28:

若s=17:

因此当S说“P不知道X和Y的值。”时,P可以删除(2,26),剩下的(4,13)就是答案。

S知道s=17,可能的答案有(2,15)、(3,14)、(4,13)、(5,12)、(6,11)、(7,10)及(8,9)。S知道p可能是30、42、52、60、66、70或72。

当P说:“我知道X和Y的值了。”时,S可以知道P依照对话可排除大部分的可能解,只留下一个可能解。

P知道p=30,可能的答案有(2,15)、(3,10)及(5,6)。P知道s可能是17、13或11。

若s=17:

若s=13:

若s=11:

P知道p=42,可能的答案有(2,21)、(3,14)及(6,7)。P知道s可能是23、17或13。

若s=23:

若s=17:

若s=13:

P知道p=60,可能的答案有(2,30)、(3,20)、(4,15)、(5,12)及(6,10)。P知道s可能是32、23、19、17或16。

若s=32:

若s=23:

若s=19:

若s=17:

若s=16:

P知道p=66,可能的答案有(2,33)、(3,22)及(6,11)。P知道s可能是35、25或17。

若s=35:

若s=25:

若s=17:

P知道p=70,可能的答案有(2,35)、(5,14)及(7,10)。P知道s可能是37、19或17。

若s=37:

若s=19:

若s=17:

P知道p=72,可能的答案有(2,36)、(3,24)、(4,18)、(6,12)及(8,9)。P知道s可能是38、27、22、18或17。

若s=38:

若s=27:

若s=22:

若s=18:

若s=17:

只有情形3最后只有一个可能答案,因此S可以确定(4,13)是正确答案。

问题给出的条件是

令两数之和为s,两数之积为p。以下提到的(x,y),都指符合条件1的一对整数x和y。

从S的第一句话,p可分解成多于一个(x,y)。而且S虽不知道p的值,但检查了s可分拆成的所有(x,y)后,其积xy都有多于一个分解符合条件1,因此S可以肯定P不知道X, Y的值。(条件2)

从P的第一句话,P知道p的值,也知道s符合条件2。检查了p可分解成的所有(x,y),只有一个的和x + y符合条件2,所以P得到X, Y的值。(条件3)

从S的第二句话,S知道s的值,也知道P的分析,推出p符合条件3。检查了s可分拆成的所有(x,y),只有一个的积xy符合条件3,所以S得到X, Y的值。(条件4)

按条件1,s的可能值最小是2 + 3 = 5,最大是100。以下找出s的所有符合条件2的可能值:

s的余下的可能值为

以上的可能值都符合条件2:因为s是奇数,任何分拆出的(x,y)必为一个奇数a和一个偶数2b。

以下检查s的符合条件2的可能值,即(*)中的值,是否满足条件4:

注意到若p = 2k q,其中q是奇质数,则p仅有一个(符合条件1的)分解2k和q,使其和是奇数,故此若其和2k + q符合条件2,则p满足条件3。

余下需要检查s的可能值 17, 41, 53。17可分拆成(4,13),41可分拆成(4,37),53可分拆成(16,37),这些分拆的积都符合条件3。

检查17的各分拆:

因此17分拆成(4,13),其积才符合条件3,故17满足条件4。

由于17是(*)中唯一满足满件4的值,得出s = 17, X = 4, Y = 13。

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