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思维之宝 增强数学思维能力的逻辑推理问题

时间:2020-01-21

认真观察周围的人我们也会发现,那些在社会上有所成就的人无不是具有卓越思维能力的人

提示:本文共有 2405 个字,阅读大概需要 5 分钟。

当今时代是一个知识爆炸的时代,也是一个头脑竞争的时代;在竞争日益激烈的环境下,一个人想要很好地生存,不仅需要付出勤奋,而且还必须具有智慧。认真观察周围的人我们也会发现,那些在社会上有所成就的人无不是具有卓越思维能力的人。因此,一个人要想在激烈的脑力竞争中生存,就要学会更新自己僵化的头脑、简单的思维模式,让自己成为一个思维技能训练有素的人。数学思维给你的是重新看世界的一双眼睛,看这个世界的另外一种眼光。有的时候它可能跟我们对这个世界的直觉理解会比较大的的区别。

A.一句问路的话

一个人站在岔道口,分别通向A国和B国,这两个国家的人非常奇怪,A国的人总是说实话,B国的人总是说谎话。路口站着一个A国人和一个B国人:甲和乙,但是不知道他们真正的身份,现在那个人要去B国,但不知道应该走哪条路,需要问这两个人。只许问一句。他是怎么判断该走那条路的?

果甲是A国人,说的是真话,问甲:"如果我问乙哪条路是安全之路,他会指哪条路?"他指出的乙说的路就是错误的,另一条路就是正确的。如果甲是B国人,说的是假话同样的问题问甲,因为乙说真话,甲会和乙的答案相反,那么另一条路就是正确的。

B.帽子问题

题1:三个人坐成一列,目光前视。

向他们展示两顶黑帽子和三顶白帽子。然后让他们闭上眼,分别给他们每人戴上一顶帽子。然后藏起剩下的帽子再让他们睁眼。

这样,最后一个人可以看到前两个人的帽子,中间的人可以看到第一个人的帽子。自己都看不见自己的帽子。每个人只能目视前方,相互间不得交流。

先问最后一个人,你知道自己帽子的颜色吗?答:不知道。然后问中间的人,答:不知道。最后问第一个人,你知道自己帽子的颜色吗?第一个人说我知道了。

请问第一个人的帽子是什么颜色?

题2:公园里有位年轻人在争辩谁最聪明,一位老者过来向他们展示两顶黑帽子和三顶白帽子。然后让他们闭眼,为他们每人戴一顶白帽子,并将两顶黑帽子藏了起来,最后让他们睁开眼。老者说谁先说出自己头上帽子的颜色便是最聪明的那个。

三人均可以看见另两人的帽子,但没有任何办法看到自己的帽子颜色。

三个年轻人对视了一会后,突然有个人说自己知道了。他是怎么知道的?

题1答案:

从前往后把这三个人分别简称为ABC。

如果AB都是黑帽子,则C就能只知道自己是白帽子,故AB帽子颜色为一黑一白或全白。这时如果A帽子为黑色,则B便能确定自己帽子为白色,但并没有。故A便知道自己帽子为白色。

题2答案:分别简称三个人为ABC。

C看到AB均为白帽子。C先假设自己是黑帽子,在这个假设下,A和B看到的均是一顶黑帽子和一顶白帽子,那么A会想,如果自己头上也是黑帽子,那么B就看到了两顶黑帽子,从而B就能立刻知道自己帽子为白色,但B没有,所以A就很快猜到自己是白帽子。同样B也能很快猜到自己是白帽子。

但AB均没能很快猜到他们是白帽子,那么C的假设不成立,唯一可能就是自己的帽子是白帽子。故C过了一会猜中了自己帽子的颜色,C是最聪明的那个。

C. 海盗分金问题

5个海盗抢得100枚宝石,每一颗都一样的大小和价值连城,他们讨论如何进行公正分配。他们商定的分配原则是:

(1)抽签确定各人的分配顺序号码(1,2,3,4,5);

(2)由抽到1号签的海盗提出分配方案,然后5人进行表决,当且仅当他的方案得到超过半数的人同意,就按照他的方案进行分配,否则就将1号扔进大海喂鲨鱼;

(3)如果1号被扔进大海,则由2号提出分配方案,然后由剩余的4人进行表决,当且仅当超过半数的人同意时,才会按照他的提案进行分配,否则也将被扔入大海;

(4)依此类推。

这里假设每一个海盗都是绝顶聪明而理性,他们都能够进行严密的逻辑推理,并能很理智的判断自身的得失,即能够在保住性命的前提下得到最多的宝石。

海盗的判断原则为:1、保命;2、尽量多得宝石;3、尽量多杀人。

问题:最后的分配结果如何?

答案:推理的关键是找对思路。其实任何推理的源泉都在于简化。

所以推理过程是这样的:从后向前推,如果1-3号强盗都喂了鲨鱼,只剩4号和5号的话,5号一定投反对票让4号喂鲨鱼,以独吞全部宝石。所以,4号唯有支持3号才能保命。

3号知道这一点,就会提(100,0,0)的分配方案,对4号、5号一毛不拔而将全部宝石归为已有,因为他知道4号一无所获但还是会投赞成票,再加上自己一票,他的方案即可通过。

不过,2号推知到3号的方案,就会提出(98,0,1,1)的方案,即放弃3号,而给予4号和5号各一枚宝石。由于该方案对于4号和5号来说比在3号分配时更为有利, 他们将支持他而不希望他出局而由3号来分配。这样,2号将拿走98枚宝石。

不过,2号的方案会被1号所洞悉,1号并将提出(97,0,1,2,0)或(97,0,1,0,2)的方案, 即放弃2号,而给3号一枚宝石,同时给4号(或5号)2枚宝石。由于1号的这一方案对于3号 和4号(或5号)来说,相比2号分配时更优,他们将投1号的赞成票,再加上1号自己的票,1号的方案可获通过,97枚金币可轻松落入囊中。这无疑是1号能够获取最大收益的方案了!

可以看出,这个推理过程就先考虑简化的极端情况,从而顺藤摸瓜,得出最后的结果。另外,这其实是经济学中的博弈问题,1号提出的方案就是这种情况下的均衡。一道推理题目同时涉及了经济学的基本原理,可见这道考题的老辣了。

数学中有个分支叫做数理逻辑,它通过数学方法来研究逻辑规律。在数理逻辑中,列表法是一种基本的研究方法,只是其中表的形式与本文中的表有许多不同,使用了一些有关命题、真值的抽象符号,但其基本思想与我们用表讨论问题的思想是大体一致的,都是通过列表来分析和说明问题。数学是以逻辑推理为重要研究方法的学科。所谓逻辑推理,就是合乎事理的、有根有据的推导判断。“问路问题”中的旅游者正是推理的高手,他所提的问题正是推理的产物。同学们应在数学学习中注意提高自己的逻辑推理能力,使自己勤于思考并且善于思考,成为聪明人。

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