Which Way Did the Bicycle Go 趣题选(上)

    我找到了这道经典智力题的出处。它似乎来源于一本叫做 Which Way Did the Bicycle Go 的书。这本书又是一本超赞的趣题集,里面有很多我没有见过的趣题妙解。我找到了这本书的电子版,并且传到了自己网站上,与大家分享一下。大家可以点击这里下载。阅读器可以在这里找到。

    我整理出了个人认为比较精彩的题目。如果你没有时间翻遍整本书的话,看看我精选出的这些题目也是一个不错的选择。

 

1. 给定 △ABC ,对于平面上的任意一点 X ,它属于点集 S 当且仅当线段 BC 上存在一点 D 使得 △ADX 是等边三角形。点集 S 是什么样子的?

 

答案:两条线段,它由线段 BC 绕 A 点顺时针或逆时针旋转 60 度而得。这是因为,给定 A 点和 X 点,则 D 点的位置可以由 X 点绕 A 旋转 60 度得到的。既然 D 点在 BC 上,那么显然 X 点就应该在 BC 绕 A 旋转 60 度得到的线段上。

  

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如此排序能成吗?

  

    书架的某一层里放了一套百科全书,但它们排列的顺序却是乱的。一个傻子想要把这套书排好顺序,也就是说他想要书架里的书从左至右分别是第 1 卷,第 2 卷,……,第 n 卷。他给这套书排序的办法是这样的:不断取出一本原应放在更左边的书,插进它该在的位置。比方说,某本书的卷号是 3 ,它的位置却是左起第 5 ,位于其目标位置的右侧。那么傻子就可以把这本书拿出来,插入当前左起第 2 本书的右边,把那些占了它位置的书挤到更右边去,而不管这一操作是否会破坏掉已经就位的书。注意到这种排序法很可能捡了芝麻,丢了西瓜,为了一本书的位置而破坏掉一连串原已排好的书,可谓是鼠目寸光,缺乏远见。我们的问题是,在哪些情况下这样的排序法最终一定能实现排序,哪些情况下可能会陷入永无止境的死循环?

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也说Pizza问题:分享几个漂亮的证明

    显然,过 Pizza 的圆心作四条直线,把一个周角平分成八等份,则整个 Pizza 饼也被分成了八等份。我们也很容易联想到,如果过圆心外的一点做出四条直线,并且同样满足每两条相邻直线夹 45 度角,那么这八块 Pizza 饼显然是不一样大的。考验你直觉的时候到了:你认为蓝色面积之和与红色面积之和相比,哪个大一些呢?

  

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如何构造一个平滑的最大值函数

    在处理最优化问题时,我们常常通过分析导函数来寻找极值点,因此往往希望目标函数是可导的;但在很多实际问题中,目标函数里经常带有取最大值函数,它的存在将破坏函数的可导性。一个有趣的问题由此产生:能否设计一个平滑的二元函数 f(x,y) ,它的效果近似于 max(x,y) ,足以用来代替最大值函数?在设计这样的函数时,下面这些条件需要尽可能满足:

   · 函数简洁而美观
   · 可以调整函数的“平滑度”
   · 可以很方便地扩展到多个变量

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