Уильям Паундстоун - Как сдвинуть гору Фудзи? Подходы ведущих мировых компаний к поиску талантов

Весы, которыми вы должны воспользоваться, такие же, как весы в руке у богини правосудия Фемиды. Они могут только показать, какая из двух чаш весов тяжелее, но вы не сможете узнать, насколько.

Очевидное решение не подходит. Если вы положите на каждую чашку весов по четыре шара, то вы узнаете, в какой из четверок дефектный тяжелый шар. Потом, если вы еще раз поделите эту четверку пополам и положите на каждую чашку по два шара, вы найдете «двойку», в которой есть дефектный шар. Но в этом случае вы уже использовали два разрешенных взвешивания, а дефектный шар еще не найден. Вы не сможете определить, какой из двух «подозреваемых» шаров тяжелее.

Решение возможно, если вы используете еще одну полезную особенность весов: если вес двух групп шаров одинаков, чаши весов уравновесятся. Если это произойдет, вы можете сделать вывод, что среди взвешенных шаров нет дефектного.

Во время первого взвешивания положите по три любых шара на каждую чашку весов. Возможно два разных исхода.

Первый — чаши могут уравновеситься. В этом случае дефектный шар — это один из тех двух шаров, которые вы не взвешивали. Поэтому во время второго и последнего взвешивания вы кладете на весы эти два шара — более тяжелый и есть дефектный.

Другой возможный исход первого взвешивания: одна из двух чашек весов оказывается тяжелее. Дефектный шар должен быть на этой перевесившей чашке весов. Во втором взвешивании вы сравниваете любые два шара из этой тройки. Если один из них оказывается тяжелее, чем другой, — это и есть дефектный шар. Если шары одинакового веса — дефектный шар тот, который вы не взвешивали.

Эта головоломка хорошо известна во всем мире. Она была, например, опубликована в 1956 году в книге Бориса Кордемского «Математическая смекалка», которая была бестселлером в Советском Союзе времен «холодной войны». [151] 151 Борис Кордемский «mathematical know-how». kordemsky, «the moscow puzzles», стр. 117.

В данном случае у вас весы, которые показывают вес (а не весы без гирь, о которых шла речь в задаче о биллиардных шарах).

В реальной жизненной ситуации вы, наверное, просто взвешивали бы по одной таблетке из каждой баночки, пока не обнаружили бы ту, которая весит 9 граммов, но вы не можете так поступить, поскольку разрешается только одно взвешивание. Шансов на то, что вам в первом же взвешивании попадется дефектная таблетка, один из пяти.

Это значит, что вам нужно одновременно взвешивать таблетки не из одной баночки, а из нескольких. Рассмотрим простейший случай: вы взвешиваете пять таблеток, по одной из каждой баночки. Тогда итоговый вес обязательно окажется 10+ 10 + 10+ 10 + 9 = 49 граммов. Проблема в том, что это можно узнать и без всякого взвешивания. Это никак не поможет вам узнать, из какой баночки вы взяли дефектную 9-граммовую таблетку.

Вам нужно придумать такую ситуацию, в которой вес таблеток был бы информативным. Одно из решений — пронумеровать баночки № 1, № 2, № 3, № 4, № 5. Потом вы кладете на весы одну таблетку из баночки № 1, две — из № 2, три из № 3, четыре из № 4 и пять из № 5. Вы взвешиваете одновременно все эти таблетки. Если бы все таблетки были нормального веса, то результат был бы 10 + 20 + 30 + 40 + 50 = 150 граммов. На самом деле вес будет меньше, причем на количество граммов, которое соответствует номеру баночки с испорченными таблетками. Например, если общий вес будет 146 граммов (на 4 грамма меньше), это значит, что более легкие дефектные таблетки — в баночке № 4.

Альтернативное решение позволяет определить дефектную бутылку, взвесив меньше таблеток: 1 + 2 + 3 + 4 таблеток из первых четырех баночек. Тогда если вес окажется меньше 100 граммов, то количество граммов, которого не хватает до 100, укажет вам номер дефектной баночки. Если же вес будет ровно 100 граммов, это означает, что дефектные таблетки в пятой баночке.

После того, как вы найдете правильный ответ, вы можете спросить интервьюера о том, для кого предназначаются эти таблетки. Хороший ответ на этот вопрос — «для лошади». 10-граммовая таблетка весит в тридцать раз больше, чем обычная (325 миллиграммов) таблетка аспирина.

Эта головоломка (правда, речь шла о взвешивании монет) упоминалась Мартином Гарднером в его колонке в журнале Scientific American в середине 1950-х. Гарднер описывал ее как «новую и элегантную вариацию» задач о взвешивании, «популярных в последние годы». [152] 152 «новую и элегантную вариацию.» gardner «mathematical puzzles and diversions», стр. 26.