一个商人不慎将一个重 40 磅的砝码跌落在地面上碎成 4 块,恰巧每块都是整数磅,后来他又意外发现,可以用这 4 块碎片做成可以称 1 到40 磅的任意整数磅的重物的新砝码。请你猜一猜,这 4 块碎片的重量各是多少?
这就是著名的德·梅齐里亚克的砝码问题。这位法国数学家采用“迂回进击”的战术,使问题得到解决。
他是这样演绎的:
首先说明一个结论:如果有一系列砝码,把它们适当地分放在天平的两个托盘上,能称出 1到n的所有整数磅重物(这时这些砝码重量的和也一定为n磅)。另设有一块砝码,它的重量为m磅(m=2n+1),那么原来所有的砝码再加砝码m所组成的砝码组便能称出从 1 到 3n+1 的所有整数磅的重物。
因为,原砝码组可称出重量 1 到n的所有整数磅重物。而原砝码组与重量为m磅的砝码可以秤n+1 到 2n+1 磅的所有整数磅重物。
由此可判定这 4 块砝码的重量:
第一块砝码取m 1 = 1 (磅)
第二块砝码取m 2 = 2×1+1 = 3 (磅)
第三块砝码取m 3 = 2 (1+3)+1 = 9 (磅)
第四块砝码取m 4 =2 (1+3+9)+1=27 (磅)
用这 4 块砝码可秤从 1 到(1+3+9+27)= 40磅间的任何一个整数磅重物。