同学们都熟悉“田忌与齐王赛马”的故事,这个故事给我们的启示是:田忌采用了“扬长避短”的策略,取得了胜利。
生活中的许多事物都蕴含着数学道理,人们在竞赛和争斗中总是玩游戏,大至体育比赛、军事较量等,人们在竞赛和争斗中总是希望自己或自己的一方获取胜利,这就要求参与竞争的双方都要制定出自己的策略,这就是所谓“知己知彼,百战不殆”。哪一方的策略更胜一筹,哪一方就会取得最终的胜利。
解决这类问题一般采用逆推法和归纳法。
【例题1】
两个人做一个移火柴的游戏,比赛的规则是:两人从一堆火柴中可轮流移走1至7根火柴,直到移尽为止。挨到谁移走最后一根火柴就算谁输。如果开始时有1000根火柴,首先移火柴的人在第一次移走多少根时才能在游戏中保证获胜。
先移火柴的人要取胜,只要取走第999根火柴,即利用逆推法就可得到答案。
设先移的人为甲,后移的人为乙。甲要取胜只要取走第999根火柴。因此,只要取到第991根就可以了(如乙取1根甲就取7根;如乙取2根甲就取6根。依次类推,甲取的与乙取的之和为8根火柴)。由此继续推下去,甲只要取第983根,第975根,……第7根就能保证获胜。
所以,先移火柴的人要保证获胜,第一次应移走7根火柴。
【例题2】
有1987粒棋子。甲、乙两人分别轮流取棋子,每次最少取1粒,最多取4粒,不能不取,取到最后一粒的为胜者。现在两人通过抽签决定谁先取。你认为先取的能胜,还是后取的能胜?怎样取法才能取胜?
从结局开始,倒推上去。不妨设甲先取,乙后取,剩下1至4粒,甲可以一次拿完。如果剩下5粒棋子,则甲不能一次拿完,乙胜。因此甲想取胜,只要在某一时刻留下5粒棋子就行了。不妨设甲先取,则甲能取胜。甲第一次取2粒,以后无论乙拿几粒,甲只要使自己的粒数与乙拿的粒数之和正好等于5,这样,每一轮后,剩下的棋子粒数总是5的倍数,最后总能留下5粒棋子,因此,甲先取必胜。
【例题3】
在黑板上写有999个数:2,3,4,……,1000。甲、乙两人轮流擦去黑板上的一个数(甲先擦,乙后擦),如果最后剩下的两个数互质,则甲胜,否则乙胜。谁必胜?必胜的策略是什么?
甲先擦去1000,剩下的998个数,分为499个数对:(2,3),(4,5),(6,7),……(998,999)。可见每一对数中的两个数互质。如果乙擦去某一对中的一个,甲则接着擦去这对中的另一个,这样乙、甲轮流去擦,总是一对数、一对数地擦,最后剩下的一对数必互质。所以,甲必胜。
【例题4】
甲、乙两人轮流在黑板上写下不超过10的自然数,规定禁止在黑板上写已写过的数的约数,最后不能写的人为失败者。如果甲第一个写,谁一定获胜?写出一种获胜的方法。
这里关键是第一次写什么数,总共只有10个数,可通过归纳试验。
甲不能写1,否则乙写6,乙可获胜;甲不能写3,5,7,否则乙写8,乙可获胜;甲不能写4,9,10,否则乙写6,乙可获胜。因此,甲先写6或8,才有可能获胜。
甲可以获胜。如甲写6,去掉6的约数1,2,3,6,乙只能写4,5,7,8,9,10这六个数中的一个,将这六个数分成(4,5),(7,9),(8,10)三组,当乙写某组中的一个数,甲就写另一个数,甲就能获胜。