排列十只塑料杯
驰名世界的美国科普作家马丁·加德纳,在一生中创作了许多脍炙人口的数学趣题和耐人寻味的科学小品。其中有些是记载他少年求学时亲身经历的事。
在他上小学三年级的时候,数学老师讲完教材内容后,对同学们说:“离下课还有一段时间,我们来做个游戏。”
教室里的气氛顿时活跃起来。
老师从讲桌里拿出准备好的10只塑料杯,一字长蛇阵似的摆在桌子上。
老师说:“左边的5只杯子倒满了红色的水,右边的5只杯子空着。现在出一个试题:只准动4只杯子,要让10只塑料杯变成盛红色水的杯子和空杯相互交错排列,怎么移动法呢?”
同学们睁大眼睛瞅着10只杯子,纷纷用小手试着比划。很快,不少同学举起了手。原来只要将第2只与第7只,第4只与第9只互换位置,盛红色水的杯子与空杯就能交错排列了。
老师进一步又问:“我把杯子再排成原样,现在只准动两只杯子,能不能达到同样的目的?想到的到台上来做。”
教室里静悄悄的,同学们紧张地思索着。一分钟,两分钟,三分钟过去了,没有人举手。
突然,马丁·加德纳站起来,说:“我有办法。”他走到讲桌前,拿起第2只杯子,把里面的红水倒进第7只杯子;又拿起第4只杯子,把里面的红色水倒进第9只杯子。结果,达到了老师提出的交错排列的要求。
老师大为高兴,追问道:“你是怎么想到的呀?”
马丁·加德纳说:“因为开始只考虑移动法,可无论如何想不到,所以才考虑这个办法。动的是两只杯子,实际上4只杯子都动了。”
老师说:“讲得好!我们思考问题就要多开拓一些路子。”说着,老师挪开7只杯子,讲桌上剩下3只空杯。他从抽斗中拿出10片鲜亮的贝壳,说道:“请把10片贝壳分别放进这3只塑料杯里,注意,每只杯里只能是单数,不能是双数。”
同学们又紧张地思索起来,考虑着各种分派方案:1、1、8;1、3、6;3、3、4……无论怎样分,都避不开一个双数。
一个同学站起来大声宣布:“老师的问题不可能解决!”
老师微笑地望着大家。
马丁·加德纳说:“我有办法。”他走上讲台,把10个贝壳分放到两个空杯里,每个杯里放5个,然后拿起其中一个杯子套入第三个空杯里。
老师大喜:“好!你是怎么想到的?”
马丁·加德纳回答道:“把10个贝壳分放到3个杯子里,还要是单数,可以断定是不可能的。此路不通,我就想到这个办法:贝壳的数目不会变,那我就在杯子上想办法了。”
老师说:“他很会动脑筋,让我们为他鼓掌!”
教室里响起一片雷鸣般的掌声。