Проблема трех чашек - Three cups problem

Стандартное, неразрешимое расположение трех чашек. Здесь чашки A и C расположены вертикально, а B - вверх дном.

Решаемый вариант проблемы. Здесь чашки A и C перевернуты, а чашка B - вертикальна.

В проблема трех чашек, также известный как три кубка и другие варианты, является математическим головоломка это в его наиболее распространенной форме не может быть решено.

В начальной позиции задачи одна чашка перевернута, а две другие - правой стороной вверх. Цель состоит в том, чтобы переверните все чашки лицевой стороной вверх не более чем за шесть ходов, переворачивая за каждый ход ровно две чашки.

Решаемая (но тривиальная) версия этой головоломки начинается с одной чашки, перевернутой правой стороной вверх, и двух чашек вверх дном. Чтобы решить загадку одним движением, переверните две чашки, перевернутые вверх дном, после чего все три чашки повернуты вверх. Как фокус, фокусник может выполнить решаемую версию запутанным способом, а затем попросить члена аудитории решить неразрешимую версию.^[1]

Доказательство невозможности

Чтобы увидеть, что проблема неразрешима (если начать с одной перевернутой чашки), достаточно сконцентрироваться на количестве чашек неправильно вверх. Обозначая это число ${\displaystyle W}$, цель проблемы - изменить ${\displaystyle W}$ от 1 до 0, т.е. ${\displaystyle -1}$. Проблема неразрешима, потому что любой ход меняет ${\displaystyle W}$ по четному числу. Так как ход переворачивает две чашки, и каждая инверсия меняет ${\displaystyle W}$ к ${\displaystyle +1}$ (если чашка была правильно поднята) или ${\displaystyle -1}$ (в противном случае) ход меняется ${\displaystyle W}$ суммой двух нечетных чисел, которая является четной, завершая доказательство.

С другой стороны, вначале две чашки находятся в «правильной» ориентации, а 1 - в «неправильной». При замене 1 правильной чашки и 1 неправильной чашки ситуация остается прежней. Замена 2 правильных чашек приводит к ситуации с 3 неправильными чашками, после чего следующий ход восстанавливает исходный статус 1 неправильной чашки. Таким образом, любое количество ходов приводит к ситуации либо с 3 ошибками, либо с 1 ошибкой, и никогда - с 0 ошибками.

В более общем плане этот аргумент показывает, что для любого количества чашек уменьшить ${\displaystyle W}$ до 0, если он изначально нечетный. С другой стороны, если ${\displaystyle W}$ ровно, переворачивание чашек по две за раз в конечном итоге приведет к ${\displaystyle W}$ равный 0.

Смотрите также

• Пазл с проливанием воды несвязанная головоломка, обычно с использованием трех чашек или стаканов воды

Рекомендации

1. Лейн, Майк (2012). Магия Макро. The Rosen Publishing Group, Inc. ISBN  9781615335152.

• «Сможете ли вы решить задачу трех кубков?». ABC Education. Получено 2018-10-26.

Смотрите также

• Список невозможных головоломок
• Головоломка
• Развлекательная математика