命題邏輯幾道題

題目一

一個瘋狂的科學家有1000瓶酒,其中一瓶是有毒的。他也有數量有限的試紙,毒酒將永久改變試紙的顏色,但是隻在十天後顯示出來。這位科學家想在第十一天舉行一個聚會,爲此需要篩選出有毒的酒。他怎樣使用最低數量的試紙找出那瓶毒酒?

解題思路

看到這個題目的第一眼我在想2^10=1024>1000,那答案是不是10張試紙?好吧答案確實是10,不過需要知其所以然。
我們只需要將瓶子從0編號到1000,然後將十張試紙分別代表一個十位二進制數的其中一位,每瓶酒對應一個二進制數,這個數爲1的位即需要滴的試紙。
比如第290瓶酒,對應的二進制數爲0100100010,那麼就在第2,5,9個試紙上滴一滴該瓶酒,如果十天後試紙對應的二進制數與這相同,那麼就是第290瓶酒有毒。

題目二

一個男孩和一個女孩在花園裏玩耍,當他們回家的時候,父親說:“你們中至少有一個在前額有一塊泥土”,然後讓孩子們回答“是”或“不是”的問題。”你知道你的額頭上有泥土嗎?“父親問了兩次這個問題。當孩子給出答案時,他或她看不見他/她自己的額頭,但可以看到對方。假設孩子們都誠實,他們同時回答問題。第一次:兩個孩子都回答“不”;到了第二次,他們都回答“是”。那麼,你知道哪個孩子的前額有泥土嗎?

解題思路

假如一個孩子的額頭有泥土,那麼第一次問問題時,額頭有泥土的孩子看到另一個孩子的額頭沒有泥土,就應該知道,自己的額頭有泥土。但是第一次問並沒有人回答,這說明,兩個孩子的額頭都有泥土。

擴展

假如有三個孩子,父親問了三次孩子纔回答是,那麼哪個孩子的前額有泥土?

題目三

在一個有100條語句的列表裏的第n條語句是”這個列表中恰有n個語句爲假。”從這些語句中你能得出什麼結論?
如果第n個語句是“至少有n個語句爲假”。能得出什麼結論?
如果列表包含99項?

解題思路

  • 第一個問題
    從第1句開始,假設第一句爲真,則剩餘99句中只有一句爲假,其他全爲真,第二句與第一句矛盾,不妨設第二句爲假,但是第三句又與第一句矛盾,而根據第一句所言只有第二句爲假,故第一句爲假。
    同理,驗證第二句,假設該句爲真,由上部可知第一句爲假,故剩下98句中只有一句爲假。第三句與第二句矛盾,不妨設第三句爲假,則剩下全爲真。但是第四句又與第二句矛盾。故第二句爲假。
    以此類推,知道最後兩句,第99句,即除此句其他語句均爲假,符合條件。第100句,假設爲真,但是該句又說全部語句都爲假,由全稱實例化可知,第100句也爲假,矛盾。
    故只有第99句爲真,其餘全爲假。
  • 第二個問題
    這個問題需要倒推,假設第100句爲真,則可知,第100句爲假,矛盾,故第100句爲假。
    假設第99句爲真,即至少有99句爲假,則第1句到第98句均爲真(因爲至少有99句爲真可以推出至少有n句爲真,n<99)。矛盾,故第99句爲假。
    以此類推,51~100句均爲假。假設第50句爲真,那麼,至少有50句爲假,即51~100句爲假,第1~50句爲真,滿足條件,故第1~50句爲真,第51~100句爲假。
  • 第三個問題
    第51~99句的分析同上。假設第50句爲真,那麼1~50均爲真,而只剩下49句爲假,不滿足“至少有50句爲假”,矛盾;假設第50句爲假,有第51~99句這49句爲假,加上第50句,已經有50句爲假,“至少有50句爲假”命題成立,再次矛盾。故不管第50句爲真爲假都矛盾,這是個悖論。
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